Способы сварки чугуна: особенности, холодный и горячий способы, технология процесса

маркировка и виды, работа с чугуном

Сварка чугунных изделий является одним из самых непростых процессов в этой области. Это объясняется особыми качествами этого материала. Облегчить труд и получить надежное крепкое соединение помогут специально изготовленные для этого электроды для сварки чугуна.

Работа с чугуном

Чугун — это вид металла, в котором имеется железо, углерод и небольшое количество других элементов. Такое сочетание определяет его характеристики и особенности. В частности, технология получения чугуна приводит к появлению в нем такого качества, как повышенная хрупкость. Поэтому его не используют для изготовления изделий, работающих под высокими нагрузками.

Однако, чугун имеет широкое распространение в черной металлургии и машиностроении. Его преимущества заключаются в том, что он легче стали, хотя и менее прочный. Чугун относится к чистым материалам в области экологии, проявляет стойкость к кислотно-щелочным средам, не теряет свои качества при длительном использовании. Имеются некоторые различия между серым и белым чугуном. Белому чугуну свойственна хрупкость, а серому — небольшая пластичность.

Трудоемкость сваривания чугунных изделий объясняется тем, что в этом металле повышено образование трещин и пор, при накаливании приобретается текучесть. Для получения качественное соединение изделий, изготовленных из чугуна, требуется некоторый опыт. Снизить образование дефектов также помогут сварочные электроды для чугуна, разработанные специально для этой цели.

Чтобы разобраться, какими электродами варить чугун, следует знать, что существуют разнообразные марки электродов для сварки чугуна. Из их числа необходимо сделать грамотный выбор для осуществления конкретной работы. Имеется ограничение — чугун, длительное время находившийся в неблагоприятных условиях, подвергавшийся воздействию кислой среды, масла и влажности, обработке не подлежит, то есть чугун является металлом, имеющим ограничение по сварке.

При соединении деталей из чугуна могут произойти некоторые неприятности:

• при нарушении температурного режима в месте образования шва возможно появление дефектов;
• низкая текучесть чугуна при слишком высокой температуре может привести к увеличению внутренних напряжений в месте соединения;
• при плавлении металла возможно образование тугоплавких окислов, имеющих температуру плавления более высокую, чем у чугунных деталей;
• выгорание углерода может привести к образованию в сварном шве пор;
• при остывании после окончания сварочного процесса на сварном шве могут появиться трещины, что объясняется наличием в металле графита.

Поскольку чугун является жидкотекучим материалом, сварку следует проводить в нижнем горизонтальном положении. Грамотно выбранные электроды по чугуну помогут решить эти проблемы.

Подготовка к сварке

Электроды для чугуна могут применяться профессионалами и домашними мастерами. В любом случае необходима предварительная подготовка изделий к этому процессу. Она заключается в очистке соединяемых поверхностей от загрязнений, ржавчины, пятен жира и краски. Также необходимо убрать оксидную пленку.

Свариваемые кромки необходимо подвергнуть шлифовке. При наличии на поверхностях трещин, неровностей, сколов существует опасность того, что в процессе сварочного процесса расплавленная масса начнет вытекать из этих трещин и других дефектов.

Наиболее значимой частью предварительной подготовки, когда используются чугунные электроды, является прогревание заготовок перед началом сварки. Чугун начинает плавиться при достаточно низкой температуре, достигающей 1200-1250 градусов. Из этого следует, что и предварительный нагрев изделий не должен превышать 500-700 градусов. Прогревать следует не только место будущего соединения, но и небольшую зону вокруг него. Такие действия позволят максимально снизить вероятность растрескивания чугуна.

Если сварка производится в промышленных условиях, то для предварительного прогревания используются особые тигли. Когда работы проводятся в домашних условиях, то можно применить газовую горелку, а работы производить в гараже.

Технология сварки

Существуют различные способы соединения чугунных изделий, при каждом из которых применяется своя марка электродов по чугуну. В промышленности наиболее часто применяется горячая сварка. При ее использовании необходим предварительный разогрев чугунных деталей до температуры 650 градусов. Этого трудно добиться в бытовых условиях, поскольку для таких действий потребуется специальное оборудование.

Сварочные электроды по чугуну при работе в обычных условиях используются в полугорячем виде сварочного процесса. Нагрев при этом не превышает 450 градусов. При холодном виде сварки предварительного нагрева не происходит вовсе. В этом случае применяются электроды для холодной сварки чугуна.

Существует большое количество различных методов осуществления чугунных соединений способом холодной сварки, но среди них можно выделить три основных:

• сварка стальными электродами;
• соединение электродами из цветных металлов и особых сплавов;
• сварка электродами из чугуна.

Однако, следует учитывать, что соединения, выполненные методом холодной сварки особым качеством не отличаются.

Маркировка

Электроды по чугуну имеют характерную маркировку. Конкретно, в ней указываются основные составляющие химического состава, например, «М» — медь, «Н» — никель. Третья буква обозначает металл, для которого эти электроды предназначены. То есть буква «Ч» означает чугун. Следующая за буквами цифра соответствует номеру марки в данной серии. Маркировка осуществляется в зависимости от требований ГОСТа 7293-85.

Виды электродов

Марки электродов для чугуна могут различаться в зависимости от вида внутреннего стержня. Им может быть проволока — медная или состоящая из сплавов, например, железа с никелем, меди с железом, железа с медью и никелем. Особым вариантом является чугунный пруток.

Медно-железные электроды, представителями которых являются ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, представляют собой медные стержни с обмазкой, в состав которой входит порошок из железа. Никелевые и железно-никелевые содержат никеля до 90 процентов, а иногда и больше. Представителями этих марок являются ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1. Электроды марки МНЧ-2 — это расходные элементы с содержанием железа, меди и никеля.

Стальные электроды находят применение для сваривания старого чугуна, который уже подвергался высокому температурному воздействию. Для ковкого вида чугуна больше подойдут ферроникелевый вид электродов. Такие марки, как МЧН-2 и ОЗЧ-4 можно отнести к универсальным типам, поскольку ими можно сваривать все имеющиеся виды чугуна.

Электродами МНЧ-2 имеется возможность сваривать изделия, работающие при высокой влажности. Их преимуществом является обеспечение защиты от коррозии. Более узкую область применения имеют электроды ОЗЧ-2. Их используют не для всех видов чугунов, а только для серых и ковких.

Особое внимание заслуживает марка ЦЧ-4, стержнем которой является стальная проволока Св-08. ЦЧ-4 электроды и как варить чугун с их помощью имеет пространный ответ. Этот вид электродов применим, как для горячей сварки, так и для холодного вида соединений, при наплавочных работах для ремонта чугунных изделий, заварки дефектов различных видов чугуна. Также они могут применяться для соединения деталей из чугуна и стали. Технические характеристики ЦЧ-4 позволяют получать качественный и долговечный шов.

Заслуживают особое внимание и Кастолин электроды по чугуну. Они могут использоваться для соединения чугунных изделий совсем без подогрева или с минимальным подогревом, то есть методом холодной сварки. Электроды этого вида могут иметь стержень исключительно из одного никеля, или с примесями в виде железа и меди. Покрытие на основе графита сводит к минимуму возможность перемешивания с основным материалом, и, как следствие, образование трещин.

Действия после окончания сварки

После удачного соединения деталей из чугуна необходимо проведение их правильного охлаждения. Сваренные чугунные части следует засыпать мелким древесным углем или песком. Это будет способствовать их медленному остыванию. Чем оно будет длительнее, тем будет меньше образовываться трещин в полученном шве.

После того, как будет окончена работа и осуществится остывание, следует на место шва нанести специальный состав, увеличивающий срок службы.

Интересное видео

Сварка чугуна. Способы сварки чугунных деталей

Содержание страницы

Сварка чугунных деталей трудный процесс, обусловленный химическим составом чугуна, его структурой и особыми механическими свойствами.

По химическому составу чугун — сплав железа с углеродом, содержащий некоторое количество кремния, марганца, фосфора, серы и других примесей. Обычно в чугуне содержится от 2 до 3,6% углерода.

Механические свойства чугуна во многом зависят от того, в каком виде находится углерод. Если большая часть углерода содержится в связанном состоянии в виде цементита (Fe₃C), то такой чугун имеет более светлый цвет, очень тверд, хрупок и не поддается механической обработке. Его часто называют белым, он почти не применяется для изготовления деталей. Наиболее широкое применение получил серый чугун. В нем большая часть углерода находится в структурно-свободном состоянии, в виде пластинчатых включений графита. Серый чугун, достаточно мягок, легко поддается обработке.

При быстром охлаждении серого чугуна, расплавленного или нагретого до температуры выше 750 °C, графит легко переходит в цементит (т. е. чугун отбеливается) и, кроме того, образуется закаленная структура в виде мартенсита и троостита. Относительное удлинение чугуна на разрыв практически равно нулю, поэтому при неравномерном нагреве или остывании почти всегда возникают большие внутренние напряжения и трещины.

В расплавленном состоянии чугун жидкотекуч и мгновенно переходит из жидкого состояния в твердое, минуя пластическое. Все эти свойства чугуна в большой степени затрудняют его сварку. Хуже всего поддается сварке чугун с крупными включениями графита и лучше сваривается чугун перлитного типа с мелким пластинчатым или сфероидальным графитом.

Трудность работы с чугуном вызвала появление различных способов его сварки. Твердо рекомендовать какой-либо из них для сварки определенных деталей весьма затруднительно, так как чугун одной и той же марки может иметь различную структуру. Более того, даже у одной корпусной детали со стенками различной толщины может быть различная структура чугуна. Способы сварки чугунных деталей можно разделить на два вида: горячую и холодную сварку.

Горячая сварка чугуна заключается в том, что деталь предварительно подогревают, а после сварки медленно охлаждают. Температура подогрева зависит от массы и формы детали, но не должна превышать 650 °C. Более высокий нагрев вызовет рост графитовых зерен, а при нагреве свыше 750 °C происходят уже химические и структурные изменения. Скорость охлаждения от начала затвердевания наплавленного металла до 600 °C должна быть не более 4 °C в секунду. При большей скорости охлаждения ухудшается процесс графитизации и происходит отбеливание чугуна. Мелкие детали подогревают до температуры 150—200 °C. Для подогрева деталей используют горн, электрические печи или индукционные аппараты (нагрев током промышленной частоты).

Холодная сварка чугуна находит все большее применение. Она выполняется различными способами и с использованием специальных электродов.

Сварка чугуна стальными электродами

Сварка чугуна электродами для сталей — наиболее доступный способ сварки. Однако в большинстве случаев он дает очень низкое качество сварного соединения и, как правило, сиюминутную выгоду. Наплавленная сталь плохо сцепляется с чугуном из-за разной усадки. В зоне плавления она обогащается углеродом, становится хрупкой, податливой закалке и дает при остывании трещины.

При сварке стальными электродами вследствие проплавления чугуна содержание углерода в металле шва очень велико (1,1—1,8%). Металл валика, наплавленного на чугун, представляет собой закаленную высокоуглеродистую сталь со значительным содержанием кремния, марганца, а иногда фосфора, серы и других загрязнений, перешедших из чугуна. Это способствует образованию в шве трещин. Быстрое охлаждения, имеющее место при холодной сварке, приводит к значительному повышению твердости наплавленного металла и металла зоны термического влияния, где чугун приобретает структуру белого чугуна, характеризующуюся твердостью и хрупкостью. Между наплавленным валиком и основным металлом образуется полоса отбеленного чугуна шириной около 1 мм и затем более широкая полоса закаленного чугуна. Место сварки, выполненное стальными электродами, не поддается обработке режущим инструментом. В металле шва зачастую появляются поры из-за повышенного содержания газов в чугуне. Образование трещин и пор значительно снижает прочность и плотность сварного соединения. Многослойная наплавка в значительной степени устраняет эти недостатки.

Уже третий наплавленный слой становится исходным материалом электрода. Преимущества многослойной наплавки чугуна стальными электродами были использованы при разработке способа холодной сварки чугуна отжигающими валиками.

Вдоль трещины чугунной детали разделывают кромки, получая V-образный профиль трещины, и по обе стороны снимают литейную корку на расстоянии, примерно равном ширине разделки. На первый сварочный валик длиной 40—50 мм сразу же накладывают второй, отжигающий валик. При наложении второго валика первый больше прогревается и затем остывает с меньшей скоростью. Значительная часть цементита распадается, выделяется графит, а закаленная часть шва частично отпускается и нормализуется. Верхний (отжигающий) валик уже меньше подвержен закалке, в результате чего резко снижается твердость всего шва и частично снимаются остаточные напряжения, возникающие при сварке.

Для улучшения качества сварного соединения применяют электроды малого диаметра и пониженную силу тока, чтобы уменьшить тепловое воздействие дуги на чугун. Сварку ведут короткими участками, вразброс, стараясь как можно меньше проплавлять чугун. С целью усиления связи наплавленного металла с чугуном при сварке сильно нагруженных деталей (корпуса коробок передач, корпуса трансмиссий тракторов и т. п.) на разделанных кромках трещины часто ставят в шахматном порядке на резьбе упрочняющие стальные шпильки (рис. 1). Диаметр и число шпилек устанавливаются в зависимости от толщины стенок детали и длины трещины. Рекомендуется принимать диаметр шпилек d = (0,15—0,2)S, где S — толщина стенки, но не менее диаметра электрода. Расстояние между шпильками берут равным (4—6)d, глубина посадки — 2d, расстояние от кромок — не менее (1,5—2)d. Выступающую часть шпилек обваривают по периметру, а затем наплавляют весь шов.

