Сварочная практика отчет 2

натрия; Мощность пламени не более 75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины. Пламя должно содержать небольшой избыток ацетилена.

5. 2, Сварка легированных сталей.

Легированные конструкционные стали отличаются от углеродистых дополнительным содержанием легирующих элементов: хрома, никеля, меди, вольфрама, молибдена, титана и др. Они подразделяются на три группы: низколегированные - с содержанием легирующих элементов до i%; среднелегированные - с суммарным содержанием легирующих элементов от 4 до 10% и высоколегированные - у которых содержание легирующих элементов более 10 %. -

При сварке низколегированных сталей происходят более значительные изменения свойств металла шва и околошовной зоны, чем при сварке углеродистых сталей. Вызвано это тем, что легированные конструкционные стали в подавляющем большинстве подвергаются термоупрочняющей обработке с целью повышения их прочностных показателей. Нагрев основного металла до высоких температур (до Ас3> при сварке приводит к разупрочнению стали под действием высокого отпуска с образованием структур троостита или сорбита отпуска. На участках, подверженных нагреву до температуры более Ас3, помимо отпуска происходят и процессы перекристал-

лизации. В этом случае большое значение имеет время пребывания металла при высокой температуре. Повышение мощности пламени сопровождается расширением зоны разупрочнения, что в свою очередь уменьшает скорость охлаждения стали, а следовательно, снижает объем неравновесных структур.

На участке перегрева стали в околошовной зоне возможно образование холодных трещин. Для устранения этих дефектов рекомендуется применять высокий отпуск при температуре 800...650°С. К группе низколегированных можно отнести стали 35Х, ЗОХГТ. ЗОХГСА, 30ХМА и др. Стали данной группы содержат повышенное количествоуглерода (.0,4%), а также

достаточное количество легирующих элементов, которые увеличивают склонность сталей к закалке.

Для снижения скорости охлаждения околошовной зоны и ликвидации гполне возможного образования трещин используют предварительный подогрев до 250... 350"С. Сварка выполняется нормальным пламенем, горелкой мощностью 75... 100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины. Необходимо производить тщательную зачистку и подгонку кромок. При резком остывании изделия возможно образование трещин, поэтому после сварки необходимо медленное охлаждение (периодический подогрев изделия пламенем горел-

- 55 -

ки). Сварку желательно выполнять в нижнем положении, в один слой, с минимальным количеством перерывов. Для сварки хромомапибденовых сталей применяют присадочную проволоку СВ-08ХНИ, СВ-18ХМА, Св-08ХМ и др.

Средне- и высоколегированные стали находят широкое применение в химической и пищевой промышленности, в энергетике и ряде других областей, где требуется придание материалам специальных свойств. Свариваемость этих сталей определяется их химическим составом. Необходимо помнить, что металл шва должен обладать томимо достаточных механических свойств еще и необходимыми специфическими свойствами, не снижающими работоспособности изделий. Последнее требование будет выполнено лишь в том случаю, если металл шва содержит в своём составе необходимое количество легирующих элементов, которые определяют его эксплуатационные характеристики. Поэтому при выборе присадочного материала необходимо стремиться, чтобы химический состав его не сильно отличался от химического состава свариваемой стат.

Большое содержание легирующих элементов в легированных сталях tiki. Сг, Ni, Mo, W) повьиает их склонность к закалке и образованию трещин. Большинство высоко легированных сталей обладают пониженной теплопроводностью и поэтому склонны к короблению.

Хромистые стали (08X13, 12X17, 08X177) с содержанием хрома до 18% для предупреждения излишнего перегрева и уменьшения деформации сваривают нормальным пламенем пониженной мощности (70 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины). Такая уменьшает возможность роста зерна, которая отрицательно сказывается на прочностных показателя* шва и околошовной зоны. Сварку рекомендуется производить с обязательным предварительным подогревом (200;.. 360*С), желательно как можно быстрее, без перерывов и

повторного нагрева одного и того *е места. В качестве присадочного материала применяются проволоки Св-04Х19Н9 и СВ-08Х19Н9Т. После сварки рекомендуется термообработка изделий по режиму, предусмотренному для данной марки стали (это может быть либо закалка с охлаждением на воздухе и последующим отпуском, либо отжиг с охлаждением в печи до 500... 600"С и последующим охлаждением на воздухе и т.п.). Однако быстрое охлаждение до комнатной температуры перед термической обработкой ведет к образованию мартенситных структур. Поэтому, во избежание образования трещин до начала термической обработки, рекомендуется.охладить сваренное изделие до 100...120°С, выдержать при этой температуре около двух часов (для завершения аустенитно-мартенситных превращений), и лишь затем поместить в печь для окончательной термообработки. Последу-

ющая термообработка имеет большое значение для повышения качества свариваемых изделий из высоколегированных сталей.

