Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 96
Текст из файла (страница 96)
1). Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ГОСТ 7293 — 70) по составу аналогичен обычному серому, но за счет лсгирования его малыми добавками щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов и чаще 0,03 — 0,07 Мя графит в нем приобретает шаровидную форму. Металлическая основа может быть перлнтная, перлитно-ферритная и феррнтная.
Графит шаровидной формы значительно меньше ослабляет металлическую основу чугуна. В отличие от пластинчатого графита шаровидный графит не является концентратором напряжений. Эти чугуны, обладая хорошим!! литейными свойствами, высокой обрабатываемостью резанием и износостойкостью, вместе с тем имеют механические свойства, аналогичные механическим свойствам углеродистых сталей. Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ с соответствующими цифровыми обозначениями.
Отливки из высокопрочнсго чугуна используют в тяжелом, а также в химическом и нефтяном машиностроении. 1. Основные свойства серых чугунов различных групп Ковкий чугун (ГОСТ 1215 — 59) получают путем длительного нагрева при высоких температурах (отжнге) отливок из белого чугуна. В результате графит приобретает хлопьевидную форму„которая меньше понижает прочность и пластичность металлической основы чугуна. В промышленности применяют ферритные Ъ ковкие чугуны (металлическая основа — феррит) и реже перлитные ковкне чугуны (металлическая основа — перлит). Ферритные ковкие чугуны более пластичны, чем и объясняется их применение в машиностроении.
Чугун имеет пониженное содержание углерода н кремния (2,5 — 3",о С; 0,7 — 1,5% 8!), Более низкое содер- 368 Сварка чугуна Сеариваемость чугуна 369 жанне углерода обусловгивгет погышенную пластичность сплава, так как уменьшает количество графита, выделяющегося при отжиге. Пониженное содержание кремния устраняет выделение пластинчатого графита в структуре отливок при охлаждении. Стливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и соответствующими цифрами (первые две — предел прочности при растяжении, вторые две — относительное удлинение).
СВАРИВАЕМОСТЬ ЧУГУНА Сварку применяют главным образом для устранения дефектов в чугунных отливках, при ремонте вышедшего из строя оборудования и в меньшей степени при получении сварно-литых конструкций. Сварка чугуна сопряжена с трудностями. Все перечисленные выше группы чугунов характеризуются пониженной свариваемостью. Наиболее широко применяются и хорошо разработаны процессы сварки деталей из серых чугунов.
Плохая свариваемость чугуна определяется повышенной склонностью сплава к образованию трещин, что обусловлено его низкой прочностью и пластичностью, а также образованию при сварке как в металле шва, так и в околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения хрупких структур в результате отбеливания. Наличие этих структур (ледебурита) ухудшает обрабатываемость чугунов. Трещины в металле шва и в основном металле в зоне термического влияния могут возникнуть от неравномерного нагрева и охлаждения, которые характерны для термического цикла сварки, литейной усадки металла шва, жесткости свариваемых изделий.
По данным ИЭС им. Е. О. Патона, на образование трещин влияет не абсолютная доперлитная усадка, а алгебраическая сумма доперлитной усадки и расширения при эвтектическом и эвтектоидных превращениях, с одной стороны, и интенсивность протекания усадки на этих этапах, с другой стороны. По этим данным, при прочих равных условиях, с повышением содержания углерода в сплаве уменьшается литейная усадка и соответственно снижается склонность чугуна к образованию трещин. Трещины при сварке чугуна могут возникать и на других участках детали, в которых вследствие дополнительной деформации, вызываемой сваркой или локальным предварительным подогревом, появляются напряжения, превьппающие предел прочности чугуна при растяжении.
Холодные трещины развиваются мгновенно. Трещины могут гозннкать в начале сварки„когда местный нагрев вызывает напряжения сжатия, в процессе сварки, а также при остывании, когда возникают напряжения растяжения. Для устранения трещин, хрупких и твердых структур в металле шва, т. е. для обеспечения в нем структуры серого чугуна„необходимо обеспечить такой химический состав его и условия охлаждения, при которых наиболее полно осуществляется процесс графитизации.
При выборе состава металла шва необходимо учитывать, что графнтнзирующее действие элементов в условиях сварки проявляется значительно слабей, чем в условиях получения отливок. По сравнению с чугунными отливками в сварном шве для устранения структуры ледебурнта необходимо более высокое содержание углерода и кремния. В условиях сварки более сильным графитизатором является углерод. Марганец, относящийся к карбидообразующим элементам, при наличии в шве до 1,0 — 1,2О» и сравнительно низком содержании углерода проявляет себя как графитизатор. Небольшое количество ванадия, хрома и титана способствует измельчению графита и тем самым улучшает механические свойства шва. Графитнзирующсе действие никеля и меди проявляется слабо.
Механические свойства металла шва улучшают модификаторы. Поэтому модификаторы вводят в состав присадочных металлов. На образование структур отбеливания и трещин в околошовной зоне влияет как термический цикл сварки, так и химический состав и структура свариваемого чугуна. Плохо свариваются чугуны с грубой структурой, с крупными графитными включениями и ферритными зернами. Менее склонны к образованию трещин мелкозернистые перлитные чугуны с мелкими графитовыми включениями.