Процесс сварки начинается с обварки шпилек кольцевыми швами. Обварка должна вестись вразброс с целью избежания сильного местного перегрева детали. После обварки всех шпилек накладывают кольцевые швы, пока вся поверхность завариваемого участка не будет покрыта слоем наплавленного металла. Крайние ряды шпилек обваривают лишь после того, как весь участок будет полностью заварен. Для обварки шпилек и нанесения облицовочного слоя следует применять электроды малого диаметра (3,0—3,5 мм), для окончательной заварки трещины можно использовать электроды диаметром от 4 до 6 мм.

Рис. 1. Сварка чугуна с применением упрочняющих шпилек: а — установка шпилек; б — обварка шпилек

В связи с тем, что прочность металла, наплавленного стальными электродами, примерно в два раза выше прочности чугуна, толщина наплавленного металла должна составлять примерно 50% от толщины стенки детали в месте сварки. Излишнее количество наплавленного металла нежелательно, так как при этом увеличиваются усадочные напряжения, и появляется опасность образования трещин.

Чрезмерный нагрев детали при сварке приводит к образованию трещин в зоне термического влияния. Поэтому при сварке не следует допускать нагрев свариваемой детали выше 40—50 °C на расстоянии 100 мм от шва.

Первые слои в разделке трещины или обварку упрочняющих шпилек выполняют электродами ЦЧ-4, а все последующие — электродами типа УОНИ-13/55 или другими электродами со стержнем из низкоуглеродистой стали. Во втористокальциевое покрытие электродов ЦЧ-4 введены элементы, активно вступающие в механическое соединение с углеродом свариваемого металла и образующие устойчивые карбиды, нерастворимые в железе. В результате этого достигается достаточно прочное соединение наплавляемого шва с чугуном.

Восстановление чугунных деталей способом отжигающих валиков в сочетании установки упрочняющих шпилек, скоб и других связей дает удовлетворительные результаты, но он трудоемок, сравнительно малопроизводителен, требует большого расхода электродного материала. Разработаны и успешно применяются для сварки чугуна железо-никелевые электроды.

Сварка чугуна электродами на основе никеля

Сварка чугуна электродами на основе никеля дает достаточно высокую прочность. При этой сварке отсутствуют трещины, а наплавленный металл хорошо поддается обработке. Это объясняется тем, что никель неограниченно растворяется в железе, а никелевый аустенит содержит много углерода без образования карбидов. Металл наплавленный электродами ОЗЖН-1 содержит до 48% никеля. Электроды предназначены для холодной сварки серого и высокопрочного чугуна. Они рекомендуются для устранения дефектов в чугунных головках блоков, в блоках двигателей и других ответственных деталях.

В настоящее время широкое применение получают электроды с содержанием никеля более 90%, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4. Однако такие электроды очень дороги.

Сварка чугуна электродами на основе меди

Сварка электродами на основе меди применяется во всех случаях, когда не требуется высокая прочность сварного шва. Медь, как и никель, не образует соединений с углеродом, но она практически не растворяется в железе. Поэтому наплавленный шов не однороден, в медной основе расположены включения высокоуглеродистой железной фазы повышенной твердости.

Медно-железные электроды ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 изготавливают из медного стержня с фтористо-кальциевым покрытием, в которое добавляют 50% железного порошка. Эти электроды применяют для заварки трещин в водяных рубашках блоков двигателей, головках блока и т. п. Трещину засверливают по концам и разделывают под углом 70—90° на 2/3 толщины детали. Края трещины тщательно зачищают, так как следы ржавчины, масла и прочих загрязнений вызывают пористость шва. Сварку ведут короткой дугой на постоянном токе обратной полярности с перерывами для охлаждения детали до температуры 50—60 °C. Для получения более плотного шва участки в 40—60 мм сразу после сварки проковывают. Слой наплавленный электродами ОЗЧ, представляет собой медь, насыщенную железом с вкраплением закаленной стали большой твердости. По границе шва отдельными участками располагаются зоны отбеливания. Несмотря на достаточно высокую твердость, шов можно обрабатывать твердосплавным инструментом. Медно-никелевые электроды МНЧ-2 представляют собой стержни из монель-металла (28% меди, 2,5% железа, 1,5% марганца, остальное никель). Никель этих электродов не образует соединений с углеродом, поэтому наплавленный шов получается с малой твердостью, зона отбеленного чугуна почти отсутствует, зона закаленного чугуна имеет невысокую твердость, которая может быть легко снижена небольшим отпуском. Кроме того, в шве образуется меньше пор и трещин, его легче обрабатывать, но прочность его получается низкой. Поэтому медно-никелевые электроды часто применяют в сочетании с медно-железными электродами. Первый и последний слой наносят медно-никелевыми электродами (чтобы в первом слое обеспечить плотность, а в последнем — улучшить обработку), остальное заплавляют медно-железными электродами. Наплавку медно-никелевыми электродами ведут также, как и медно-железными электродами.

Для холодной сварки и наплавки чугуна (т. е. сварки и наплавки, выполняемых без предварительного подогрева) специальными электродами, характерно проведение процесса с минимальным тепловложением короткими валиками протяженностью 25—60 мм с охлаждением каждого наложенного валика на воздухе до температуры не более 60 °C. Иногда рекомендуется проковка каждого валика легкими ударами молотка.

Сварочные напряжения, возникающие в конструкции в результате нагрева, могут быть сняты почти полностью, если в шве и зоне термического влияния создать дополнительные пластические деформации. Этого можно достичь проковкой швов. Проковку проводят в процессе остывания металла при температурах 450 °C и выше либо от 150 °C и ниже. В интервале температур 400—200 °C в связи с пониженной пластичностью металла при его проковке возможно образование надрывов. Специальный нагрев сварного соединения для выполнения проковки, как правило, не требуется. Удары наносят вручную молотком массой 0,6—1,2 кг с закругленным бойком или пневматическим молотком с небольшим усилием доизменения рисунка шва. При многослойной сварке проковывают каждый слой, за исключением первого, в котором от удара могут возникнуть трещины и облицовочного. Этот прием весьма эффективен для снятия напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких контурах деталей и узлов из конструкционных сталей и чугуна.

Проковка сварного соединения способствует также повышению усталостной прочности конструкции.

 

Просмотров: 546

Технология и техника сварки чугуна

Несмотря на плохую свариваемость чугуна, в настоящее время существует несколько технологий его сварки с использованием различных по составу материалов, обеспечивающих получение металла шва с широким спектром свойств. Важнейшими из них являются горячая и холодная сварки.

При горячей сварке процесс ведется с обязательным предварительным (а иногда с сопутствующим) подогревом до температуры 650…700 °С.

Сварка ведется быстро, без перерывов, с использованием графитового электрода диаметром 20…35 мм и присадки — чугунного прутка (см. табл. 15) диаметром 8…12 мм (сварка ведется на постоянном токе прямой полярности), или чугунным плавящимся электродом в виде чугунных прутков тех же марок диаметром 8…16 мм со специальным графитизирующим покрытием (сварка ведется на постоянном токе обратной полярности). В обоих случаях сварочный ток достигает 1000…1400 А; после сварки — замедленное охлаждение со скоростью не более 50…100 ^оС/ч. Лучше всего поместить изделие в печь, нагретую до 700 ^оС, и охлаждение вести с печью. Это наилучший способ сварки чугуна, и сварной шов имеет структуру чугуна со всеми свойствами основного металла. Несмотря на тяжелые условия труда сварщика и большую трудоемкость, способ используют при ремонте ответственных тяжелонагруженных массивных чугунных изделий.

В случае отсутствия необходимых условий, небольших дефектов, подлежащих устранению, используют другую, принципиально отличающуюся технологию — холодную сварку, которую ведут постепенно, небольшими участками длиной 30…50 мм, на малой погонной энергии ниточными швами, вразброс, с охлаждением каждого валика до температуры 70…100 ^оС, иногда с проковкой горячего металла. В этом случае металл сварного шва отличается от чугуна, а качество ремонтных работ в значительной мере зависит от состава примененных электродных материалов, лучшие из которых приведены в табл. 16, 4. Наплавленный этими электродами и проволоками металл шва состоит из стали, цветного металла, удовлетворительно обрабатывается обычным режущим инструментом, что является одним из требований к его качеству.

Просмотров: 164

Холодная сварка чугуна: способы, электроды, особенности

Холодная сварка чугуна: способы, электроды, особенности

Есть достаточно много способов сварки чугуна, например, с помощью стальных электродов, с постановкой шпилек и без, сварка специальными чугунными электродами.

Не меньшее распространение получила и так называемая «холодная сварка чугуна», с использованием медных электродов и специальных клеевых составов. Каждый из данных способов соединения имеет свои особенности.

Сложности при сварке чугунных изделий

В чугуне содержится большой процент углерода, из-за чего данный металл имеет рыхлую структуру и нередко рассыпается при небольшом механическом воздействии. К тому же, чугун имеет очень низкую теплопроводность. Все это вводит свои определённые ограничения при сварке чугуна и изделий из него. Для сварки применяются особые чугунные электроды — ОЗЧ, ЦЧ и МНЧ.

Но даже в таком случае при сваривании чугунных изделий возникают определённого рода сложности:

• Нередко при сварке образуется непровар металла. Связано это с тем, что оксиды, содержащиеся в чугуне, подвергаются воздействию со стороны гораздо меньших температур, чем сам чугун;
• Сварочный шов выходит очень твёрдым, но в тоже время хрупким;
• Из-за того, что электрод плавится при гораздо большей температуре, чем сам чугун, сварка происходит плохо;
• Жидкий чугун имеет высокую текучесть, поэтому при сварке электродами раскалённый металл очень сложно удерживать в сварочной ванне;
• При сварке чугуна, происходит моментальное выгорание углерода, в результате чего на сварочном шве образуются крупные поры и воздушные раковины.

Как было сказано выше, варят чугун графитовыми и чугунными электродами, при температурах в 350 и 600 градусов.

Существует так называемая горячая сварка чугуна и полугорячая.

Что представляет собой холодная сварка чугуна

Ещё одной технологией соединения чугунных изделий, является холодная сварка. Разница лишь в том, что при холодной сварке чугуна не происходит подогрев заготовок в печи. В результате этого, сварочный шов ложится прямо на холодный, но подготовленный должным образом металл.

На практике существует несколько способов холодной сварки чугуна, а именно:

• Сварка специальными медными электродами. Такие электроды можно сделать самостоятельно, если использовать обычные электроды, накрутив на них слой тонкой медной проволоки. Подробно про изготовление электродов для сварки чугуна вы можете прочитать на сайте mmasvarka.ru.
• С помощью полимерных клеящих составов.

Единственное ограничение для двух вышеприведённых способов холодной сварки чугуна, это создание сварочного шва, на который не будут приходиться слишком большие нагрузки. Если нужно наоборот, получить прочное соединение, которое способно будет выдержать удары, вибрации, и даже небольшие изгибы, то, в таком случае, используется только горячий способ сварки чугуна.

Можно соединять чугун и при помощи термостойких паст, в основе которых лежит эпоксидная смола. Данным способом заделывают имеющиеся пустоты в чугуне или разделанный, специальным образом, шов. После полного схватывания, ремонтное место можно подвергать всевозможной обработке, шлифовке, резке и т. д.

Поделиться в соцсетях

технология сварки в среде углекислого газа. Можно ли варить чугун полуавтоматом обычной проволокой? Как приварить чугун к металлу?

Сварка чугуна полуавтоматом — относительно простая разновидность работ. Но как и в любых других сварочных манипуляциях, тут есть свои важные особенности и правила. Необходимо учесть нюансы каждого способа, обратив внимание на рекомендации специалистов.

Способы

Сварка полуавтоматом чугуна возможна по различным схемам. В отличие от стали, однако, чугун сваривается очень плохо. Потому к такой работе нужно подходить максимально вдумчиво. Недопустима сварка чугуна при помощи стальных электродов.

Даже самые тщательные работы по такой схеме неизбежно приводят к растрескиванию шва.

В подавляющем большинстве чугун можно варить:

• холодным;
• горячим;
• полугорячим методами.

Работа без заблаговременного подогрева деталей востребована, если приходится сваривать крупные конструкции. Но в этом случае придется применять электроды специального образца. Предпочтительны расходники, содержащие медь, железо и никель. Такие добавки не провоцируют повышения хрупкости шва. Однако все же обычной практикой является использование горячего и полугорячего методов.

Предварительный разогрев подразумевает использование либо печей, либо индуктивных нагревателей. Такие методы широко применяются в промышленных масштабах. Наиболее важным требованием является строгое исполнение теплового режима. Недопустим прогрев металла более чем до 600 градусов. При превышении этой планки неизбежно меняется структура чугуна, и он переходит в белый вид.

Полугорячий вариант — это нагрев до 350-400 градусов. Теплая сварка ограничивается прогревом до 250 градусов. Когда процесс закончен, металл охлаждают крайне медленно, иногда несколько суток, чтобы избежать растрескивания шва. Горячие методы отличаются повышенной трудоемкостью. Однако только они позволяют достичь качественных соединений.

В ряде случаев применяют сварку чугуна в защитной среде углекислого газа. Такая защита помогает существенно повысить производительность труда.

Кроме того, углекислотная изоляция от внешней среды полезна и при работах на особо ответственных участках. Для этой цели используют чугунные либо стальные (но со специальным покрытием) электроды. Для горячей сварки подходят только чугунные электроды с толстым защитным покрытием.