Аустенитные стали, имеющие значительное количество остаточного аустенита при комнатной температуре, имеют в своем составе элементы.

- 5 6 -

повышающие устойчивость аустенита. Такими элементами являются марганец

иникель.

,Широкое распространение получили хромоникелевые аустенитные стали типа 08Х18Н10Т и близкие ей по составу. Вызвано это высокой коррозионной стойкостью и высокими механическими свойствами данных сталей.

Хромоникелевые стали имеют низкую теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения, что вызывает повышенные деформация и коробление изделия. При газовой сварке наблюдается выгорание хрома и никеля, что снижает коррозионную стойкость стали.

Сварку хромоникелевых сталей следует проводить нормальным пламенем мощностью 70...75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины, с возможно большей скоростью. Присадочная проволока должна содержать небольшое количество углерода с обязательным присутствием титана или ниобия (СВ-08Х19Н9Т или СВ-07Х19Н10Б). Для лучшего отвода тепла при сварке рекомендуют применять медные подкладки. При сварке рекомендуют применять флюсы: плавиковый шпат (CaFz) - 80%, ферротитан (FeTi) - 20%; бу-

ра - Ма^ВдО? - 50%, борная кислота - Н3В03 - 50%. Флюс разводится водой или жидким стеклом и наносится на свариваемые кромки за 3 5... 20

минут до сварки с обеих сторон. После сварки остатки флюса удаляются горячей водой. Рекомендуется термообработка сваренного изделия (нагрев до 1050... 1100°С с последующим охлаждением в воде). Газом свариваются только тонкостенные конструкции (до 2 мм). Хромоникелевые аустенитные стали с повышенным содержанием углерода (с 0,5%) не свариваются газом, так как при сварке происходит образование карбидов хрома по границам зёрен, что вызывает интеркристаллитную коррозию.

5.3. Сварка чугуна.

Чугун - железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2,34 до 6.7%. Газовой сваркой можно сваривать все виды чугунов. В промыш-

ленности широко применяется серый чугун. В нем углевод частично связан и находится в виде цементита (Fe3C), а большей частью находится в свободном состоянии в виде дисперсных пластин. В белом чугуне весь углерод связан и находится в виде цементита. Белый чугун очень хрупок и имеет высокую твёрдость. Чем выше скорость охлаждения чугуна после нагрева, тем больше в нём цементита, который делает чугун более хрупким. Замедленное охлаждение способствует распаду.цементита с выделением свободного углерода (образуется серый чугун).

При сварке происходит выгорание углерода и кремния, что приводит к отбеливанию чугуна - его охрупчиванию. Быстрая скорость охлаждения чугуна после сварки способствует образованию цементита, а это ведет также к охрупчиванию. Низкая температура плавления (1347... 1250"С) и

- 57 -

быстрый переход в твердое состояние (малый интервал кристаллизации) затрудняют выход газов при сварке, а это приводит к пористости металла шва. По этим причинам сварку чугуна необходимо вести с предварительным подогревом до 300.. . 400°С. После сварки детали должны медленно остывать. Сварку чугуна, из-за его жидкотекучести рекомендуется выполнять только в нижнем положении нормальным пламенем мощностью 300...120 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины. Опытные сварщики могут выполнять наклонные и даже вертикальные швы методом наращивания снизу вверх. Для обеспечения требуемой формы наплавки при необходимости свариваемый участок формуют угольными графитовыми пластинами; плитками из огнеу-

порных материалов или формовочными смесями. После сварки горелку рекомендуется отводить медленно, подогревать пламенем рядом расположенные участки. Место сварки следует засыпать песком или укрыть листовым асбестом, т.е. создать условия для замедленного охлаждения. В качестве присадочного материала применяют специальные чугунные прутки: НЧ-1 - для сварки тонкостенных конструкций; НЧ-2 - для сварки толстостенных конструкций; БЧ и ХЧ - для наплавки износостойких слоев. При сварке рекомендуется непрерывно перемешивать металл ванны прутком для облегчения выхода газов и в результате снижения пористости. Сварку необхо-

димо вести с возможно большей скоростью. Для связи выделяющихся в ванне оксидов (FeO и SiOg) и выделения их в шлак применяют флюсы: а) бура - NagB407 - 300%; б) бура - 56%, углекислый калий - КгС03, - 22%. углекислый натрий - Na^CO-) - 22% и другие.

