Особливості зварювання чавуну

Зварювання чавуну застосовують для усунення браку у чавунних виливках, під час ремонтних робіт (наприклад, при заварюванні тріщин у блоках циліндрів двигунів, у станинах верстатів і пресів), при виготовленні зварно-литих конструкцій з чавуну з кулястим графітом. Основні труднощі в таких роботах пов'язані з утворенням у зварному з'єднанні зони відбілювання − структур цементиту, які виникають внаслідок швидкого охолодження розплавленого чавуну, і появою в зв'язку з цим у зоні термічного впливу структур гартування (мартенситу, трооститу та ін.), що утворюються через швидке охолодження чавуну, нагрітого вище точки А_Сх (727 °С). Чавун з такими структурами дуже твердий і крихкий, його важко обробляти звичайним різальним інструментом, до того ж він дуже схильний до утворення тріщин. Тому основним завданням при зварюванні чавуну є виготовлення зварного з'єднання з однаковою твердістю металу шва і перехідних зон, яке не мало б тріщин і яке можна було б механічно обробляти.У практиці застосовують багато способів і прийомів зварювання чавуну, які можна поділити на три групи: гаряче, напівгаряче і холодне зварювання.

Гаряче зварювання виконують із попереднім і супровідним підігріванням усього виробу до 400...650 °С у горнах, печах або інших пристроях, які опалюють деревним вугіллям, коксом тощо. Найчастіше зварюють ацетиленокисневим полум'ям. Як присадний метал застосовують чавунні стрижні діаметром 5... 15 мм, які містять 3, 0...3, 5 % вуглецю і 3, 0...4, 6 % силіцію.

При виправлянні ливарних дефектів у важких товстостінних чавунних виливках або під час ремонту деталей, які потребують наплавлення значних об'ємів металу, застосовують також ручне або напівавтоматичне дугове і електрошлакове зварювання. У ручному зварюванні використовують чавунні електроди з покриттям, яке містить графіт, феросиліцій та інші компоненти. Напівавтоматичне зварювання виконуютьсамозахисним порошковим дротом або із захистом з вуглекислого газу. Для електрошлакового зварювання застосовують пластинчасті електроди з сірого чавуну. Після зварювання деталь повільно охолоджують разом із піччю або засипають сухим піском чи шлаком. Гаряче зварювання чавуну забезпечує найкращу якість зварних з'єднань без зон відбілювання і тріщин. Наплавлений метал після зварювання легко піддається механічній обробці. Цей спосіб застосовують при зварюванні найважливіших деталей, що мають складну форму (блоки циліндрів, станини та ін.).

Напівгаряче зварювання. При такому зварюванні деталь нагрівають тільки частково до температури 250...450 °С (переважно в місцях зварювання). Такий метод застосовують для деталей невеликої товщини і при невеликому об'ємі наплавлюваного металу. Зварюють ацетиленокисневим полум'ям і рідше − електродуговим способом вугляними електродами. Зварені деталі, як і при гарячому способі, засипають сухим піском або шлаком для повільного остигання.

Холодне зварювання чавуну здійснюють без попереднього підігрівання виробу. Для цього найчастіше використовують дугове зварювання сталевими електродами, електродами з кольорових металів (мідними, мідно-залізними, мідно-нікелевими), порошковим дротом.

Зварювання сталевими електродами застосовують під час ремонту неважливих деталей, які після зварювання не потребують механічної обробки. Більш складні і більш важливі деталі (станини і рами потужних дизелів, циліндрів газоповітродувних машин, станини верстатів, корпуси електродвигунів великої потужності тощо) ремонтують з установленням на різьбі по кромках деталей сталевих шпильок. Спочатку кільцеподібнообварюють шпильки, потім короткими валиками наплавляють усю поверхню кромок і, нарешті, заповнюють увесь об'єм, розчищений під шов. Зварюють електродами невеликого діаметра при малій силі струму так, щоб основний метал не встигав розігріватися.

Зварювання електродами з монель-металу (70 % нікелю, 30 % міді) застосовують, коли потрібно одержати м'який метал шва, що легко піддається механічній обробці.

Мідними, мідно-нікелевими і залізонікелевими електродами зварюють складні виливки з високоміцного чавуну в основному тоді, коли після зварювання потрібна механічна обробка.