В холодном режиме можно применять электроды из:

• чугуна;
• стали со специальным внешним слоем;
• стали с оплеткой из меди;
• медно-жестяной смеси;
• медно-никелевого состава;
• железоникелевого состава.

Подготовка

Чугун перед сваркой требуется аккуратно вычистить. Недопустимы даже малейшие частицы грязи или пленок. Снимать следы масла помогает использование растворителей. Грубые дефекты убирают шлифовальной машинкой. Кромки расширяют по длине той же болгаркой.

Но зачищать металл требуется предельно тщательно. Его лучше снять послойно, потратить больше времени, нежели повредить изделие. Трещины заваривают, предварительно засверливая проблемные точки. В противном случае прямо в ходе сварки трещины будут расползаться.

Важно: на всех деталях, чья толщина больше 5 мм, на краях требуется сформировать фаску; угол ее формирования составляет 45-60 градусов.

Тонкие чугунные изделия надо варить, применяя подкладки из графита. Если их нет, расплав может вытечь и прожечь металл полностью. Сварочную проволоку подбирают сообразно применяемому варианту сварки. Для «холодной» методики нужна ПП АНЧ-1. Для полугорячего способа правильнее использовать ПП АНЧ-2, а для горячего — ПП АНЧ-3.

Описание процесса

Оптимальная технология горячей сварки чугуна полуавтоматом подразумевает сначала прогрев металла до 600 градусов, а затем немедленное начало работы. Степень разогрева надо внимательно проконтролировать. Если все же перегрев допущен, придется исключить малейшее попадание воды. Даже единственная капля может спровоцировать растрескивание и окончательную порчу изделия. Само сварочное оборудование должно быть тщательно настроено.

Полуавтомату задают слабый постоянный ток и обратную полярность. Чтобы четко сварить чугун полуавтоматическим способом, необходимо вести держатель под углом от 50 до 60 градусов.

Важно: все время работы следует контролировать визуально кончик проволоки и весь ход процесса. Швы формируют послойно, делая 2 или даже 3 прохода.

Нежелательны перемещения в поперечной плоскости или колебания во время создания первого шва – это приемлемо только при работе со сталью.

Второй и последующие проходы позволяют немного расслабиться и водить кончиком проволоки в поперечной плоскости. Когда сварка завершена, шлак аккуратно удаляют. Остывание металла будет идти равномернее, если его накрыть или обсыпать негорючими материалами.

Рекомендация: стоит заблаговременно потренировать навык быстрого выполнения шва и аккуратной подачи проволоки. Защищать сварочную ванну от проникновения кислорода помогает подача инертных газов, прежде всего аргона.

Полуавтоматы базового уровня отличаются однокорпусным исполнением. В общем модуле содержатся:

• генератор сварочного тока;
• двигатель, подающий проволоку;
• редуктор;
• пассивные части толкающего механизма;
• газовая нагнетательная система;
• блок управления.

Многие люди пытаются заварить с углекислотой различные чугунные изделия. Частая причина их неудач — несоблюдение технологии. Чтобы нейтрализовать частично угарный газ, нужно применять проволоку с небольшой концентрацией марганца. Рекомендуется подключать ток с обратной полярностью, иначе невозможно получить, действительно, стабильную дугу. Но прямая полярность вполне допустима, когда идет наплавка металла.

В углекислотной среде можно применять осцилляторы. Темп подачи проволоки выбирают такой, чтобы дуга оставалась стабильной при конкретном напряжении.

Особое внимание следует уделять размеру рабочего сегмента электродов. Очень большой вылет приводит к порче шва. Очень короткие электроды усложняют наблюдение за процессом, и часто предотвратить выгорание наконечника оказывается невозможно.

Полезные советы

В некоторых случаях полезнее использовать «дедовский» метод сварки чугуна. Этот вариант подразумевает использование «простого» электрода. Предварительно все неровности и шероховатости устраняют при помощи УШМ. Электрод нужно обмотать медной проволокой. «Минус» подают на деталь, а «плюс» – на электрод. Рекомендуемое напряжение — 80 А.

Перегревать чугун категорически нельзя – это даже более вредно, чем недостаточный подогрев. После окончания работы шов обстукивают молотком, зачищают и смотрят на полученный результат. Самые сложные участки можно проварить на 120-125 А. Сварка без меди нецелесообразна, потому что качество шва окажется слишком слабо.

Довольно часто звучит вопрос, как приварить к металлу чугун или, иными словами, как соединить его со сталью.

Тут также выделяются уже известные 3 ключевых метода — холодный, горячий и промежуточный режимы. Предпочтение надо отдавать второму типу, потому что он позволяет добиться максимально добротной связи свариваемых изделий. Однако надо понимать, что это наиболее долгий и трудоемкий процесс. Полугорячий метод подходит только для высоколегированных сплавов. А холодная методика рекомендована исключительно при наплавке, потому что в других случаях она не работает.

Соединить сталь с чугуном помогут электроды:

• ЦЧ-4;
• ОЗЧ-2;
• МНЧ-2.

Как варить чугун, смотрите далее.

присадки для аргонной сварки, технология аргонодуговой сварки, ее виды, полезные советы

Чугун относят к высокоуглеродистым сплавам, сварка которых считается сложной, а также емкой по затратам времени и сил процедурой. В процессе ее довольно сложно выполнить процесс так, чтобы в результате получился прочный и аккуратный шов. Устойчивое к механическим воздействиям соединение можно получить, если использовать определенные способы, одним из которых считается сварка аргоном. Применение аргона как газа в бытовых условиях дает возможность отремонтировать любую чугунную вещь, вышедшую из строя.

Особенности и сложности

Сварка чугуна аргоном выполняется несколькими методами, которые сопряжены с определенными сложностями из-за физико-химических свойств чугуна.

Рассмотрим особенности и сложности аргонодугового сварочного процесса.

• Перегрев заготовок – в процессе сварки в аргоне зону возле шва легко можно перекалить, так как чугун имеет низкую температуру плавления. Под воздействием сварочной дуги, которая обладает высокой температурой, низкоплавкий чугун подвергается плавлению. Результатом такого воздействия могут стать трещины различной глубины, образующиеся возле сварочного шва. В дальнейшем такие трещины приведут к разрушению изделия, их сложно удалить шлифованием. Перекаливать чугун нельзя, и чтобы этого избежать, перед работой заготовки прогревают, а после выполнения сварки обеспечивают деталям медленное остывание.

• В процессе сварки поверхность чугуна выделяет большое количество углерода, что проявляет себя повышенной пористостью шва. При проведении процесса сварки углерод незаметен, но, когда шов начинает остывать, углерод вытесняется кислородом, и пористость становится заметной. Для защиты заготовок от пористости используют флюс в виде порошка, а также в материал для сварки добавляют специальные компоненты, препятствующие образованию пор.

• Чугун при работе может проявить себя высокой степенью текучести, из-за чего подвергается прожигу, когда расплавленный металл выходит наружу с другой стороны заготовки. Чтобы предотвратить появление прожига, применяют прокладки из графита. Они помогают сформировать плотный и прочный шов, сохранив при этом цельность заготовки.

Аргонную сварку высокоуглеродистых материалов можно выполнять на сварочных аппаратах с малой фазой тока.

Такой подход дает возможность снизить степень проникновения сварочной дуги в толщу материала и снижает воздействие физико-химических преобразований, возникающих под воздействием высоких температур. Кроме того, сварка на малом электротоке в значительной мере снижает напряжение, которое неизбежно появляется в сварочном шве, ведущем к снижению прочности металла.

Способы сварки

Сварка чугуна в аргоне может быть осуществлена холодным или горячим методом.

Горячий

Горячий метод сварки зависит от обеспечения необходимого температурного режима процесса. Равномерный прогрев рабочей зоны, где будет проложен сварочный шов, а затем постепенное его остывание – ключевые этапы данного метода. Объясняется это тем, что у чугуна пластичность металла несколько ниже по сравнению, например, со сталью. Неправильный выбор температурного режима приведет к появлению дефектов, ведущих к разрушению шва и металла возле него.

Нагрев заготовок перед выполнением сварки обеспечивает высвобождение графита и повышает пластичность порошковой основы флюса.

Если дополнительно использовать еще и графитовые электроды, а также прутки порошковой проволоки или тонкие платы чугуна такой же марки, что и заготовка, все это будет гарантировать однородное шовное соединение, сходное по составу с основой заготовки.

Когда процесс сварки завершается, то для получения стыковочного шва высокого качества потребуется добиться плавного и медленного остывания области сварки. Если сталь для остывания можно подвергать воздействию воды, то чугун от такой методики потрескается. Даже при условии медленного остывания гарантии того, что металл не даст трещину, никакой нет. Чтобы избежать растрескиваний, чугун покрывают специальным экзотермическим составом, прочно изолирующим поверхность от быстрого охлаждения. В бытовых условиях такую смесь можно заменить чистым и сухим мелким песком.

Холодный

При холодном способе предварительный прогрев области сварки у деталей отсутствует. Метод позволяет экономить время и средства.

Варианты холодной аргонной сварки чугуна имеют несколько различных подходов. Суть этих методов сводится к применению медных или никель-стальных электродов небольшого диаметра.

У этих сварочных электродов массовый уровень углерода понижен. При этом готовый шов не подвергается пористому изменению из-за поднимающихся пузырьков углерода.

Оборудование и материалы

Для успешного проведения сварки чугуна важно то, какая присадка используется для этого процесса. Для этой цели используют прутки, сделанные из чугуна. Иногда в качестве присадки мастера используют обмазку с чугунных стержней.

Для выполнения аргонодуговой сварки используют следующие виды присадок:

• марка А – горячий метод сварки;
• марка Б – горячий метод сварки с локальным нагревом заготовки;
• марка НЧ-1 – соединение чугунных заготовок с предварительным прогревом;
• марка НЧ-2 – соединение толстых листов чугуна с предварительным локальным прогревом;
• марки ХЧ и БЧ – позволяют сделать шов, обладающий высокой степенью стойкости к износу.

Подбирая диаметр присадочного прутка, мастер его рассчитывает исходя из толщины чугунной заготовки. Пруток должен быть вдвое тоньше, чем стенка заготовки.

Для аргонодуговой сварки надо иметь аргонодуговой аппарат, в котором используется 2 вида технологий – электрическая и газовая сварка. С помощью такого аппарата можно добиться сварочного шва высокого качества. Аргонодуговые сварочные аппараты бывают как полуавтоматическими, так и полностью автоматическими.

Технология

Популярность аргонодуговой сварки чугуна высока из-за того, что варить этим способом довольно просто, а качество получается высоким. Если приобрести никелевые присадочные прутки, то такая присадка обеспечит ровный и прочный шов. Работа в аргонной среде требует соблюдения определенной технологии.

Подготовка

Перед началом выполнения сварочных работ чугунные поверхности очень тщательно готовят. Прежде всего металл очищают механическим путем, а затем удаляют масляные или жировые загрязнения. Если поверхность сильно загрязнена маслом, то такое изделие из-за его пористой структуры сварить невозможно, так как масляный состав в этом случае проникает довольно глубоко, и адгезивность в этом случае будет равна нулю.

Если в заготовках имеются трещины, их высверливают на всю их глубину, очищая поверхность для сварки, а при наличии металлической окалины, ее снимают шлифовальной машинкой. Поверхностные незначительные масляные загрязнения удаляют с помощью органического растворителя, либо масло выжигают пламенем газовой горелки.

Процесс

Для получения высококачественного прочного шва выполняют последовательно ряд действий.

1. Проверяют качество подготовки рабочих поверхностей заготовок.
2. Настраивают режим сварки на сварочном аппарате. Если заготовка имеет толщину не более 10 мм, то силу тока выбирают не выше 350 А, если толщина чугуна составляет от 10 до 20 мм, потребуется сила тока 400 А, если чугун толщиной 30 мм и более, потребуется сила тока до 600 А.
3. В одну руку берут газовую горелку, а во вторую руку – присадочную проволоку.
4. Газ из горелки подают за 20 секунд до начала сварки.
5. Расстояние между швом и электродом выдерживают до 2-х миллиметров.
6. Сварочный аппарат включают, в область электрода подается электроток, и образуется электродуга.
7. В место сварки подают газ. В это время присадка начинает плавиться, и расплавленный состав начинает заполнять зазор между заготовками, соединяя их между собой.

Если соблюдать технологию сварки и технику безопасности, в результате сварочных работ получится шов высокого качества, который будет устойчив к износу и механическим воздействиям.

Рекомендации

Если вы решите выполнить аргонную сварку чугуна в бытовых условиях, вам помогут следующие рекомендации:

• половина успеха заключается именно в предварительной подготовке металла;
• заготовки из чугуна лучше немного прогреть, для этого используют любые подручные средства;
• в зависимости от толщины выбирайте изначально минимальный уровень напряжения тока;
• выполнение шва делайте небольшими отрезками длиной по 2,5-3 см.

Иногда может случиться так, что даже идеально выполненный шов будет иметь небольшое напряжение металла, что отрицательно сказывается на его долговечности. Чтобы снизить подобное остаточное напряжение, аккуратно постучите по остывшему шву молотком, выполняя это по всей протяженности сварного стыка.

Как правильно варить чугун, смотрите далее.

