Особливості та режими зварювання різних металів (стр. 2 из 7)
Після зварювання вузлів відповідальних виробів їх піддають гартуванню і відпусканню. Гартування провадять нагріванням спочатку до 500—650°С з видержкою при цій температурі з розрахунку 1,5 хв на 1 мм товщини (але не менше 5 хв) і наступним нагріванням до 880°С з тією ж видержкою. Після цього деталь охолоджують в маслі з температурою 20—50°С або спочатку в гарячому маслі (190°С), а потім в маслі з температурою 20°С.
Відпускання полягає в нагріванні до 400—600°С з наступним охолодженням в гарячій воді (60°С). Чим нижча температура відпускання, тим вища міцність, але менша пластичність металу шва.
Хромисті сталі можуть містити від 4 до 30% хрому. Зварювання хромистих сталей пов'язане з рядом труднощів, оскільки, вони схильні до сильного жолоблення і гартування в момент остигання шва, що спричинює утворення тріщин. Чим вищий вміст вуглецю у хромистій сталі, тим гірше вона зварюється.
Зварювання хромистих сталей провадять нормальним полум'ям наконечником потужністю не більше 70 дм3/год ацетилену на 1 мм товщини металу. При зварюванні застосовують дріт з хромонікелевої сталі Св-02Х19Н9. Кращих результатів досягають при зварюванні дротом Св-06Х19Н9Т (з титаном). Титан і ніобій перешкоджають утворенню в шві твердих хімічних сполук хрому з вуглецем (карбідів хрому).
Зварювання треба провадити якомога швидше, прагнучи не допускати перерв і повторних нагрівань шва. Щоб уникнути утворення тріщин, слід застосовувати однобічне, одношарове зварювання.
При зварюванні застосовують флюс, який є запобіжником вигоряння хрому і сприяє видаленню із шва окислів хрому. Склад флюсу, %: борної кислоти 55; окису кремнію 10; феромарганцю 10; ферохрому 10; феротитану 5; титанової руди (концентрату) 5 і плавикового шпату 5. Перед зварюванням кромки зачищають до металічного блиску. Хромисті сталі, що містять понад 14% хрому, зварюють з попереднім підігріванням до 200—250°С, а після зварювання піддають термічній обробці за режимом, передбаченим для сталі даної марки.
Високохромисті кислотостійкі сталі при тривалому нагріванні схильні до зростання зерна в зоні нагрівання, що знижує їх міцність. Тому газовим зварюванням ці сталі не зварюють.
Хромонікелеві нержавіючі аустенітні сталі зварюють нормальним полум'ям потужністю 75 дм3/год ацетилену на 1 мм товщини металу. Окислювальне полум'я не допускається. Застосовують дріт CB-02X19H9, CB-06X19H9T або Св-08Х19Н10Б. При зварюванні жароміцної нержавіючої сталі застосовують дріт, що містить 21% нікелю і 25% хрому. Для зварювання корозієстійкої сталі, що містить молібден, застосовують дріт, який містить 3% молібдену, 11% нікелю і 17% хрому.
Основні труднощі при зварюванні цих сталей полягають в тому, що при нагріванні до 400—900°С відбувається виділення карбідів хрому по границях зерен сталі, внаслідок чого сталь втрачає стійкість проти корозії. Титан або ніобій зв'язують вуглець і чинять опір утворенню карбідів хрому. Вміст ніобію повинен не менше ніж у 10 раз перевищувати вміст вуглецю в сталі; максимально допустимий вміст ніобію—1,2%.
Зварювання нержавіючих сталей треба провадити швидко, тримаючи кінець дроту весь час у зварювальній ванні. Для кращого відведення тепла можна зварювати на підкладці з міді. Можна застосовувати ліве і праве зварювання. При довгих швах застосовують зворотноступінчастий спосіб зварювання. Мундштук тримають під кутом 45° до поверхні деталі.
Після зварювання деталь піддають термообробці (гартуванню) нагріванням до 1050—1100°С і швидким охолодженням у воді. Гартування може бути замінене відпалюванням при 850°С з охолодженням на повітрі. При цьому карбіди хрому, що виділилися, знову розчиняються у сплаві і шов набуває властивостей основного металу. Метал завтовшки 1—2 мм можна охолоджувати на повітрі. Сталь з добавкою титану можна не піддавати термообробці після зварювання.
Для поліпшення зовнішнього вигляду шва і видалення окислів хрому застосовують флюс складу, %: плавикового шпату 80 і феротитану 20. Як флюс придатна також суміш складу, % : бури 50 і борної кислоти 50 або бури 80 і двоокису кремнію 20. Флюс наносять на кромки за 15—20 хв до зварювання, а після зварювання видаляють промиванням у гарячій воді або кип'ятінням у 5%-ному розчині NaOH.
Кращі результати дає флюс-паста НЖ-8, який не містить бору і фтору, що спричинюють корозію шва. До складу флюсу НЖ-8 входять мармур, фарфор, феромарганець, феросиліцій, феротитан і двоокис титану.
Хромонікелеві сталі доцільніше зварювати дуговим, в захисних газах або контактним електрозварюванням, оскільки ці способи дають меншу зону нагрівання, і тому забезпечують кращу якість зварного шва, ніж газове зварювання. Газовим зварюванням зварюють нержавіючу сталь завтовшки не більше 3 мм, оскільки при більшій товщині сталі її деформації досягають значної величини.
3. Зварювання чавуну
Чавун зварюють при виправленні дефектів відливок, а також відновленні і ремонті деталей: заварюванні тріщин, раковин, приварюванні частин, що відкололися, і ін. Найчастіше доводиться зварювати вироби з сірого (ливарного) чавуну. Одержання якісної зварки чавуну вимагає від зварника необхідного досвіду і знань. Розроблено багато способів зварювання чавуну як газового, так і електричного. Вибір найкращого способу визначається складом чавуну, конструкцією деталі, умовами її роботи і характером дефекту. При цьому треба мати на увазі, що газове зварювання сірого чавуну є одним з найнадійніших способів, що дає можливість одержувати наплавлений метал, за властивостями досить близький до металу чавунної деталі. Це зумовлено тим, що при газовому зварюванні відбувається більш тривале і рівномірне нагрівання і охолодження зварюваної деталі, ніж, наприклад, при дуговому зварюванні. Тому газове зварювання забезпечує кращі умови для графітизації вуглецю в наплавленому металі, робить менш імовірною появу в сусідніх із швом ділянках основного металу твердих зон вибіленого чавуну і, нарешті, зменшує внутрішні напруги в зварюваному виробі і можливість утворення тріщин. Газове зварювання деталей із чавуну слід провадити із застосуванням попереднього підігрівання, загального чи місцевого.
Скіс кромок роблять однобічний (V-подібний) з кутом розкриття 90°. При товщині до 4 мм скосу кромок не роблять. Кромки ретельно очищають від масла, іржі і бруду щіткою або піскоструминним апаратом і прогрівають полум'ям пальника. Як присадочні прутки використовують чавунні стержні діаметром 4, 6, 8, 10, 12 мм, завдовжки 400— 700 мм. За ГОСТ 2671—44 стержні (прутки) для зварювання чавуну випускають марок А і Б. Стержні марки А призначені для зварювання масивних деталей з підігріванням і мають склад, %: вуглецю 3—3,6; кремнію 3—3,5; марганцю 0,5—0,8; фосфору 0,2—0,5; сірки не більше 0,08, хрому не більше 0,05 і нікелю не більше 0,3. Стержні марки Б призначені для зварювання дрібних деталей з місцевим підігріванням, коли охолодження деталі після зварювання відбувається швидко. Тому в стержнях марки Б міститься більше кремнію, який сприяє графітизації вуглецю, а саме 3,6—4,8% кремнію і 0,3—0,5% фосфору. Решта елементів міститься в тих самих кількостях, що і в прутках марки А.