При сварке чугуна в качестве присадки с успехом может применяться латунная проволока Л63. Температура плавления латуни (805°С) ниже температуры плавления чугуна и чугун при таком процессе не плавится. При такой сварке (данный процесс называется пайкосваркой чугуна) применяют пламя малой мощности (60...70 дм3/ч) и используют различные флюсы:

а) буру - 100%; б) буру - 80%, борную кислоту - 80% и другие. Процесс не исключает возможность подогрева детали, что облегчает выполнение работ при исправлении дефектов на толстостенных изделиях.

При пайкосварке в качестве присадочного материала используют также чугунные прутки диаметром 6... 8 мм марок УНЧ-2и СТФЧ-2 с Флюсом МАФ-1 (состав; бура плавленная - 33%, сода кальцинированная - 12%. селитра натриевая - 27%, оксид кобальта - 7%, фтористый натрий - 12,5%, фторцирконат калия - 8,5%). Флюс наносится на разделанную поверхность после нагрева её до 300...400вС. Процесс осуществляется при нагреве основного металла не выше 7СЮ... 800°С. Металл наплавляют отдельными каплями, которые, попадая на основной металл, отдают ему часть своей теплоты, повышая температуру лишь его поверхностного слоя. Взаимодействуя с флюсом и пламенем, капля затем легко растекается тонким слоем по наплавляемому участку.

-щ -

5.4.Сварка цветных металлов.

5.4.1.Сваррса меди.

Впромышленности используют медь различных марок. Температура плавления меди 1083°С. Медь при обычных температурах инертна, однако при нагреве она сильно взаимодействует с кислородом, серой, фосфором и галогенами, с водородом образует неустойчивый гидрид СиН, с углеродом

~ацетиленистую медь Cu2Cg (взрывчатую), с азотом не реагирует. Свариваемость меди существенно зависит от наличия в ней примесей свинца, серы и кислорода. Эти элементы образуют по границам зёрен легкоплавкие эвтектики, которые способствуют разрушению ьзделия при высоких темпе-

ратурах. К тому же медь при наличии в ней чей меди (Cuz0) подвержен на водородной болезни, суть которой состоят в том, что в присутствии водорода происходит выделение в меди паров воды (Cu20 + Н2 = Нг0 + 2Сц), сопровождающееся появлением трещин и пор.

Высокая тепло- и тепературопроводность меди приводит к тому, что при ее сварке имеют место значительные скорости охлаждения сварочной

ванны, снижения времени пребывания сварочной ванны в жидком состоянии. Высокая теплопроводность требует применения горенок большой мощности. При сварке толстостенных конструкций (более 10 мм) рекомендуется сварку производить двумя горелками, одна из которых мощностью 180.. .300

дм3/ч ацетилена производит подогрев изделия или места сварки на нём, а вторая горелка мощностью в «100 дм3/ч служит непосредственно для сварки. Мощность пламени горелки устанавливают из условия 150...200 дм3/ч ацетилена на 1 мм свариваемой толщины, Медь имеет высокую жидкотекучесть, поэтому еб сварку предпочтительнее вести в нижнем положении.

Она имеет большой коэффициент линейного расширения, поэтому с целью снижения деформаций рекомендуется выполнять сварку в кондукторе.

Для сварки меди используют нейтральное ацетилено-кислородное пламя- & - 1... 1,5. Пламя заменителей ацетилена непригодно из-за его окислительных свойств и малой тепловой мощности. Сварку рекомендуется проводить быстро, чтобы избежать перегрева, а следовательно и образования трещин. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 8... 6 мм от поверхности ванны и не касаться расплавляемого металла. Для лучшего использования тепла мундштук располагают почти вертикально. Прихватка деталейдарекомендуется, так как повторный перегрев, как правило, вызывает пористость и приводит к образованию трещин. По этой же причине не используется многослойная сварка. В качестве присадки рекомендуется применять специальные проволоки, содержащие раскислитеда ( Si, Мп по 0,2.. 0,3%), а также прутки с добавками олова и серебра (до 1%). которые снижают температуру плавления присадочного материала. Марки право-

59 -

локи MCpj или медные проволоки марок МО и Ml. Диаметр присадочной проволоки выбирают от толщины свариваемых изделий (Табл. 5.1.),

Таблица 5.1.

