Контрольная работа: Особливості та режими зварювання різних металів
Низьколеговані хромокремнемарганцеві сталі (хpомансиль). При газовому зварюванні цих сталей марганець, хром і кремній, які входять до їх складу, частково вигоряють, що спричинює появу в шві включень окислів, шлаків і непровару. Щоб запобігти цьому, зварювання провадять нормальним полум'ям, наконечником потужністю 75—100 дм3 /год ацетилену на 1 мм товщини металу. Окислювальне полум'я шкідливе, оскільки збільшує вигоряння хрому, кремнію і марганцю. Застосовують або маловуглецевий дріт Св-08 і Св-08А або легований Св-18ХГСА і СВ-18ХМА.
Зварювання провадять в один шар. Перед зварюванням листи попередньо прихвачують через 20—30 мм при товщині листів від 0,5—1,5 мм і через 40—60 мм при товщині 2 мм і більше. Прихватки розміщують на відстані 10—15 мм від краю листа або кута зварного з'єднання. Велике значення для якості шва при зварюванні цієї сталі мають старанна очистка і підгонка кромок, а також точне додержання зазора між ними, який повинен бути однаковим по всій довжині шва. Ці сталі при різкому охолодженні схильні до утворення тріщин у шві і біля нього. Тому після закінчення зварювання пальник треба відводити повільно, одночасно підігріваючи факелом полум'я метал кінцевої ділянки на площі радіусом 20—40 мм. Зварювання треба провадити якомога швидше, без перерв, не затримуючи полум'я на одному місці. Для зменшення жолоблення прихвачування і зварювання провадять від середини шва до його кінців.
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.