Улучшают свариваемость чугуна никель и титан, что связано с измельчением под влиянием этих элементов металлической основы сплава и графитовых включений. Плохо сварнваются чугуны, долгое время находившиеся под воздействием высоких температур и водяного пара. Для нх сварки требуются особые сложные приемы. При рассмотрении структурных превращений в околошовной зоне при сварке серого чугуна может быть использована тройная диаграмма состояния Ре — С вЂ” Я (рнс. 2). Найболее опасным применительно к образованию твердых структур и трещин является участок 1, примыкающий к сварочной ванне и находящийся в твердо-жидком состоянии.
При сварке чугуна без подогрева (при скоростях охлаждения более 5 'С/с) образуется прослойка ледебурита и мартенсита. На образование ледебуритной прослойки в этом участке влияет состав сварочной ванны, 000 400 0 200 0,0 г0 ~0 ~,0 0Д Рис. 2. Диаграмма состояния Ге — С вЂ” Я и структурные участки околошовной зоны при сварке чугуна (по данным П.
С. Елистратова) так как в результате диффузионного процесса возможно перераспределение элементов из наплавленного в основной металл и обратно. Эта прослойка может быть полностью устранена при использовании электродов, содержащих повьцпенное количество графитизаторов или никеля, и при соответствующих режимах сварки. Мартенситная прослойка определяется главным образом режимом сварки, т. е.
скоростью охлаждения в интервале наименьшей устойчивости аустенита, На участке 2 металл находится в твердом состоянии и нагрет до высоких температур. Г!ри больших скоростях охлаждения в процессе перекристаллизации на этом участке возможно выделение цементита, мартенсита и других структур закалки.
На участке 0 неполной перекристаллизации наблюдается измельчение металлической основы. Участок 4 характеризуется увеличением количества графита вследствие распада карбидов. На участке 5 металл нагрет до температуры, не превышающей 400 †5' С, и имеет исходную структуру. Наиболее радикальным средством для устранения отбеливания и закалки, а также трещин в шве и околошовной зоне является предварительный нагрев детали (горячая сварка) с замедленным охлаждением. Благоприятные условия создаются и при процессах, которые осуществляются без расплавления основного металла (пайка, пайкосварка).
Для снижения вероятности образования трещин применяют электроды, обеспечивающие получение наплавленного металла, отличного от чугуна. Классификация способов сварки чугуна по технологическим признакам и свойствам наплавленного металла дана на рис. 3. Многообразие методов вызвано специфическими свойствами чугуна, определяющими его свариваемость, и требованиями, предъявляемыми к сварному соединению и т. д. Сварка чугинп Общие рекомендации по свпрке х ох ад «х хддх Хна О д о о х х О х х У х од о д о О г х олхх О О а, шох», л 1О о О о «1 » х 3. 8- хо Ьо д Одхх ондххх й о д Од О, л о ад» «о х ХХО Одд хо ххЛ х» О ЛОО х»,а д х О « »' Ь х я о х х х о х~ Л х д о « хххддд ,Х О О О Н «1 О х х х о д о О о *д О х л О о а ля »,ах ч » ох х я д» Лд О Охов о а х д х О х5он О Х Мо .х х ХХО аддх к О О хн Х ад ОН ДО О х ЛЛ ахля "ох= х х д ОО», ш Площадь наплавкн нлн протяженность дефекта Харантернствна дефекта Дефект ОХ «1 В $ олл хЯО ООД х»,д «1 д "ах лю л д, н хо" Ед Оо О я х о.,- хх хохл ХХОХ О ОХ охх ххх Х Д О О о л О.
О,О "Д аа»О х О Мелкий До 12 см« Несквозной (раковнны, ужн- мины, перекосы) х д Вх О о а О О О, х О 3Π— 12О см Крупный Ь. О л х,« д ь О д д Х йхол хохх ха ад ах д м, л д Я ах ля х хл ххх ОЛ» В резервуарах с давлением: До 20 см« В резервуарах без давления: До 200 см' Мелкий Отверстия о ох х .О Э ,. о ххд ОО дх д х аэ х О Д ш о од х о ОО.х о-о ад х о о хо 1 д 200 — 600 см» 20 — 100 см« Крупный о х О о х х х х й Я В жестком контуре: До 50 мм Мелкий В нежестком контуре: До 250 мм Сквозной (трещины, спан, отбитые части) хлллл л „хо нх л доход .а а» хдх ОХ»'ОО О О»' ~ХОа д д 250-600 мм Св.
600 мм Крупный х ы ой д 3. Соаержанне формовочных смесей, «У« х О Х яд О лд хо ,О Смесь Компоненты лххл х и дп д х хо- Д О..В,Д Л чх "„' х я а ,". „" а ах О .ОаО Завод «Станколнт» 2 3 И х О о х х. нл я Формовочная сме ная) . Белая глина Кварцевый песок Серебристый графит Жидкое стекло =ах ="о >,Й ла о -" д О ад х «ХО хх ж х» л х х 1«х х ч Ч Оад х « хдд адх « х г 61 О а" хо х о л х х х х в м ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СВАРКЕ Выбор метода сварки и технологические приемы подготовки деталей под сварку определяются размером и местом расположения дефекта. В табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