При зварюванні чавуну утворюються окисли кремнію, заліза і марганцю; для їх видалення із зварювальної ванни застосовують флюс, що складається із меленої прожареної бури технічної (ГОСТ 8429—57) або із суміші, %: бури 56, вуглекислого натрію (соди) 22 і вуглекислого калію (поташу) 22 або бури 50, соди двовуглекислої 47 і кремнезему 3. Застосовують також флюс із вуглекислого натрію і двовуглекислого натрію (по 50%). Добру розкислюючу здатність має флюс складу, %: бури прожареної 23, вуглекислого натрію 27 і азотнокислого натрію 50. Пруток при зварюванні треба частіше занурювати у флюс і підсипати флюс у зварювальну ванну. Наконечник вибирають потужністю 100—120 дм3/год ацетилену на 1 мм товщини металу.
Для зварювання чавуну можна застосовувати також розроблений ВНДІавтогенмашем газоподібний флюс БМ-1, що складається з леткої рідини. Розроблений для зварювання латуні цей флюс має добрі результати і при зварюванні чавуну.
Зварювальне полум'я при зварюванні чавуну повинно бути нормальним або навуглецьовувальним, оскільки окислювальне спричинює місцеве вигоряння кремнію і в металі шва утворюються зерна білого чавуну. Місця з включеннями зерен білого чавуну дуже тверді і дуже утруднюють наступну обробку шва різальним інструментом. Метал добре прогрівають, зварювання провадять швидко нижнім швом, а для масивних деталей — двома пальниками одночасно. Кінцем прутка весь час перемішують метал зварювальної ванни для полегшення виходу розчинених газів, бо інакше шов вийде пористим.
Деталі складної форми, що мають неоднаковий переріз в окремих частинах, отвори, перемички і т. ін., для запобігання появі тріщин і внутрішніх напруг від нерівномірного нагрівання, необхідно зварювати лише з попереднім підігріванням. Загальне підігрівання деталі здійснюється в печі, горні, зольнику до 300—400° С, а крупніших деталей — до 600—700°С. При використанні тимчасових печей деталь обкладають зовні деревним вугіллям і закривають азбестом. Для надходження повітря знизу в стінках печі роблять отвори. Після зварювання деталь повинна повільно остигати разом з піччю для того, щоб метал шва набув однорідної структури сірого чавуну і у виробі не з'явилися тріщини від нерівномірного охолодження.
Рис. 1. Місцеве підігрівання під час зварювання чавунної рами:
А — місце зварювання; Б, В — місця підігрівання.
В цехах масового виробництва, де зварюють велику кількість чавунних виробів, для підігрівання застосовують безперервно діючі конвейєрні печі.
Місцеве підігрівання застосовують при зварюванні дуже громіздких виробів або в тому разі, коли форма і характер
пошкодження не потребують нагрівання всього виробу. Місцеве підігрівання робиться пальниками, паяльними лампами, індукційним електронагріванням, деревним вугіллям, коксом. В останніх двох випадках місце нагрівання огороджують коробкою з листового заліза з отворами для доступу повітря і засипають деревним вугіллям або коксом, які розпалюють. При місцевому підігріванні деталі підігріваної ділянки повинні нагріватися і охолоджуватися одночасно і поступово. Малі перерізи при охолодженні слід іноді підігрівати, підтримуючи їх в нагрітому стані, щоб вони не охолоджувалися швидше за більш масивні частини. Місцеве підігрівання роблять так, щоб кромки у місці зварювання попередньо розійшлися. На рис. 1 показано приклад місцевого підігрівання при зварюванні чавунної рами. Якщо середній брус рами, який лопнув, зварити в А без попереднього підігрівання в Б і В, то при охолодженні середній брус почне скорочуватися по довжині, прагнучи зігнути поперечні бруси, як це показано пунктиром. Внаслідок опору вигину поперечних брусів вони в свою чергу прагнутимуть розірвати зварений брус. Оскільки чавун має погану опірність розтяганню, то середній брус лопне по місцю зварки в А. Цього не станеться, якщо перед зварюванням нагріти бокові бруси в Б і В. При цьому вони подовжаться, кромки середнього бруса в А розійдуться і в такому стані його зварюють. При остиганні всі три бруси вкоротяться в однаковій мірі і в А не виникне розтягуючих зусиль.