Как сварить чугун

С такими альтернативами, как титан, керамика и сковорода с покрытием из нержавеющей стали, доступными сегодня, может показаться немного устаревшим использование чугунных сковородок. Хотя популярность чугуна, безусловно, упала за последние несколько лет, дела обстоят не так плохо, как говорят некоторые. Ожидается, что рынок чугунной посуды достигнет 3303 млн долларов США по сравнению с 9000 млн долларов США в 2017 году4.

В дополнение к вышесказанному, Transparency Market Research ожидает, что к 2026 году мировой рынок литья чугуна и стали превысит 202 млрд долларов США .Смысл всей этой статистики — доказать, что чугун по-прежнему сваривают по всему миру для различных целей, например, для посуды. Независимо от причины, по которой вы свариваете чугун, вы должны научиться правильно сваривать этот материал.

Несмотря на то, что предстоит преодолеть множество трудностей, правильная сварка чугунных деталей поможет вам сэкономить время и деньги. Если чугун не сваривается должным образом, это может вызвать трещину или повреждение свариваемого материала.

Часто для правильной сварки чугуна требуется помощь профессионального и опытного сварщика; это особенно верно, когда в процессе сварки задействованы критически важные детали.Однако вы можете эффективно сварить чугун самостоятельно, выполнив несколько ключевых шагов. Мы обсудим эти шаги здесь, чтобы помочь вам научиться эффективно сваривать чугун.

Применение чугуна и его преимущества в качестве сварочного металла

Есть несколько применений чугуна. Некоторые из них включают:

• Подготовка воды
• Сельскохозяйственная техника
• Головки, блоки и коллекторы автомобильных двигателей
• Станки, такие как крышки, кронштейны и основания
• Фитинги
• Труба чугунная

В дополнение к вышесказанному существует множество других применений чугуна.Например, он широко используется в строительной технике и других приложениях, где вес является ключевым требованием. Это некоторые области применения чугуна, но как насчет преимуществ? Ниже приведены некоторые ключевые преимущества чугуна как металла шва:

• Многие желательные свойства, включая прочность, жесткость, теплопроводность и способность увлажнять
• Формование методом литья в песчаные формы
• Недорогой материал
• Температура плавления ниже, чем у стали
• Больше жидкости, чем сталь

Это некоторые из основных причин, по которым чугун является хорошим металлом для сварки во многих областях.

Почему сварка чугуна может быть проблематичной

Прежде чем приступить к сварке чугуна, вы должны понять, насколько сложно выполнить эту работу. Это потому, что вероятность успешной сварки чугуна составляет всего 50%; высока вероятность того, что свариваемая чугунная деталь будет иметь трещины или повреждение после того, как вы ее закончите.

Почему возникает эта проблема? Потому что чугун состоит из нескольких материалов разной пропорции. В результате может быть сложно оценить точную прочность металла, с которым вы работаете.Также может быть сложно определить, сколько тепла может выдержать чугунная деталь, прежде чем она начнет трескаться. Все эти проблемы вызывает в основном высокое содержание углерода в чугуне.

Во время сварки этот углерод может перейти на свариваемый металл или на область рядом с нагретым металлом шва. Это может вызвать повышенную хрупкость или твердость, что может привести к трещинам после сварки.

Различные методы / методы сварки чугуна

Существует несколько способов сварки чугуна.Однако мы собираемся обсудить только самые распространенные методы, используемые для сварки чугуна. Эти методы включают в себя газовую сварку, дуговую / дуговую сварку, сварку MIG и сварку TIG. Ниже приводится краткое объяснение каждого из них.

1. Газовая сварка

По сравнению с дуговой сваркой чугуна, при газовой сварке процесс нагрева происходит намного медленнее. Кроме того, в этой технике используется пламя с более низкой температурой, чем дуга. В этом отношении хорошо то, что миграция углерода, как правило, не является проблемой при сварке чугуна газовой сваркой.Однако при этом важно использовать запатентованный пруток для газовой сварки. Единственная проблема этого метода заключается в том, что он требует значительного количества тепла, когда в сварном шве задействованы большие компоненты. Кроме того, газовая сварка выполняется медленнее, чем другие методы сварки чугуна.

2. Дуговая / стержневая сварка

Предпочитаемая большинством самодельных сварщиков дуговая / электродная сварка может быть наиболее эффективным способом сварки чугуна при использовании правильных сварочных стержней. Процесс очень прост, и для различных работ доступно множество электродов.

Особый флюс с высоким содержанием графита присутствует в сварочных стержнях из чугуна. Углерод в чугуне химически связан этим специальным графитом. Это ограничивает миграцию в зону термического воздействия и металл шва. Сварочные стержни из чугуна бывают двух основных типов: чистый никель и ферро-никель.

Обычно ферро-никелевые стержни состоят из 47% никеля и 53% стали. Ферро-никелевые стержни намного дешевле, чем чистый никель, поэтому они идеально подходят для сварки чугуна со сталью. С другой стороны, если вы хотите, чтобы наплавленный металл был более мягким и податливым, выбирайте чистый никель.Тем не менее, если работа специально не требует использования чистого никеля, мы рекомендуем использовать ферро-никель при сварке чугуна методом дуговой / электродной сварки.

3. Сварка МИГ

Сварка MIG, хотя и часто используется для этой цели, не подходит для сварки чугуна. Единственная реальная причина, по которой вы хотите использовать этот метод, — это когда у вас есть повторяющееся приложение, для которого вы можете создать процедуру. Если вы решили сваривать чугун таким способом, вам следует помнить о следующих советах, чтобы сваривать эффективно:

• Специальная никелевая проволока — лучший выбор для сварки MIG.Однако этот вариант может быть немного дорогим, поэтому вы можете рассмотреть возможность использования нержавеющей стали в качестве альтернативы.
• В большинстве ситуаций лучший выбор — 80/20. Что это значит? Это относится к 80% аргона и 20% диоксида углерода. Хотя чугун от природы склонен к ржавчине, вам следует избегать этого метода, если вы беспокоитесь о том, что ржавчина в конечном итоге может развиться на металле.
• Склеить отливку можно с помощью припоя. Однако это может привести к слабому сварному шву, что не очень хорошо для металлов, которые могут испытывать нагрузку или удар.
• Вы можете обеспечить механическую прочность сварного шва с помощью шпилек. Однако это будет зависеть от выполняемой работы.

4. Сварка TIG

Как и сварка MIG, многие люди не предпочитают сварку TIG для сварки чугуна. Почему это? Поскольку TIG — это процесс с открытой дугой, это означает, что нет реальной возможности минимизировать миграцию углерода с помощью этого метода.

В дополнение к вышесказанному, единственный реальный вариант, доступный для этой техники при сварке чугуна, — это никелевая проволока.Еще одна проблема с процессом заключается в том, что это может быть дорого. С другой стороны, метод сварки TIG обеспечивает чистый и прочный шов на большинстве работ с чугунным покрытием. Кроме того, вы можете использовать метод сварки TIG для холодной сварки при условии использования соответствующих настроек проволоки и газа.

Это четыре наиболее распространенных метода сварки чугуна. Теперь, когда у вас есть основная информация о каждом методе, вы можете выбрать технику / метод, наиболее подходящий для ваших нужд и выполняемой работы.Однако независимо от того, какой метод вы выбрали для сварки чугуна, вам необходимо выполнить несколько основных шагов, чтобы получить эффективный сварной шов. Эти шаги обсуждаются далее.

Основные этапы сварки чугуна

При самостоятельной сварке чугуна вам необходимо знать основные этапы эффективной сварки чугуна. Сварка чугуна своими руками состоит из четырех этапов. Выполнив эти действия в следующем порядке, вы сможете получить чрезвычайно прочный сварной шов из чугуна.

1. Определите сплав

Чугуны относятся к семейству железоуглеродистых сплавов и имеют высокое содержание углерода; вот откуда они берут свои характеристики твердости. Хотя чугун твердый, это качество достигается за счет пластичности. По сравнению с кованым железом или сталью чугун гораздо менее податлив.

В результате вышеизложенного металл расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении в процессе сварки. Это создает растягивающее напряжение.Сваривать чугун может быть чрезвычайно сложно, потому что, когда он подвергается напряжению или нагреванию, он трескается, а не деформируется или растягивается. Однако вы можете улучшить эту ситуацию, добавив другие сплавы. Ниже приведены два доступных вам варианта.

Серый чугун

Самый распространенный сплав чугуна, серый чугун более свариваемый и пластичный, чем белый чугун. Во время производства углерод на сером чугуне превращается в чешуйки графита и превращается в кристаллическую микроструктуру феррита или перлита.Единственная проблема с этим союзником из чугуна заключается в том, что чешуйки графита внутри него могут попасть в сварочную ванну; это вызывает охрупчивание металла шва, что может стать проблемой для сварщиков.

Белый чугун

Другой вариант сплава чугуна, доступный вам, — белый чугун. В отличие от серого чугуна, эта форма чугуна может удерживать углерод в виде карбида железа, не превращая его в графит. В результате получается хрупкая и твердая кристаллическая микроструктура цементита.Однако основная причина беспокойства по поводу белого чугуна заключается в том, что он в основном считается несвариваемым.

2. Очистите отливку

Перед началом сварки вы должны правильно подготовить все отливки; это независимо от того, какой литой сплав вы выбрали для сварки. Еще одна важная вещь — удалить все поверхностные материалы, чтобы подготовить отливку к сварке. Это гарантирует, что отливка в зоне сварки будет полностью чистой.

Как только это будет сделано, следующим шагом будет удаление масла, смазки, краски и других препятствующих материалов из области сварного шва.Одна из наиболее важных вещей, которую необходимо обеспечить при этом, — это медленное и осторожное нагревание области сварки в течение короткого периода времени. Это поможет устранить любой газ, попавший в зону сварки основного металла. Методика, которую вы можете использовать для проверки готовности поверхности чугуна, заключается в нанесении сварочного шва на металл. Если на металле присутствуют примеси, то он будет пористым. Чтобы убедиться, что пористость была устранена, вы можете повторить процесс несколько раз, шлифуя проход.

3. Предварительный нагрев

Под воздействием нагрузки все чугуны становятся уязвимыми для отслеживания. Таким образом, самое главное, чтобы избежать трещин в чугуне, — это контролировать нагрев во время сварки. Сварка чугуна состоит из трех этапов. Три шага:

• Предварительный нагрев
• Низкая тепловая нагрузка
• Медленное охлаждение

Тепловое расширение — основная причина, по которой вы хотите контролировать нагрев во время сварки. При нагревании металл может расширяться.Однако нагрев и расширение всей чугунной детали с одинаковой скоростью поможет избежать напряжения в металле. С другой стороны, локализация тепла в зоне термического влияния может вызвать напряжение в металле.

Проблема локального нагрева заключается в том, что он может привести к ограниченному расширению. Здесь более холодный металл вокруг зоны термического влияния контролирует HZ. Кроме того, температурный градиент между литым телом и зоной термического влияния определяет степень возникающего напряжения.

Растяжение снимает напряжение, вызванное ограниченным расширением и сжатием стали и других пластичных металлов. Однако это может привести к образованию трещин в металле во время сжатия; это потому, что пластичность чугуна довольно низкая.

С предварительным прослушиванием можно уменьшить температурный градиент между зоной термического влияния и отливкой. Это, в свою очередь, снизит растягивающее напряжение, вызванное сваркой. Как правило, для методов сварки при более высоких температурах требуется предварительный нагрев при более высокой температуре.Таким образом, лучшая стратегия для снижения тепловложения при отсутствии надлежащего предварительного нагрева — это выбор низкотемпературного процесса сварки. Кроме того, вам следует использовать проволоку или сварочные стержни с низкой температурой плавления.

Еще одним фактором, влияющим на напряжения, возникающие в сварном шве, является скорость охлаждения. Усадка может возникнуть в результате быстрого охлаждения, что приведет к образованию хрупких и легко растрескиваемых сварных швов. С другой стороны, низкое охлаждение может минимизировать напряжение, вызванное сжатием и упрочнением.

В заключение этого шага мы хотели бы, чтобы, хотя все чугуны могут образовывать трещины, когда они подвергаются нагрузке, вы можете снизить вероятность этого с помощью предварительного нагрева.Это указывает на важность этого шага при сварке чугуна.

4. Выберите метод сварки

Мы уже рассмотрели четыре основных метода / метода, используемых для сварки чугуна. Основываясь на информации, представленной выше, вам необходимо выбрать технику сварки, которая лучше всего подходит для выполняемых сварочных работ. Другими словами, нужно выбирать технику сварки исходя из размеров свариваемого металла и сплава.

5. Чистовая

После того, как вы выбрали и применили наиболее подходящую технику сварки чугуна, который нужно сваривать, следующим и последним шагом будет чистовая обработка шва.По мере охлаждения и сжатия сварного шва в свариваемом чугунном металле может возникать напряжение растяжения.

Следовательно, фаза термического сжатия — это период, когда в чугунном литом металле вероятнее всего появятся трещины. Почти наверняка сварной шов начнет трескаться, когда напряжение достигнет критической точки. Хорошая новость заключается в том, что есть способ снизить вероятность появления трещин в сварном шве; это включает приложение сжимающего напряжения во время охлаждения для противодействия растягивающему напряжению.

Пока сварной шов остается мягким, сварщики применяют технику, называемую упрочнением, для сварного шва, который может деформироваться.Техника ударной обработки предполагает использование ударного молотка для выполнения умеренных ударов.

Чем полезен этот метод? Потому что это может помочь снизить вероятность возникновения трещины в зоне термического влияния и сварном шве. Однако важно убедиться, что этот метод следует использовать только в том случае, если свариваемый металл относительно пластичный. Последний шаг, который необходимо выполнить при сварке чугуна, — это контроль охлаждения.

