Сварка чугуна

Чугун — сплав железа с углеродом (свыше 2,11–2,14%), в котором обычно содержатся также кремний (до 3%), марганец (до 1%), сера, фосфор, а также могут присутствовать легирующие добавки — хром, никель, ванадий, алюминий, магний и др. Сам по себе чугун является остаточно хрупким материалом с низкими прочностью, твердостью и пластичностью.

Исходя из количества цементита и формы графита чугуны подразделяются на следующие виды:

• Белый
• Серый
• Ковкий
• Половинчатый
• Высокопрочный чугун

В зависимости от структуры чугуны классифицируют на высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие. По степени легирования чугуны подразделяют на простые, низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов), среднелегированные (2,5 ... 10 % легирующих элементов) и высоколегированные (свыше 10 % легирующих элементов).

Свариваемость чугуна

• Чугун обладает плохой технологической свариваемостью по следующим причинам:
• Быстрое охлаждение сварного шва и околошовной зоны приводит к возникновению отбеленных участков, что значительно затрудняет последующую механическую обработку металла
• При неравномерном нагреве и охлаждении чугуна высока вероятность появления трещин в сварном шве и околошовной зоне
• Затруднены процессы удержания расплавленного металла от вытекания, а также формирования шва
• По причине интенсивного выделения газов из жидкой сварочной ванны, продолжающегося и на стадии кристаллизации, в сварном шве могут образовываться поры
• На поверхности сварочной ванны могут образовываться тугоплавкие оксиды, приводящие к непроварам.

Однако сварка металла весьма распространена при ремонте чугунных изделий, для исправления брака чугунного литья, а в некоторых случаях при изготовлении сварно-литых конструкций.

Способы сварки чугуна

Сварка чугуна может выполняться покрытыми или угольными электродами, порошковой проволокой, оборудованием для газовой сварки и другими способами.

Важным способом борьбы с образованием отбеленных и закаленных участков, а также возникновением трещин является предварительный подогрев свариваемой детали. В зависимости от температуры предварительного подогрева различают следующие виды сварки металла:

• Горячая сварка. Температурой предварительного подогрева составляет 600–650°C
• Полугорячая сварка. С температурой предварительного подогрева до 400–450°C
• Холодная сварка. Не требует предварительного подогрева

Горячая и полугорячая сварка чугуна используются в случаях, при которых требуется получение в металле шва чугуна со свойствами, близкими к свойствам основного металла детали. Предварительный подогрев изделия до температуры 600–650°C при горячей сварке чугуна создает условия для сравнительно равномерного нагрева и более медленного охлаждения металла после сварки, что обеспечивает графитизацию чугуна (выделение углерода в виде графита) и предотвращение его выделения в виде цементита.

При полугорячей сварке чугуна улучшение графитизации металла достигается за счет введения в зону сварки графитизирующих веществ (кремния, титана, алюминия) и предварительного подогрева изделия с меньшей температурой, чем при горячей сварке.

Холодная сварка чугуна выполняется в случаях, когда чугун в металле шва не предусмотрен, и может применяться в ряде случаев, когда в металле шва требуется получить чугун — с использованием графитизирующих веществ при незначительных или средних по размеру дефектах, при несквозных дефектах или сквозных дефектах небольшой протяженности и глубины.