Т ; 1 Толщина меди,мм (до 3, 5 j 1, 5... 2, 514|«'2, 5.. 8 8. . 35(более 151

Сварку ведут в один проход левым способом, с усилением шва больше, чем обычно, для того чтобы из него вывести поры. После сварки шов рекомендуется проковывать: при толщине листов до 4 мм в холодном состоянии, при больших толщинах - при температуре 500.. 600°С. Для придания соединению после проковки высокой вязкости шов и прилегающую к нему зону основного металла нагревают до 550...600°С и Охлаждают в воде.

При сварке меди используют флюс (Табл.5,2.), на-юсимый на зачищенные и обезжиренные кромки на ширину 10...15 мм с обеих сторон. Дополнительно его также вносят в сварочную ванну нагрет мм присадочным прутком.

также железо, алюминий,кремний, никель и другие компоненты, но основной легирующий элемент - цинк. Температура плавления латуней зависит от содержания цинка и колеблется в пределах 890.,.940°С. Meдно-цинко- вый сплав с содержанием цинка менее 20% называется томпак (температура плавления до 30701)С).

- 60 -

Основными трудностями при сварке латуни являются ее высокая теплопроводность, склонность к поглощению газов расплавленным металлом сварочной ванны, приводящая к образованию пор и трещин, и интенсивное испарение из сплава цинка (температура испарения 906°С). Уменьшить испарение цинка при сварке можно за счет использования окислительного пламени (соотношение ацетилена и кислорода в смеси & - 1,3...1,4), при котором на поверхности сварочной ванны образуется тонкая пленка оксидов, препятствующая выходу цинка из расплавленного металла.

При сварке мощность пламени горелки устанавливают из расчёта 100... 120 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого изделия. Чрезмерная мощность пламени может вызывать усиленное выгорание цинка и, как следствие, появление в шве пор. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 10...15 мм от жидкой ванны, причём, пламя направляют преимущественно на присадочную проволоку. Для удаления оксидов меди и цинка применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди.

В качестве присадочного материала применяют проволоку или прутки, диаметры которых выбираются в зависимости от толщины свариваемого металла (Табл.5.3.). Области применения некоторых марок присадочного материала приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3.

- 61 -

Сварку выполняют левым способом в нижнем положении. Хорошие результаты дает применение проролоки, содержащей 0,2. ..О,5 % Si, 62 % Си, остальное Zn, Она обеспечивает получение чистой ванны, плотного металла.шва и минимальное испарение цинка. Сварку рекомендуется вести односторонним швом без вторичных нагревов. Для снятия остаточных напряжений в шве применяют низкотемпературный отжиг при температуре 270...300°С. После сварки для повышения плотности и прочности наплавленного металла шов.подвергают проковке. Проковка шва рекомендуется с последующей термической обработкой (при содержании меди более 60% про-

ковку выполняют при комнатной температуре, а при содержании меди менее 60% - при температуре 600°С). После проковки рекомендован отжиг при температуре 600...650°С с последующим медленным охлаждением.

Техника сварки изделий из латуни газами-заменителями ацетилена такая же, как и при использовании ацетилена (моврюсть пламени принимают из расчета 60...75 дм3/ч пропана на 1 мм толщины изделия при э - 3,8. ..4,5).

5. 4.3. Сварка бронзы.

*

Бронза представляет собой сплав меди, содержащий не более 4...5% цинка.Главными легирующими компонентами бронз явлются алюминий, марганец, кремний, бериллий, олово, хром. Бронзы могут иметь и сложный состав при легировании сразу несколькими компонентами: например, бронза Бр. КМцЗ-З содержит 3% Si и 1% Мп, бронза Бр. 0Ф6,5-0, 4 - 6 , 5% Sn и 0,4% Р, бронза Бр. 0ЦС4-4-4 - 4% Sn, 4% Zn, 4% Sb {наличие в составе бронзы, мышьяка или свинца ухудшает их свариваемость).

Газовую сварку бронз применяют при ремонте изделий, исправления брака литья, .наплавки поверхности детали, работающих на трение и др..

Основным затруднением при сварке бронз является выгорание легирующих примесей, что приводит к пористости металла шва.