Что влечет за собой этот процесс? Это процесс, направленный на максимальное замедление охлаждения за счет использования изоляционных материалов.Другой способ замедлить процесс естественного охлаждения — это периодическое нагревание сварочного шва. Все это обеспечивает хорошую отделку и эффективную сварку чугуна. Теперь вы знаете, как сваривать чугун.

Руководство по сварке чугуна

Введение

Чугун состоит из сплавов железа, углерода и кремния. Сварка чугуна имеет много применений, например, ремонт дефектов отливки в литейном производстве. Здесь утилизируют изношенные или сломанные отливки. Они также полезны при изготовлении сварных узлов.

Так как вся процедура довольно сложная, нужно делать ее осторожно.

Как вы используете сварочный чугун?

Сначала необходимо тщательно очистить свариваемый чугун. Делается это обезжиривателем. Любые аксессуары к материалу следует удалить. Если вы привариваете к небольшой трещине, вам необходимо определить начальную и конечную точки трещины. Затем вам следует просверлить отверстие диаметром 1/8 дюйма, также называемое «стопорным отверстием », на каждом конце трещины.Вы можете использовать наждачную бумагу для шлифовки, а также посмотреть через увеличительное стекло, чтобы заделать отверстие. V-образную форму необходимо отшлифовать по длине трещины. Вы должны быть осторожны, чтобы не пройти через чугун полностью.

Предварительный нагрев всего свариваемого чугуна до 500 ° C очень важен. Это помогает предотвратить любые повреждения, которые могут быть вызваны нагревом в процессе сварки . Следует использовать подходящие сварочные стержни, а сварку следует выполнять на слабом огне с каждого конца с короткими прихватками.Во время сварки вы должны делать это каждый раз в одном и том же направлении. Если трещина слишком длинная, следует делать короткие сварные швы. При сварке чугуна между сварными швами должно быть короткое время охлаждения, чтобы свести к минимуму нагрев.

Очень важно дать ему медленно остыть до температуры окружающей среды. Его следует поместить в горячую духовку. Температура должна поддерживаться от 50 до 60 градусов в час, пока не будет достигнута температура воздуха. Материал можно завернуть в огнестойкое одеяло или использовать сухой песок, если горячая духовка недоступна.

Пока сваривает чугун , необходимо получить стержни подходящего размера. Для этого вы можете уточнить у производителя.

При возникновении трещины или при сварке двух кусков чугуна следует использовать тот же метод.

Очень важно при сварке чугуна материал предварительно нагревать и медленно остывать, иначе материал остынет очень быстро, если оставить на открытом воздухе.

Где вы используете сварочный чугун?

Сварка чугуна применяется в

• Корпус
• Изготовление корпусов
• Формы и основания машин
• Фитинги
• Диски сцепления
• Барабаны тормозные
• Противовесы

Почему вы используете сварочный чугун?

Причина выбора чугуна для сварки заключается в том, что он в целом экономичен, имеет хорошие литейные свойства даже в сложных формах.Он гасит вибрации и противостоит тепловому контролю или тепловому удару.

Чугун не так легко сваривается, как углеродистая сталь, поскольку в нем гораздо больше углерода и кремния. Он хрупкий и имеет свойство треснуть. Следовательно, в качестве наполнителя необходимо выбирать пластичный материал. Также доступны чугунные электроды, специально разработанные для этой цели.

При сварке чугуна следует соблюдать рекомендации производителя, данные поставщиками.

Вывод:

Итак, сварщику необходимо иметь соответствующее сварочное оборудование и уметь соблюдать все правила сварки чугуна, чтобы получить хороший сварной шов, который не трескается и прослужит долго.

Сварка чугуна — Большая химическая энциклопедия

Таблица 3.7. Стержни и электроды для чугуна для сварки плавлением …

Прутки и электроды для чугуна плавлением. 61 … [Pg.198]

Использовались две секции чугунных труб (Schedule 40, углеродистая сталь), диаметром 4,5 дюйма (11 см) и длиной 7 дюймов (18 см). Оба конца труб герметизировали путем приваривания к ним круглых чугунных пластин.Они были заражены изнутри одним из мусорных отходов, описанных в Разделе 17.5.1. [Стр.240]

Никелевый стержень. [Inco Alloys IntT.] Сварочные стержни для сварки чугунов. [Pg.251]

ТАБЛИЦА 8.7 Типичные уровни предварительного нагрева для сварки чугунов … [Pg.617]

Медные сплавы и нержавеющая сталь, трудно свариваемые. Сплавы чугуна, свинца или цинка не поддаются сварке. [Стр.202]

Чугун или чугун содержат примеси, в основном углерод (до 5). свободные или комбинированные в виде карбидов железа.Эти примеси, некоторые из которых образуют межузельные соединения (стр. I I3i с железом, делают его твердым и хрупким, и оно довольно резко плавится при температурах между 1400 и 1500 К, чистое железо становится мягким перед тем, как плавиться (при 1812 К). чугун нельзя ковать или сваривать. [Pg.391]

Свинец и его сплавы обычно плавят, обрабатывают и рафинируют в кетах для плавки чугуна, литой стали, сварной стали или фильерной стали без опасения загрязнения железом (см.) Обычные процедуры плавления свинца не требуют покрытия dux.Для специальных химически активных металлических сплавов требуются специальные легирующие элементы, вставки или покрытия для предотвращения образования окалины и потери легирующих элементов. [Стр.55]

Феррофосфомы производятся как побочный продукт при электротермическом производстве элементарных фосфомов, в которых железо присутствует в качестве примеси в сырье фосфатной породы. Коммерческий продукт содержит около 23-29% P и состоит в основном из Fe2P [1310-43-6] и Fe P [12023-53-9], а также примесей, таких как Cr и V. Феррофосфомы используются в металлургических процессах для добавление содержания фосфомов.Низкие концентрации (до — 0,1%) фосфомеров в кованном, чугуне и стали не только увеличивают прочность, твердость и износостойкость, но также улучшают текучесть. В крупных конструктивных элементах и ​​пластинах желательно использовать тип стали, который не требует закалки или отпуска и, следовательно, не проявляет закалки при сварке. Это свойство обеспечивается введением в сталь небольшого количества фосфатов. Феррофосфомы из производства фосфатов в западных США используются в качестве сырья для извлечения ванадия (см. Ванадийи ванадиевые сплавы).[Pg.378]

Наибольшее применение карбид кальция используется в производстве ацетилена для кислородно-ацетиленовой сварки и резки. Компании, производящие сжатый ацетиленовый газ, располагаются рядом с заводами-потребителями, чтобы минимизировать расходы на транспортировку газовых баллонов. Некоторое количество ацетилена из карбида продолжает конкурировать с ацетиленом из нефтехимических источников в небольших масштабах. В Канаде и других странах продолжается производство цианамида кальция из карбида кальция. В последнее время карбид кальция нашел все более широкое применение в качестве десульфурирующего реагента доменного металла при производстве стали и чугуна с шаровидным графитом с низким содержанием серы.[Pg.462]

Тягач состоит из одной нити бесконечной литой или сварной стальной цепи, которая проталкивает или волочит материал через желоб. Это простой и недорогой конвейер для транспортировки золы, угля, горячего клинкера и лома. Для этих конвейеров используются различные чугунные, стальные стальные и сварные стальные цепи. [Стр.161]

Подготовка металла. Детали из листовой стали формуются путем штамповки, гибки и резки. Многие детали требуют сварки (qv), которая должна выполняться равномерно и плавно, чтобы сварное соединение можно было покрыть эмалью без дефектов.Чугунные детали формуются обычными методами литья чугуна, однако необходимо уделять особое внимание предотвращению загрязнения поверхности. Загрязнение поверхности вызывает дефекты эмали, особенно пузыри и пузыри. Металлический алюминий можно формовать в виде листов, штамповок или отливок. [Pg.212]

Y = значение коэффициента ступицы в Таблице 10-50 для пластичных черных металлов, 0,4 для пластичных цветных материалов и ноль для хрупких материалов, таких как чугун t, n = минимальная требуемая толщина, в которой производится изготовление При указании толщины трубы в заказах на поставку необходимо добавить допуск.[Большинство спецификаций ASTM, по которым обычно изготавливаются прокатные трубы, допускают, чтобы минимальная толщина стенки была на 12 В процентов меньше номинальной. ASTM A155 для труб, сваренных плавлением, допускает минимальную толщину стенки на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше номинальной толщины листа.] Труба с t, равным или более D / 6 или P / SE более 0,385, требует особого рассмотрения. [Pg.981]

Часть UHT также содержит более строгие требования к сварке соплом, которые требуются для некоторых из этих высокопрочных материалов. Часть UCI содержит правила для чугунных конструкций.Часть UCL содержит правила для сварных сосудов с плакированным листом как облицованных сосудов, а часть UCD содержит правила для сосудов высокого давления из ковкого чугуна. [Стр.1025]

Чугуны с высоким содержанием кремния обладают отличной коррозионной стойкостью. Содержание Sih-con составляет от 13 до 16 процентов. Этот материал известен как Дурион. Добавление 4 процентов Cr дает продукт под названием Durichlor, который имеет улучшенную стойкость в присутствии окислителей. Эти сплавы не поддаются механической обработке или сварке. [Pg.2443]

Корпус, ножки или ребра из чугуна и т. Д.обнаружен сломанным или треснутым во время транспортировки или иным образом. Замена мотора в таких случаях может оказаться нецелесообразной. Однако использование двигателя может быть нецелесообразным из-за более слабого основания и недостаточного охлаждения. В таких случаях сломанные детали можно сварить чугунными электродами. Однако трещины исправить невозможно. За исключением случаев, когда трещины широкие и могут привести к значительным повреждениям во время эксплуатации, корпус может не потребовать замены. Однако мелкие трещины, которые не ухудшают работу двигателя и не вызывают развития дальнейших трещин, могут быть повреждены.[Pg.241]

Воздухонагреватели печного типа изготавливаются из чугуна или стали и имеют кирпичную или стальную кладку. Чугунные нагреватели бывают секционными, цементированными и скрепленными между собой. По типу стали бывают сварными или клепанными. Важно, чтобы стыки были герметичными, чтобы холодный воздух мог проходить по нагретым поверхностям печи и дымоходам, не загрязняя их дымовыми газами. [Pg.715]

Рисунок 2-4B. Стальные кованые фитинги под приварку, WOG (вода, нефть или газ).Обратите внимание, что рабочее давление всегда намного выше фактического рабочего уровня завода и является тяжелым для сварки. Классы давления от 3000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм, номинальные размеры от% до 4 дюймов. Не сваривайте арматуру из ковкого чугуна или чугуна. (С разрешения Ladish Co., Inc.) …

Сварные из низкоуглеродистой стали Секционные из низкоуглеродистой стали Чугунные секции из железобетона … [Pg.250]

Для всех материалов, кроме основных конструкционных сталей и чугуна, авторитетные поставщики имеют информационные базы и лаборатории по применению, из которых можно получить информацию.Торговые организации, представляющие категории поставщиков материалов, являются отличными источниками информации, некоторые из которых перечислены в конце этой главы. С поставщиками материалов следует консультироваться вместе с поставщиками оборудования, чтобы гарантировать, что полученная информация полностью применима к конечному использованию, для которого будет использоваться материал. Методы изготовления должны быть согласованы между двумя типами поставщиков, поскольку некоторые материалы нельзя отливать или сваривать, а с помощью ковки нельзя изготавливать некоторые изделия.[Стр.897]

Биметаллическая коррозия никель-железных сплавов может иметь значение при сварочных операциях. сплавы Ni-Fe 45 используются в качестве присадочных материалов при сварке чугунов, но благоприятной области отношений металла шва к опорной плите … [Pg.581]

---

техническое обслуживание и ремонт архитектурного чугуна

ИНФОРМАЦИЯ О КОНСЕРВАЦИИ

Деталь из чугуна, нуждающаяся в очистке и покраске. Фото: любезно предоставлено организацией New York Landmarks Conservancy.

Джон Г. Уэйт, AIA, Исторический обзор Марго Гейл

Сохранение чугунных архитектурных элементов, в том числе целых фасадов, в последние годы привлекает все большее внимание, поскольку коммерческие районы признаны за их историческое значение и оживлены. Настоящая записка дает общее руководство по подходам к сохранению и восстановлению исторического чугуна.

Это фрагмент фасада из полихромного чугуна в Петалуме, Калифорния, 1886 год (О’Коннелл и Льюис, Architectural Iron Works, Сан-Франциско).Фото: Дон Мичем.

Чугун сыграл выдающуюся роль в промышленном развитии нашей страны в XIX веке. Чугунное оборудование заполнило американские фабрики и сделало возможным рост железнодорожных перевозок. Чугун широко использовался в наших городах для систем водоснабжения и уличного освещения. Как архитектурный металл, он сделал возможными новые смелые достижения в архитектурном дизайне и строительных технологиях, обеспечивая при этом богатство орнамента.

Этот древний металл, железный сплав с высоким содержанием углерода, был слишком дорогим, чтобы производить его в больших количествах до середины 18 века, когда новая технология печей в Англии сделала его более экономичным для использования в строительстве.Известный своей большой прочностью на сжатие, чугун в форме тонких негорючих столбов был представлен в 1790-х годах на английских хлопчатобумажных фабриках, где пожары были обычным явлением. В Соединенных Штатах подобные тонкие колонны впервые были использованы в 1820-х годах в театрах и церквях для поддержки балконов.

