Газопламенная сварка серого чугуна

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление с особенностями газовой сварки чугуна.

 

Содержание работы

 

Серый чугун характеризуется наличием свободного пластинча­того углерода—графита, образованию которого способствует мед­ленное охлаждение и повышенное содержание графитизаторов - кремния и углерода. Кремний уменьшает растворимость углерода в твердом и жидком растворах, сдвигая эвтектическую и эвтектоидную точки вверх и влево — в сторону более высокий температур и более низких концентраций углерода. Марганец в отличие от крем­ния способствует отбеливанию чугуна, т. е. образованию в нем хи­мически связанного углерода в виде цементита Fe₃С.

Процессу графитизации при медленном охлаждении способст­вует также углерод: чем больше суммарное содержание углерода в чугуне, тем больше углерода - графита образуется. При этом происходит необратимое увеличение объема чугуна, что в случае недостаточного предварительного подогрева изделия вызывает появление в нем значительных внутренних напряжений, а в некоторых случаях трещин.

Особенности свойств чугуна определяют необходимость при­менения при сварке ряда технологических приемов: 1) нагрев места сварки должен быть медленным, чтобы обес­печить растворение графита в жидкой ванне; отсутствие его растворения и выдувание может принести к отбелу металла шва; 2) создание условий для минимального окисления графитизирующих элементов (в основном углерода и кремния); необ­ходимо ограничивать перегрев ванны (что снижает выделение графита при охлажден ч и) и перемешивание жидкого металла, для уменьшения выгорания С и Si; 3) замедление охлаждения после сварки для исключения отбеливания шва и околошовных зон.

Скос кромок деталей односторонний V-образный, с углом раскрытия шва 90°. При толщине до 4 мм скоса кромок не делают. Перед сваркой кромки должны быть тщательно очищены от масла, ржавчины и прочих загрязнений металлической щеткой.

Получению качественных сварных соединений при «горячей» сварке серого чугуна способствует общий или местный предварительный подогрев изделий до температуры 800 - 900°С. Общий подогрев можно осущест­вить в горне или с помощью сварочной горелки. Сварка выполняется нормально отрегулированным пламенем или с небольшим избытком ацетилена; мощность пламени берется из расчета 75—100 дм'/ч ацетилена на 1 мм тол­щины металла. Для уменьшения концентрации нагрева ядро пламени располагают от металла на большем расстоянии, чем при сварке стали.

Для получения в металле шва серого чугуна в качестве присадки используется чугун следующего состава: 3 - 3,6 С; 3,6 - 4,0% Si; 0,5 - 0,8% Mn; <0,08% S; 0.2 - 0,5% Р (состав марки Б по ГОСТ 2671 – для сварки с местным нагревом) или 3 - 3,6% С; 3 - 3,5% Si; 0,2 - 0,5% Р (состав марки А для сварки массивных деталей с общим подогревом). «Холодную» сварку тонкостенных отливок производят стержнями марки НЧ-1, для низкотемпературной газовой сварки толстостенных отливок используют стержни марки НЧ-2. Присадочный металл применяется в виде литых стержней диаметром 5 - 12 мм.

Связывание образующихся при сварке чугуна жидких окислов производится флюсами следующих составов: 1) бура плавленая 100%; 2) бура 56%, углекислый натрий 23%. углекислый калий 22%; 3) бура 50%, двууглекис­лый натрий 50%; 4) бура плавленая 23%, углекислый натрий 27%; азотнокислый натрий 50%. Наиболее активно чугун раскисляется четвертым флюсом. До образования ванны флюс насыпают рукой, а затем периодически вводят присадочным прутком.

Сварка обычно выполняется участками длиной 25 -50 мм. Сначала пламя направляют перпендикулярно поверхности ме­талла, а по мере его расплавления наклоняют до угла, опре­деляемого толщиной свариваемою чугуна. Расплавленный металл очищают от ярко светящихся частиц (различных неметалличе­ских включений) присадкой и флюсами, затем все сечение запол­няют расплавленный металлом присадки, применяя притирающие движения последней по дну ванны. После заполнения одного участка переходят к следующему. Сварку следует вести как можно быстрее, без перерывов, если они не вызываются местным перегревом спариваемого изделия. По окончании сварки деталей производится их замедленное охлаждение (при малых деталях в сухом, лучше подогретом песке).

 

Оборудование и материалы:

 

1) Пост ацетиленовой газовой сварки, оборудованный сварочной горелкой с наконечником №5.

2) Чугунные пластины толщиной 6…8 мм размером 150х60 мм с V – образной подготовкой кромок – 4 шт.

3) Чугунный присадочный стержень марки Б по ГОСТ 2671 диаметром 8 мм и длиной 400…450 мм.

4) Прокаленная бура или специальный флюс для сварки серого чугуна.

5) Листовой асбест или ящик с нагретым песком.

 

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить особенности и способы газовой сварки серого чугуна [ ], определить температуру и режим сварки образцов.

2. Установить первую пару образцов на сварочном столе с зазором в стыке 2…3 мм и прихватить их как показано на рис. 3.1. Нагреть пластины горелкой до температуры красного каления, нанести на кромки разделки буру, расплавив и разогнав ее по поверхности металла.

Рисунок 3.1. Схема прихватки пластин серого чугуна.

 

 

3. Настроить режим сварки, контролируя его по расходу ацетилена с помощью ротаметра, и произвести сварку пластин нормальным или науглероживающим пламенем (β_о = 0,95 – 1,1). В процессе сварки производить интенсивное перемешивание сварочной ванны концом присадочного стержня.

4. Медленно охладить сваренные пластины, плотно накрыв их асбестом или погрузив в ящик с нагретым песком.

5. Выполнить прихватку и сварку второй пары пластин, как указано в п. 2, 3. По окончании сварки быстро охладить сваренные пластины путем обдува их сжатым воздухом или кислородом от горелки со снятым наконечником.

6. Механическим способом произвести вырезку из пластин с медленным и быстрым охлаждением образцов для исследования твердости (микроструктуры). Приготовить макрошлифы.

Рисунок 3.2. Схема замера твердости на макрошлифах.

 

7. На приборе Роквелла произвести замеры твердости на макрошлифах как показано на рис. 3.2. Построить график распределения твердости по ширине сварного соединения, сделать заключение о влиянии режимов сварки на свойства сварного соединения.

Содержание отчета. Привести особенности сварки чугуна, выбор режимов предварительного подогрева и газовой сварки образцов, анализ степени закалки сварного соединения по результатам замера твердости.

 

Контрольные вопросы

 

1. В чем заключаются трудности газовой сварки чугуна и с чем они связаны?

2. Чем отличаются «горячий» и «холодный» способы сварки серого чугуна и когда они применяются?

3. Каковы параметры режима и особенности техники газовой сварки серого чугуна?

4. В чем преимущества газовой сварки чугуна?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: