§ 33. Сварка сталей

1. Сварка углеродистых сталей. Стали с содержанием углеро­да до 0,25 % относятся к низкоуглеродистым. Они хорошо свари­ваются всеми способами. Стали, содержащие углерода 0,26...

0. 45 %, относятся к среднеуглеродистым. В большинстве случаев их сваривают с предварительным подогревом, а иногда и с после­дующей термической обработкой — нормализацией или отжигом.

Стали, которые содержат углерода 0,46...0,75 %, относятся к высокоуглеродистым. Они плохо свариваются, поэтому их не применяют для изготовления сварных конструкций.

2. Сварка низколегированных сталей. Стали с суммарным со­держанием легирующих элементов до 2,5 % относятся к низколе­гированным. Сваривают их различными способами. Однако по­добно сталям с повышенным содержанием углерода они имеют по­вышенную склонность к закалке и образованию закалочных трещин в зоне термического влияния. Поэтому большинство низколеги­рованных сталей толщиной более 10 мм сваривают с предваритель­ным подогревом до температуры 150...350°С, а после сварки подвергают термической обработке — нормализации или высоко­температурному отпуску.

3. Сварка высоколегированных сталей. К высоколегированным относят стали, содержащие более 8... 10 % легирующих элементов. Из этой группы наибольшее применение имеют коррозионно-стой­кие, жаростойкие и жаропрочные стали, основными легирующими элементами которых являются хром и никель.

Согласно ГОСТ 5632—72 высокохромистые стали содержат

8. .30 % хрома, 0,07...0,45 % углерода и небольшие количества Других элементов. Эти стали во избежание образования трещин при сварке в большинстве случаев сваривают с предварительным подо­гревом при 150...400 °С и последующим отпуском при 680...780°С. Присадочным металлом служит хромоникелевая проволока, содер­жащая до 23 % хрома и до 18 % никеля.

Хромоникелевые стали содержат 10...27 % хрома, 8...29 % никеля, 0,03...0,6 % углерода и ряд других элементов. Эти стали свариваются всеми способами и значительно лучше хромистых. Однако при сварке хромоникелевых сталей при температуре 500... 800 °С образуется и выпадает по границам зерен карбид хрома, что значительно ухудшает антикоррозийные свойства сварных соеди­нений. Чтобы не допустить этого явления, хромоникелевые стали сваривают при минимальном разогреве и больших скоростях охла­ждения. Для полного восстановления первоначальной структуры детали после сварки рекомендуется закаливать от температуры

1050. . 1100 °G с последующим быстрым охлаждением в воде.

§ 34. Сварка чугуна

1. Особенности сварки чугуна. Чугун сваривают при исправле­нии брака чугунных отливок, при ремонтных работах, например заварка трещин в блоках цилиндров двигателей, в станинах станков и прессов, а также при изготовлении сварно-литых конструкций из высокопрочных чугунов. Основные трудности таких работ связаны с образованием в сварном соединении зоны отбеливания (структуры цементита), возникающей при быстром охлаждении расплавленного чугуна, и появлением в зоне термического влияния структур закал­ки, возникающих при быстром охлаждении чугуна, нагретого выше 727 °С. Чугун с такими структурами имеет высокую твердость и очень хрупок, его трудно обрабатывать обычным инструментом. Поэтому основной задачей при сварке чугуна является получение сварного соединения с одинаковой твердостью металла шва и пе­реходных зон без трещин, которое можно было бы механически обрабатывать.

В практике применяют много способов и приемов сварки чугуна, которые можно разделить на три-группы: горячая, полугорячая и холодная сварки.

2. Горячую сварку осуществляют а предварительным и сопут­ствующим подогревом всего изделия до 400...650 °С в горнах, печах и других устройствах, отапливаемых древесным углем, коксом и т. п. Наиболее часто сварку осуществляют ацетилено­кислородным пламенем. Присадочным металлом служат чугунные стержни диаметром 5...15 мм, которые содержат 13... 3,5 % углерода и З...4,6 % кремния.

При исправлении литейных дефектов в тяжелых толстостенных чугунных отливках или при ремонте деталей, требующих наплав­ки значительных объемов металла, применяют также ручную или полуавтоматическую дуговую и электрошлаковую сварки. Ручную сварку используют, применяя чугунные электроды с покрытием, содержащим графит, ферросилиций и другие компоненты. Полуав­томатическую сварку производят самозащитной порошковой про­волокой или с защитой в углекислом газе. Для электрошлаковой сварки используют пластинчатые электроды из серого чугуна. После сварки деталь медленно охлаждают вместе g печью или за­сыпают сухим песком или шлаком. Горячая сварка чугуна обеспе­чивает наилучшее качество сварных соединений без зон отбелива­ния и трещин. Наплавленный металл легко обрабатывается. Этот способ применяют при сварке наиболее ответственных деталей или деталей, имеющих сложную форму (блоки цилиндров, станины и пр.).

3. Полугорячая сварка. При ней деталь нагревают до темпера­туры 250...450 °С (преимущественно в местах сварки). Такой метод применяют для деталей небольшой толщины и при небольшом объеме наплавляемого металла. Сваривают ацетиленокислородным пла­менем и реже — электродуговым способом угольными электродами. Сваренные детали так же, как и при горячем способе, засыпают су­хим песком или шлаком для медленного охлаждения.

4. Холодную сварку чугуна производят без предварительного подогрева изделия. Для этого чаще всего используют дуговую свар­ку стальными электродами, электродами из цветных металлов (мед­ными, медно-железными, медно-никелевыми), порошковой прово­локой.

Сварку стальными электродами применяют при ремонте неот­ветствен ных изделий, которые после этого не требуют механиче­ской обработки. Более сложные и ответственные детали (станины и рамы мощных дизелей, цилиндры газовоздуходувных машин, станины станков, корпусы электродвигателей большой мощности и т. п.) ремонтируют с постановкой по кромкам деталей стальных шпилек на резьбе. Сначала кольцеобразно обваривают шпильки, затем короткими валиками наплавляют всю поверхность кромок и, наконец, заполняют весь объем разделки шва. Сваривают электро­дами небольшого диаметра при малой силе тока так, чтобы основной металл не успевал разогреваться.

Сварку электродами из монель-металла (70 % никеля, 30 % меди) применяют, когда необходимо иметь мягкий металл шва, легко поддающийся механической обработке. Медными, медно-же­лезными и железно-никелевыми электродами сваривают сложные отливки из высокопрочного чугуна в основном тогда, когда после сварки требуется механическая обработка.