К середине 1820-х годов в Нью-Йорке рекламировались одноэтажные железные витрины. Дэниел Бэджер, литейщик из Бостона, который позже переехал в Нью-Йорк, утверждал, что в 1842 году он изготовил и установил первые железные ставни для железных витрин, которые обеспечивали защиту от краж и внешнего пожара.В грядущие годы, и в 1920-е годы, практичная чугунная витрина станет популярной в городах от побережья до побережья. Он не только помог выдержать нагрузку на верхние этажи, но и обеспечил большие витрины для демонстрации товаров и позволил естественному свету заливать интерьеры магазинов. Самое главное, чугунные фасады стоили недорого и требовали небольшого труда на месте.

Неутомимым сторонником использования чугуна в зданиях был изобретательный житель Нью-Йорка, архитектор-самоучка Джеймс Богардус.Начиная с 1840 года, Bogardus превозносил свои достоинства: прочность, структурную стабильность, долговечность, относительную легкость, способность принимать практически любую форму и, прежде всего, огнестойкие качества, столь востребованные в эпоху серьезных городских пожаров. Он также подчеркнул, что процессы литья под давлением, с помощью которых из чугуна производили элементы здания, полностью совместимы с новыми концепциями заводского изготовления, массового производства и использования идентичных взаимозаменяемых деталей.

В 1849 году Богардус создал нечто уникальное по-американски, когда построил первое здание с самонесущими многоэтажными железными стенами.Известный как Edgar Laing Stores, этот угловой ряд небольших четырехэтажных складов, который выглядел как одно здание, был построен в нижнем Манхэттене всего за два месяца. Его задняя, ​​боковые и внутренние несущие стены были из кирпича; Каркас перекрытия состоял из деревянных балок и балок. Одна из чугунных стен была несущей, поддерживая деревянные балки перекрытия. Новшеством стали два уличных фасада из самонесущего чугуна, состоящие из нескольких частей — колонн, панелей, подоконников и пластин в дорическом стиле, а также некоторых накладных орнаментов.Каждый компонент фасадов был отлит индивидуально в песчаной форме в литейном цехе, обработан до гладкости, испытан на соответствие и, наконец, доставлен на запряженных лошадьми телегах на строительную площадку. Там они были подняты на место, затем скреплены болтами и прикреплены к обычной конструкции из дерева и кирпича с помощью железных шипов и ремней.

Гробница семьи Слаттер в Мобиле, штат Алабама, состоящая из чугунного мавзолея и ограды, демонстрирует широкий спектр использования этого материала в 19 веке.Фото: Джек Э. Баучер, Коллекция HABS.

Второе возведенное здание с железным фасадом стало качественным скачком по сравнению с магазинами Laing Stores по размеру и сложности. Пятиэтажное здание газеты Sun в Балтиморе, начатое в апреле 1850 года Богардусом и архитектором Робертом Хэтфилдом, имело чугунный фасад и чугунный каркас. В Филадельфии в 1850 году было начато несколько железных фронтов: The Inquir

Welding — статья в энциклопедии — Citizendium

Сварка — это процесс изготовления, в ходе которого материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния.Это часто делается путем расплавления заготовок и добавления присадочного материала для образования ванны расплавленного материала (сварочная ванна ), которая остывает, чтобы стать прочным соединением, но иногда давление используется в сочетании с теплом или само по себе, чтобы произвести сварку. Это контрастирует с пайкой и пайкой, которые включают плавление материала с более низкой температурой плавления между деталями для образования связи между ними без плавления деталей.

(PD) Фото: ВВС США, Уильям М.Plate, Jr.
Дуговая сварка

Для сварки можно использовать множество различных источников энергии, включая газовое пламя, электрическую дугу, лазер, электронный луч, трение и ультразвук. Хотя сварка часто является промышленным процессом, ее можно выполнять в самых разных средах, включая открытый воздух, подводный мир и открытый космос. Однако независимо от местоположения сварка остается опасной, и необходимо принимать меры предосторожности, чтобы избежать ожогов, поражения электрическим током, ядовитых паров и чрезмерного воздействия ультрафиолетового света.

До конца XIX века единственным процессом сварки была кузнечная сварка, которую кузнецы веками использовали для соединения металлов путем нагрева и измельчения. Дуговая сварка и кислородная сварка были одними из первых процессов, разработанных в конце века, и вскоре последовала контактная сварка. Технологии сварки быстро развивались в начале 20-го века, поскольку Первая и Вторая мировые войны вызвали спрос на надежные и недорогие методы соединения. После войн было разработано несколько современных методов сварки, в том числе ручные методы, такие как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе, в настоящее время один из самых популярных методов сварки, а также полуавтоматические и автоматические процессы, такие как газовая дуговая сварка металлическим электродом под флюсом и сварка под флюсом. порошковая дуговая сварка.Развитие продолжилось с изобретением лазерной и электронно-лучевой сварки во второй половине столетия. Сегодня наука продолжает развиваться. Роботизированная сварка становится все более обычным явлением в промышленных условиях, и исследователи продолжают разрабатывать новые методы сварки и лучше понимать качество и свойства сварных швов.

История

История соединения металлов насчитывает несколько тысячелетий, и самые ранние примеры сварки относятся к эпохе бронзы и железного века в Европе и на Ближнем Востоке.Сварка использовалась при строительстве железной колонны в Дели, Индия, ее было возведено около 310 штук и весом 5,4 метрических тонны. ^[1] Средние века принесли успехи в кузнечной сварке, при которой кузнецы неоднократно кололи нагретый металл до образования склеивания. В 1540 году Ваннокчо Бирингуччо опубликовал De la pirotechnia , в котором были описаны операции ковки. Ремесленники эпохи Возрождения были умелыми в этом процессе, и промышленность продолжала расти в течение следующих столетий. ^[2] Сварка, однако, изменилась в течение XIX века — в 1800 году сэр Хамфри Дэви открыл электрическую дугу, а достижения в области дуговой сварки продолжились изобретением металлических электродов русским Николаем Славяновым и американцем. CL Гроб в конце 1800-х, даже когда сварка угольной дугой с использованием угольного электрода приобрела популярность. Примерно в 1900 году А. П. Штроменгер выпустил в Великобритании металлический электрод с покрытием, который давал более стабильную дугу, а в 1919 году К. изобрел сварку на переменном токе.J. Holslag, но не стал популярным еще десять лет. ^[1]

Сварка сопротивлением также была разработана в последние десятилетия XIX века, при этом первые патенты были получены в 1885 году Элиху Томпсону, который в течение следующих 15 лет добился дальнейших успехов. Термитная сварка была изобретена в 1893 году, и примерно в то же время стал широко применяться другой процесс — кислородно-топливная сварка. Ацетилен был открыт в 1836 году Эдмундом Дэви, но его использование в сварке не было практичным до 1900 года, когда была разработана подходящая паяльная лампа. ^[1] Сначала кислородная сварка была одним из наиболее популярных методов сварки из-за ее портативности и относительно низкой стоимости. Однако по мере развития 20-го века он потерял популярность в промышленных приложениях. Она была в значительной степени заменена дуговой сваркой, поскольку продолжалась разработка металлических покрытий (известных как флюс) для электрода, которые стабилизируют дугу и защищают основной материал от примесей. ^[3]

Первая мировая война вызвала значительный всплеск использования сварочных процессов, и различные военные державы пытались определить, какой из нескольких новых сварочных процессов будет лучше всего.Британцы в основном использовали дуговую сварку и даже построили корабль Fulagar с полностью сварным корпусом. Американцы сомневались, но начали осознавать преимущества дуговой сварки, когда процесс позволил им быстро отремонтировать свои корабли после нападения Германии в гавани Нью-Йорка в начале войны. Дуговая сварка была впервые применена к самолетам во время войны, так как фюзеляжи некоторых немецких самолетов были построены с использованием этого процесса. ^[2]

В 1920-е годы в технологии сварки были достигнуты большие успехи, включая внедрение в 1920 году автоматической сварки, при которой электродная проволока подавалась непрерывно.Защитный газ стал предметом пристального внимания, поскольку ученые пытались защитить сварные швы от воздействия кислорода и азота в атмосфере. Пористость и хрупкость были основными проблемами, и разработанные решения включали использование водорода, аргона и гелия в качестве сварочной атмосферы. ^[1] В течение следующего десятилетия дальнейшие успехи позволили сварку химически активных металлов, таких как алюминий и магний. Это, в сочетании с разработками в области автоматической сварки, переменного тока и флюсов, привело к значительному развитию дуговой сварки в 1930-х годах, а затем во время Второй мировой войны. ^[2]

В середине века было изобретено много новых методов сварки. В 1930 году была выпущена шпилька для сварки, которая вскоре стала популярной в судостроении. В том же году была изобретена дуговая сварка под флюсом, и она продолжает оставаться популярной сегодня. Газовая вольфрамовая дуговая сварка после десятилетий развития была окончательно доведена до совершенства в 1941 году, а в 1948 году последовала газовая дуговая сварка металлическим электродом, которая позволила быстро сваривать цветные материалы, но требовала дорогостоящих защитных газов.Дуговая сварка в среде защитного металла была разработана в 1950-х годах с использованием плавящегося электрода и атмосферы двуокиси углерода в качестве защитного газа, и быстро стала самым популярным процессом дуговой сварки металлическим электродом. В 1957 году дебютировал процесс дуговой сварки порошковой проволокой, в котором самозащитный проволочный электрод можно было использовать с автоматическим оборудованием, что привело к значительному увеличению скорости сварки, и в том же году была изобретена плазменная сварка. Электрошлаковая сварка была представлена ​​в 1958 году, а в 1961 году последовала ее родственница — электрогазовая сварка. ^[1]

Среди других недавних достижений в области сварки — прорыв в области электронно-лучевой сварки в 1958 году, который сделал возможной глубокую и узкую сварку за счет концентрированного источника тепла. После изобретения лазера в 1960 году лазерная сварка появилась несколько десятилетий спустя и оказалась особенно полезной при высокоскоростной автоматизированной сварке. Однако оба эти процесса по-прежнему довольно дороги из-за высокой стоимости необходимого оборудования, что ограничивает их применение. ^[2]

Сварочные процессы

Дуговая сварка

В процессах дуговой сварки используется источник сварочного тока для создания и поддержания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки. Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды. Область сварки иногда защищают инертным или полуинертным газом определенного типа, известным как защитный газ, а также иногда используют присадочный материал.

Источники питания

Для подачи электрической энергии, необходимой для процессов дуговой сварки, можно использовать несколько различных источников питания. Наиболее распространенная классификация — источники питания постоянного тока и источники питания постоянного напряжения. При дуговой сварке напряжение напрямую связано с длиной дуги, а сила тока связана с количеством подводимого тепла. Источники питания постоянного тока чаще всего используются для процессов ручной сварки, таких как дуговая сварка вольфрамовым электродом и дуговая сварка в среде защитного металла, поскольку они поддерживают относительно постоянный ток даже при изменении напряжения.Это важно, потому что при ручной сварке может быть трудно удерживать электрод идеально устойчивым, и в результате длина дуги и, следовательно, напряжение имеют тенденцию к колебаниям. Источники питания с постоянным напряжением поддерживают постоянное напряжение и изменяют ток, поэтому они чаще всего используются для автоматизированных сварочных процессов, таких как газовая дуговая сварка, дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка под флюсом. В этих процессах длина дуги остается постоянной, так как любые колебания расстояния между проволокой и основным материалом быстро устраняются за счет большого изменения тока.Например, если проволока и основной материал подойдут слишком близко, ток будет быстро увеличиваться, что, в свою очередь, приведет к увеличению тепла и плавлению кончика проволоки, возвращая его на исходное расстояние разделения. ^[1]

Тип тока, используемый при дуговой сварке, также играет важную роль при сварке. В процессах с плавящимся электродом, таких как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе и газовая дуговая сварка, обычно используется постоянный ток, но электрод может заряжаться как положительно, так и отрицательно.При сварке положительно заряженный анод будет иметь более высокую концентрацию тепла, и в результате изменение полярности электрода влияет на свойства сварного шва. Если электрод заряжен положительно, он будет плавиться быстрее, увеличивая проплавление и скорость сварки. В качестве альтернативы, отрицательно заряженный электрод приводит к более мелким сварным швам. ^[4] В процессах с использованием неплавящегося электрода, таких как сварка газовой вольфрамовой дугой, можно использовать как постоянный, так и переменный ток любого типа.Однако при постоянном токе, поскольку электрод создает только дугу и не обеспечивает присадочный материал, положительно заряженный электрод вызывает неглубокие сварные швы, а отрицательно заряженный электрод — более глубокие сварные швы. ^[2] Между ними быстро проходит переменный ток, что приводит к сварным швам со средним проплавлением. Один из недостатков переменного тока, тот факт, что дуга должна повторно зажигаться после каждого перехода через нуль, был устранен с помощью изобретения специальных блоков питания, которые вырабатывают прямоугольную форму волны вместо нормальной синусоидальной волны, что делает возможным быстрое прохождение нулевой точки и сводит к минимуму последствия проблемы. ^[3]

Методы

Одним из наиболее распространенных видов дуговой сварки является дуговая сварка в среде защитного металла (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA) или сварка стержнем. Электрический ток используется для зажигания дуги между основным материалом и стержнем плавящегося электрода, который сделан из стали и покрыт флюсом, который защищает зону сварного шва от окисления и загрязнения, выделяя газ CO ₂ во время процесса сварки. Сам сердечник электрода действует как наполнитель, поэтому отдельный наполнитель не нужен.Этот процесс очень универсален, требует небольшого обучения операторов и недорогого оборудования. Однако время сварки довольно велико, поскольку расходные электроды необходимо часто заменять, а шлак, остатки флюса, необходимо удалять после сварки. ^[3] Кроме того, процесс обычно ограничивается сваркой черных металлов, хотя специальные электроды сделали возможной сварку чугуна, никеля, алюминия, меди и других металлов. Универсальность метода делает его популярным в целом ряде приложений, включая ремонтные работы и строительство. ^[1]

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также известная как сварка в среде инертного газа (MIG), представляет собой полуавтоматический или автоматический процесс сварки, в котором используется непрерывная подача проволоки в качестве электрода и инертная или полуавтоматическая сварка. смесь инертного газа для защиты сварного шва от загрязнения. Поскольку электрод является непрерывным, скорость сварки для GMAW больше, чем для SMAW. Однако из-за дополнительного оборудования процесс менее портативен и универсален, но все же полезен для промышленных приложений.Этот процесс может применяться к широкому спектру металлов, как черных, так и цветных. ^[2] В родственном процессе, дуговой сварке порошковой проволокой (FCAW), используется аналогичное оборудование, но с использованием проволоки, состоящей из стального электрода, окружающего порошковый наполнитель. Эта порошковая проволока более дорогая, чем стандартная сплошная проволока, и может выделять дым и / или шлак, но она обеспечивает более высокую скорость сварки и большее проникновение металла. ^[3]

Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW) или сварка в инертном газе (TIG) — это процесс ручной сварки, в котором используется неплавящийся электрод, изготовленный из вольфрама, смеси инертного или полуинертного газа и отдельного наполнитель.Этот метод, особенно полезный для сварки тонких материалов, характеризуется стабильной дугой и высококачественными сварными швами, но требует значительных навыков оператора и может выполняться только на относительно низких скоростях. Его можно использовать практически для всех свариваемых металлов, хотя чаще всего применяется для нержавеющей стали и легких металлов. Он часто используется, когда качество сварных швов чрезвычайно важно, например, в велосипедах, самолетах и ​​на море. ^[3] В родственном процессе, плазменной сварке, также используется вольфрамовый электрод, но для создания дуги используется плазменный газ.Дуга более концентрированная, чем дуга GTAW, что делает поперечный контроль более критичным и, таким образом, в целом ограничивает технику механизированным процессом. Благодаря стабильному току, этот метод может использоваться для материалов более широкого диапазона толщин, чем процесс GTAW, и, кроме того, он намного быстрее. Его можно применять ко всем тем же материалам, что и GTAW, за исключением магния, и автоматическая сварка нержавеющей стали является одним из важных приложений этого процесса. Разновидностью процесса является плазменная резка, эффективный процесс резки стали. ^[3]

Дуговая сварка под флюсом (SAW) — это высокопроизводительный метод сварки, при котором дуга зажигается под покровным слоем флюса. Это увеличивает качество дуги, поскольку загрязняющие вещества в атмосфере блокируются флюсом. Шлак, образующийся на сварном шве, обычно снимается сам по себе, и в сочетании с использованием непрерывной подачи проволоки скорость наплавки высока. Рабочие условия значительно улучшены по сравнению с другими процессами дуговой сварки, поскольку флюс скрывает дугу и не образуется дыма.Этот процесс обычно используется в промышленности, особенно для крупногабаритных изделий. ^[3] Другие процессы дуговой сварки включают атомарную водородную сварку, углеродную дуговую сварку, электрошлаковую сварку, электрогазовую сварку и дуговую сварку шпилек.

Газовая сварка

Наиболее распространенным процессом газовой сварки является кислородно-топливная сварка, также известная как кислородно-ацетиленовая сварка. Это один из старейших и наиболее универсальных сварочных процессов, но в последние годы он стал менее популярным в промышленности.Он до сих пор широко используется для сварки труб и трубок, а также при ремонтных работах. Это относительно недорогое и простое оборудование, обычно использующее сжигание ацетилена в кислороде для получения температуры сварочного пламени более 3000 ° C. Поскольку пламя менее концентрировано, чем электрическая дуга, оно вызывает более медленное охлаждение сварного шва, что может привести к большим остаточным напряжениям и деформации сварного шва, хотя облегчает сварку высоколегированных сталей. Подобный процесс, обычно называемый кислородной резкой, используется для резки металлов. ^[3] Другие методы газовой сварки, такие как сварка ацетиленом на воздухе, кислородно-водородная сварка и сварка газом под давлением, очень похожи, обычно различаются только типом используемых газов. Водяная горелка иногда используется для точной сварки таких предметов, как ювелирные изделия. Газовая сварка также применяется при сварке пластмасс, хотя нагретым веществом является воздух, а температура намного ниже.

Сварка сопротивлением

При контактной сварке выделяется тепло за счет пропускания тока через сопротивление, вызванное контактом двух или более металлических поверхностей.Небольшие лужи расплавленного металла образуются в зоне сварного шва, когда через металл пропускается большой ток (1000–100 000 А). В целом, методы контактной сварки эффективны и вызывают незначительное загрязнение, но их применение несколько ограничено, а стоимость оборудования может быть высокой.

Точечная сварка — это популярный метод контактной сварки, используемый для соединения перекрывающихся металлических листов толщиной до 3 мм. Два электрода одновременно используются для зажима металлических листов вместе и для пропускания тока через листы.Преимущества метода включают эффективное использование энергии, ограниченную деформацию детали, высокую производительность, простую автоматизацию и отсутствие необходимых присадочных материалов. Прочность сварного шва значительно ниже, чем при использовании других методов сварки, поэтому данный процесс подходит только для определенных областей применения. Он широко используется в автомобильной промышленности — обычные автомобили могут иметь несколько тысяч сварных точек. Для точечной сварки нержавеющей стали можно использовать специальный процесс, называемый дробеструйной сваркой.

Как и точечная сварка, шовная сварка основана на использовании двух электродов для приложения давления и тока для соединения металлических листов.Однако вместо заостренных электродов электроды в форме колеса катятся вдоль и часто питают заготовку, что позволяет выполнять длинные непрерывные сварные швы. В прошлом этот процесс использовался при производстве банок для напитков, но теперь его применение более ограничено. Другие методы контактной сварки включают оплавление, выпуклую сварку и сварку с высадкой. ^[3]

Энергетическая лучевая сварка

Методы энерголучевой сварки, а именно лазерная сварка и электронно-лучевая сварка, являются относительно новыми процессами, которые стали довольно популярными в высокопроизводительных приложениях.Эти два процесса очень похожи и отличаются, прежде всего, источником энергии. При лазерной сварке используется сильно сфокусированный лазерный луч, в то время как электронно-лучевая сварка выполняется в вакууме с использованием электронного луча. Оба имеют очень высокую плотность энергии, что делает возможным глубокое проплавление сварного шва и минимизирует размер зоны сварки. Оба процесса чрезвычайно быстры и легко автоматизируются, что делает их высокопроизводительными. Основными недостатками являются очень высокая стоимость оборудования (хотя она снижается) и подверженность термическому растрескиванию.Разработки в этой области включают гибридную лазерную сварку, в которой используются принципы как лазерной, так и дуговой сварки для еще лучших свойств сварного шва. ^[3]

Сварка полупроводниковая

Как и первый процесс сварки, кузнечная сварка, некоторые современные методы сварки не предполагают плавления соединяемых материалов. Одна из самых популярных — ультразвуковая сварка — используется для соединения тонких листов или проволоки из металла или термопласта путем их вибрации с высокой частотой и под высоким давлением.Используемое оборудование и методы аналогичны сварке сопротивлением, но вместо электрического тока подача энергии обеспечивается вибрацией. Сварка металлов с помощью этого процесса не включает плавление материалов; вместо этого сварной шов формируется путем горизонтального механического колебания под давлением. При сварке пластмасс материалы должны иметь одинаковую температуру плавления, а вибрации вносятся вертикально. Ультразвуковая сварка обычно используется для электрических соединений алюминия или меди, и это также очень распространенный процесс сварки полимеров.

Другой распространенный процесс, сварка взрывом, заключается в соединении материалов путем их соединения под очень высоким давлением. Энергия удара пластифицирует материалы, образуя сварной шов, хотя выделяется лишь ограниченное количество тепла. Этот процесс обычно используется для сварки разнородных материалов, таких как сварка алюминия со сталью корпусов судов или составных пластин. Другие процессы сварки в твердом состоянии включают в себя коэкструзионную сварку, холодную сварку, диффузионную сварку, сварку трением (включая сварку трением с перемешиванием), высокочастотную сварку, сварку горячим давлением, индукционную сварку и сварку в роликах. ^[3]

Геометрия

Геометрическая обработка сварных швов может быть различной. Пять основных типов сварных соединений — это стыковое соединение, соединение внахлест, угловое соединение, краевое соединение и тройник. Существуют и другие варианты — например, подготовительные швы с двойным V-образным вырезом характеризуются двумя кусками материала, каждый из которых сужается к одной центральной точке на половине своей высоты. Подготовительные швы с одинарной U и двойной U также довольно распространены — вместо того, чтобы иметь прямые края, как у подготовительных швов с одинарной и двойной V, они изогнуты, образуя форму буквы U.Соединения внахлест также обычно имеют толщину более двух частей — в зависимости от используемого процесса и толщины материала многие детали можно сваривать вместе с геометрией соединения внахлест. ^[5]

Часто особые конструкции соединений используются исключительно или почти исключительно в определенных сварочных процессах. Например, контактная точечная сварка, сварка лазерным лучом и электронно-лучевая сварка наиболее часто выполняются на соединениях внахлест. Однако некоторые методы сварки, например дуговая сварка в защитном металлическом корпусе, чрезвычайно универсальны и позволяют сваривать практически любые типы соединений.Кроме того, для выполнения многопроходных сварных швов можно использовать некоторые процессы, при которых одному сварному шву дают остыть, а затем поверх него выполняется другой шов. Это позволяет, например, сваривать толстые секции, расположенные в подготовительном шве с одним V-образным вырезом. ^[1]

После сварки в области сварного шва можно выделить несколько отдельных областей. Сам сварной шов называется зоной плавления — точнее, это место, где в процессе сварки был уложен присадочный металл.Свойства зоны плавления зависят в первую очередь от используемого присадочного металла и его совместимости с основными материалами. Он окружен зоной термического влияния — участком, микроструктура и свойства которого были изменены сварным швом. Эти свойства зависят от поведения основного материала при нагревании. Металл в этой области часто слабее, чем основной материал и зона сплавления, а также там обнаруживаются остаточные напряжения. ^[1]

Качество

Чаще всего основным показателем, используемым для оценки качества сварного шва, является его прочность и прочность материала вокруг него.На это влияют многие различные факторы, включая метод сварки, количество и концентрацию подводимого тепла, основной материал, присадочный материал, флюсовый материал, конструкцию соединения и взаимодействие между всеми этими факторами. Для проверки качества сварного шва обычно используются методы разрушающего или неразрушающего контроля для проверки того, что сварные швы не имеют дефектов, имеют приемлемые уровни остаточных напряжений и деформации и имеют приемлемые свойства зоны термического влияния (HAZ).Существуют правила и спецификации по сварке, чтобы помочь сварщикам выбрать правильную технику сварки и судить о качестве сварных швов.

Зона термического влияния

Влияние сварки на материал, окружающий сварной шов, может быть пагубным — в зависимости от используемых материалов и подводимой теплоты используемого сварочного процесса ЗТВ может иметь различные размеры и прочность. Температуропроводность основного материала играет большую роль — если коэффициент диффузии высокий, скорость охлаждения материала высока, а ЗТВ относительно мала.И наоборот, низкий коэффициент диффузии приводит к более медленному охлаждению и большей HAZ. Количество тепла, выделяемого в процессе сварки, также играет важную роль, поскольку такие процессы, как кислородно-ацетиленовая сварка, имеют неконцентрированное тепловложение и увеличивают размер ЗТВ. Такие процессы, как сварка лазерным лучом, дают высококонцентрированное ограниченное количество тепла, что приводит к небольшой ЗТВ. Дуговая сварка находится между этими двумя крайностями, при этом отдельные процессы несколько различаются по тепловложению. ^{[2] [4]} Для расчета погонной энергии при дуговой сварке можно использовать следующую формулу:

, где Q = погонная энергия (кДж / мм), В = напряжение (В), I = ток (А) и S = скорость сварки (мм / мин).Эффективность зависит от используемого процесса сварки: дуговая сварка в защитном металлическом корпусе имеет значение 0,75, газовая дуговая сварка металлическим электродом и сварка под флюсом — 0,9, а дуговая сварка вольфрамовым электродом — 0,8. ^[3]

Деформация и растрескивание

Методы сварки, предусматривающие плавление металла в месте соединения, обязательно склонны к усадке по мере охлаждения нагретого металла. Усадка, в свою очередь, может вызвать остаточные напряжения и как продольную, так и вращательную деформацию.Искажение может стать серьезной проблемой, поскольку конечный продукт не имеет желаемой формы. Чтобы уменьшить вращательную деформацию, детали можно смещать, чтобы в результате сварки получилась деталь правильной формы. ^[3] Другие методы ограничения деформации, такие как зажим заготовок на месте, вызывают накопление остаточного напряжения в зоне термического влияния основного материала. Эти напряжения могут снизить прочность основного материала и могут привести к катастрофическому разрушению из-за холодного растрескивания, как в случае нескольких кораблей Liberty.Холодное растрескивание ограничивается сталями и связано с образованием мартенсита по мере охлаждения сварного шва. Растрескивание происходит в зоне термического влияния основного материала. Чтобы уменьшить деформацию и остаточные напряжения, количество подводимого тепла должно быть ограничено, а последовательность сварки должна быть не от одного конца непосредственно к другому, а, скорее, сегментами. Другой тип растрескивания, горячее растрескивание или растрескивание при затвердевании, может возникнуть во всех металлах и происходит в зоне плавления сварного шва.Чтобы уменьшить вероятность этого типа растрескивания, следует избегать чрезмерного удержания материала и использовать соответствующий наполнитель. ^[1]

Свариваемость

Качество сварного шва также зависит от комбинации материалов, используемых для основного материала и присадочного материала. Не все металлы подходят для сварки, и не все присадочные металлы хорошо работают с приемлемыми основными материалами.

Стали

Свариваемость сталей обратно пропорциональна свойству, известному как прокаливаемость стали, которая измеряет легкость образования мартенсита во время термообработки.Закаливаемость стали зависит от ее химического состава, при этом большее количество углерода и других легирующих элементов приводит к более высокой прокаливаемости и, следовательно, к снижению свариваемости. Чтобы иметь возможность судить о сплавах, состоящих из многих различных материалов, используется показатель, известный как эквивалентное содержание углерода, для сравнения относительной свариваемости различных сплавов путем сравнения их свойств с простой углеродистой сталью. Влияние на свариваемость таких элементов, как хром и ванадий, хотя и не такое большое, как углерод, более существенно, чем, например, медь и никель.По мере увеличения эквивалентного содержания углерода свариваемость сплава снижается. ^[2] Недостатком использования углеродистых и низколегированных сталей является их более низкая прочность — существует компромисс между прочностью материала и свариваемостью. Высокопрочные низколегированные стали были разработаны специально для сварочных работ в 1970-х годах, и эти, как правило, легко свариваемые материалы обладают хорошей прочностью, что делает их идеальными для многих сварочных работ. ^[2]

Нержавеющие стали из-за высокого содержания хрома, как правило, ведут себя иначе в отношении свариваемости, чем другие стали.Аустенитные марки нержавеющих сталей, как правило, являются наиболее свариваемыми, но они особенно чувствительны к деформации из-за высокого коэффициента теплового расширения. Некоторые сплавы этого типа также склонны к растрескиванию и пониженной коррозионной стойкости. Горячее растрескивание возможно, если количество феррита в сварном шве не контролируется — для облегчения проблемы используется электрод, который наносит металл шва, содержащий небольшое количество феррита. Другие типы нержавеющих сталей, такие как ферритные и мартенситные нержавеющие стали, не так легко свариваются, и их часто необходимо предварительно нагревать и сваривать специальными электродами. ^[2]

Алюминий

Свариваемость алюминиевых сплавов значительно различается в зависимости от химического состава используемого сплава. Алюминиевые сплавы подвержены горячему растрескиванию, и для решения этой проблемы сварщики увеличивают скорость сварки, чтобы снизить тепловложение. Предварительный нагрев уменьшает температурный градиент в зоне сварного шва и, таким образом, помогает уменьшить образование горячих трещин, но он может снизить механические свойства основного материала и не должен использоваться, когда основной материал ограничен.Также можно изменить конструкцию соединения и выбрать более совместимый присадочный сплав, чтобы снизить вероятность горячего растрескивания. Перед сваркой алюминиевые сплавы также необходимо очистить, чтобы удалить все оксиды, масла и незакрепленные частицы с свариваемой поверхности. Это особенно важно из-за подверженности алюминиевого сварного шва пористости из-за водорода и окалины из-за кислорода. ^[2]

Металлургия

При сварке используются температуры, достаточно высокие, чтобы вызвать значительные изменения свойств основного металла.Кроме того, можно использовать присадочные металлы, которые не имеют того же состава, что и основной металл. Поскольку некоторое смешение основного и присадочного металла будет происходить всегда, в результате образуется зона материала с промежуточным составом, который может иметь радикально отличные свойства от основного или присадочного металла.

Одним из эффектов тепла, возникающего при сварке, является зона плавления или расплавленная локальная область основного металла. Резкий температурный градиент между зоной плавления и окружающим основным металлом приводит к серьезным термическим напряжениям, и возникающее в результате локальное расширение и сжатие может привести к деформации сварного соединения, растрескиванию и / или высоким остаточным напряжениям.

Изменения ЗТВ зависят от термической обработки основного металла:

• В упрочняемом при старении металле металл, прилегающий к зоне плавления, будет подвергнут отжигу на твердый раствор, при котором все осадки растворились под действием высокой температуры. К нему примыкает область перезревания, а затем, возможно, область, которая на самом деле тверже исходного основного металла из-за дополнительного времени старения. Эти эффекты можно смягчить, минимизируя тепловложение во время сварки и допуская потерю прочности конструкции.Кроме того, дополнительный цикл старения после сварки может быть адаптирован для повышения прочности отожженной на раствор области ЗТВ без чрезмерного старения основной массы материала.
• Закаленная и отпущенная низколегированная сталь подвергается аустенизации рядом с зоной плавления, и может происходить рост зерен. Металл рядом с ним может стать чрезмерно закаленным. Аустенитизированная область быстро охлаждается, что может привести к закалке в области мартенсита или бейнита.
• Холоднодеформированные металлы , с другой стороны, потеряют прочность в ЗТВ из-за рекристаллизации и роста зерна.

Для снижения термических напряжений между ЗТВ и основным металлом сварные детали часто предварительно нагревают. Предварительный нагрев обычно осуществляется до 200-600 градусов по Фаренгейту, в зависимости от толщины детали, с использованием индукционного нагрева, электрического резистивного нагрева, печного нагрева или кислородно-ацетиленовой горелки. Может быть предварительно нагрета вся заготовка или только сварной шов и прилегающая зона. Кроме того, после сварки аналогичными методами можно подавать тепло, чтобы снять остаточные напряжения.

Во время сварки может быть ограничена температура между проходами. Минимальная температура может быть указана при той же температуре, что и предварительный нагрев, а максимальная может быть указана для предотвращения накопления тепла во время многопроходной сварки до точки, когда это станет вредным для свойств основного металла.

Состав присадочного металла может быть аналогичным или полностью отличаться от основного металла, но обычно имеет такую ​​же минимальную прочность. Для некоторых типов металлов это может потребовать более высокого содержания сплава в присадочном металле, особенно когда сварной шов должен использоваться в состоянии после наплавки или в состоянии без напряжения.

Также могут быть затронуты немеханические свойства. Например, сенсибилизация может повлиять на коррозионную стойкость некоторых нержавеющих сталей. ^[6]

Необычные условия

Хотя многие сварочные работы выполняются в контролируемых средах, таких как фабрики и ремонтные мастерские, некоторые сварочные процессы обычно используются в самых разных условиях, например на открытом воздухе, под водой и в вакууме (например, в космосе). На открытом воздухе, например, в строительстве и при ремонте на открытом воздухе, дуговая сварка защищенным металлом является наиболее распространенным процессом.Процессы, в которых используются инертные газы для защиты сварного шва, не могут быть легко использованы в таких ситуациях, потому что непредсказуемые атмосферные движения могут привести к повреждению сварного шва. Экранированная дуговая сварка металлическим электродом также часто используется при подводной сварке при строительстве и ремонте судов, морских платформ и трубопроводов, но другие методы, такие как дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка вольфрамовым электродом, также широко распространены. Возможна и сварка в космосе. Впервые она была предпринята в 1969 году российскими космонавтами, когда они провели эксперименты по испытанию дуговой сварки защищенным металлом, плазменно-дуговой сварки и электронно-лучевой сварки в условиях пониженного давления.Дальнейшие испытания этих методов были проведены в последующие десятилетия, и сегодня исследователи продолжают разрабатывать методы для использования других сварочных процессов в космосе, таких как лазерная сварка, контактная сварка и сварка трением. Достижения в этих областях могут оказаться незаменимыми для таких проектов, как строительство новой Международной космической станции, которая, вероятно, будет во многом полагаться на сварку для соединения в космосе частей, изготовленных на Земле. ^[1]

Проблемы безопасности

Сварка без надлежащих мер предосторожности может быть опасной и вредной для здоровья практикой.Однако с использованием новых технологий и надлежащей защиты риски травм и смерти, связанные со сваркой, могут быть значительно уменьшены. Поскольку многие стандартные сварочные процедуры связаны с открытой электрической дугой или пламенем, существует значительный риск ожогов. Чтобы предотвратить их, сварщики носят средства индивидуальной защиты в виде толстых кожаных перчаток и защитных курток с длинными рукавами, чтобы избежать воздействия сильной жары и огня. Кроме того, яркость области сварного шва приводит к состоянию, называемому дуговым глазом, при котором ультрафиолетовый свет вызывает воспаление роговицы и может обжечь сетчатку глаз.Чтобы предотвратить это воздействие, надевают очки и шлемы с темными лицевыми пластинами, и в последние годы были произведены новые модели шлемов с лицевой пластиной, которая самозатемняется при воздействии большого количества ультрафиолетового света. Чтобы защитить посторонних, зону сварки часто окружают прозрачные сварочные завесы. Эти завесы, изготовленные из полиэтиленовой пленки поливинилхлорида, защищают находящихся поблизости рабочих от воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги, но не должны использоваться для замены стеклянного фильтра, используемого в шлемах. ^[1]

Сварщики также часто подвергаются воздействию опасных газов и твердых частиц. Такие процессы, как дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка металлическим электродом в защитных оболочках, производят дым, содержащий частицы различных типов оксидов, что в некоторых случаях может привести к таким заболеваниям, как лихорадка от дыма металла. Размер рассматриваемых частиц имеет тенденцию влиять на токсичность паров, при этом более мелкие частицы представляют большую опасность. Кроме того, многие процессы производят пары и различные газы, чаще всего двуокись углерода и озон, которые могут оказаться опасными при недостаточной вентиляции.Кроме того, поскольку использование сжатых газов и пламени во многих сварочных процессах создает опасность взрыва и пожара, некоторые общие меры предосторожности включают ограничение количества кислорода в воздухе и удержание горючих материалов подальше от рабочего места. ^[1]

Стоимость и тенденции

Поскольку это промышленный процесс, стоимость сварки играет решающую роль в принятии производственных решений. На общую стоимость влияет множество различных переменных, включая стоимость оборудования, стоимость рабочей силы, стоимость материалов и стоимость энергии.В зависимости от процесса стоимость оборудования может варьироваться от недорогого для таких методов, как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе и кислородная сварка, до чрезвычайно дорогих для таких методов, как лазерная и электронно-лучевая сварка. Из-за их высокой стоимости они используются только в высокопроизводительных операциях. Точно так же, поскольку автоматизация и роботы увеличивают стоимость оборудования, они применяются только тогда, когда необходима высокая производительность. Стоимость рабочей силы зависит от скорости наплавки (скорости сварки), почасовой оплаты труда и общего времени работы, включая время сварки и обращение с деталью.В стоимость материалов входит стоимость основного и присадочного материала, а также стоимость защитных газов. Наконец, стоимость энергии зависит от времени дуги и мощности сварки.

При ручной сварке затраты на рабочую силу обычно составляют большую часть общих затрат. В результате многие меры по экономии направлены на минимизацию времени работы. Для этого можно выбрать процедуры сварки с высокой скоростью наплавки, а параметры сварки можно точно настроить для увеличения скорости сварки.Механизация и автоматизация часто используются для снижения затрат на рабочую силу, но это часто увеличивает стоимость оборудования и требует дополнительного времени на настройку. Затраты на материалы имеют тенденцию к увеличению, когда необходимы особые свойства, а затраты на энергию обычно не превышают нескольких процентов от общих затрат на сварку. ^[3]

В последние годы, чтобы минимизировать затраты на рабочую силу в высокопроизводительном производстве, промышленная сварка становится все более автоматизированной, особенно с использованием роботов для контактной точечной сварки (особенно в автомобильной промышленности) и дуговая сварка.В роботизированной сварке механизированные устройства удерживают материал и выполняют сварку, ^[2] , и сначала точечная сварка была наиболее распространенным применением. Но популярность роботизированной дуговой сварки растет по мере развития технологий. Другие ключевые области исследований и разработок включают сварку разнородных материалов (например, стали и алюминия) и новые сварочные процессы, такие как трение, магнитный импульс, проводящий тепловой шов и гибридная лазерная сварка. Кроме того, желателен прогресс в практическом использовании более специализированных методов, таких как сварка лазерным лучом, для большего числа приложений, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности.Исследователи также надеются лучше понять часто непредсказуемые свойства сварных швов, особенно микроструктуру, остаточные напряжения и склонность сварного шва к растрескиванию или деформации. ^[7]

Список литературы

сварочный чугун — تماشا

ورود / بت نام

• صفحه نخست

دسته‌بندی‌ها

• ورزشی
• لم
• سرگرمی
• موسیقی
• کانال های رسمی
• گردشگری
• طنز
• آموزشی
• اقتصادی
• مذهبی
• تکنولوژی
• خبری
• آشپزی
• اجتماعی
• کودک
• علمی
• مادر و نوزاد
• انیمیشن
• بازی
• مستند

.