Температура.плавления оловянистых бронз находится в интервале 900...1050"С. Сварку оловянистых бронз выполняют строго нормальным пламенем. Избыток кислорода в смеси вызывает выгорание олова. Избыток горючего приводит к возникновению пористости в металле шва. Мощность пламени горелки устанавливают из расчета 300...320 дм3/ч ацетилена на 1 мм свариваемой толщины. Бронза очень жидкотекуча. Поэтому ей сварку производят в нижнем положении. Рекомендуется использовать подкладки из асбеста, графита или огнеупорной глины для предупреждения вытекания

металла. Ядро пламени располагается на расстоянии 8... 10 мм от поверхности ванны для снижения выгорания олова (температура плавления олова - 232*С). При сварке рекомендуют применять подогрев до 500...600*0.

- 62 -

В качестве присадочного материала применяют бронзовые прутки, близкие по химическому составу к основному металлу. Фосфор является хорошим раскислителем, по этой причине рекомендуют применять присадочные прутки из бронзы Бр. 0Ф6,5-04. Флюсы при сварке применяют те же, что и при сварке меди.

После сварки детали подвергают термической обработке (отжиг при 750°Сс последующим охлаждением до 600...650°С и окончательным охлаждением в воде).

Сварку алюминиевых бронз выполняют нормальным пламенем. Главная трудность - окисление апюминия с образованием на поверхности сварочной ванны тугоплавкой оксидной пленки, препятствующей сплавлению. Мощность пламени горелки при сварке по расходу прин;г:.йт 100... 150 дм3 /ч ацетилена на 1 мм свариваемой толщины. Присадочный материал - прутки того же состава, что'и основной металл. Флюс тот же, что и при сварке меди. При повышенном содержании алюминия (до 11%) рекомендуют более активные флюсы (Табл. 5. 4.).

Таблица 5.4. Флюсы для сварки алюминиевых бронз.

Сварку кремнистых бронз выполняют нормальным пламенем. Мощность пламени такая же, как и при сварке алюминиевых бронз. Присадочный металл по составу должен соответствовать основному металлу. Флюсы при-

меняют те же, что и при сварке меди и латуни. Эти бронзы хорошо свариваются ; иногда их можно сваривать и без флюса, так как в их состав входят сильные раскислители - кремний и марганец.

Сварка хромистых бронз, например Bp, Х0,5, а также берилиевых

бронз не вызывает осложнений и выполняется теми же приемами (и режимами), что и сварка алюминиевых и кремнистых бронз. Оксиды хрома и осо-

- 63 -

бенно оксиды берилия токсичны, поэтому при сварке следует обеспечивать хорошую вентиляцию и защиту оператора-сварщика.

5.4.4.Сварка алюминия и его сплавов.

Впромышленности и строительстве наиболее часто используют сплавы двух групп алюминия:

1. Литейные для отливок фасонных деталей сложной конфигурации (сплавы системы Al-Si, Al-Mg, Al-Cu и др.). В практике сварки приходится иметь дело с алюминиево-марганцовистыми сплавами типа AM, алюми- ниево-магниевыми АМг, алюминиево-медными типа Д (дуралюмин)и алюмини- ево-кремниЬтыми типа АС (силумин). Большинство из них могут быть упрочнены термообработкой.

2. Деформируемые для изготовления деталей различными методами обработки давлением, в свою очередь подразделяемые на упрочняемые и неупрочняемые термообработкой. К деформируемым относятся алюминиево-мед- ные типа Д (дуралюмин), сплав В95 относится к наиболее прочным алюминиевым сплавам (кроме А1 содержит 2% Си, 2,5% Mg, 0,5% Мп, 6% Zn, 0,15

Сг, 0,5% Si, 0,5% Fe), ковочные сплавы (для горячей обработки давлением) маркируются АК.

Основные трудности сварки алюминия и его сплавов вызываются низкой температурой плавления (658°С), высокой теплопроводностью, сильной окисляемостью с образованием тугоплавких оксидов, сложностью визуального определения степени нагрева (при нагревании и плавлении алюминий не изменяет своего цвета), большой литейной усадкой и хрупкостью при температурах 400...500°С. Оксидная пленка на поверхности алюминия сильно затрудняет процесс сварки, ев удаляют перед сваркой механически или травлением в щелочах.

При подготовке деталей под сварку со свариваемых кромок устраняют поверхностные загрязнения. В качестве растворителей применяют уайт-спирит, технический ацетон, растворители РС-1 и РС-2. Обезжирива-

(NagCOg), 25... 30 жидкого стекла (NagSi03) при температуре 60... 70°С и времени обработки 4...5 мин. Затем удаляют пленку оксидов» образовавшуюся в результате длительного хранения деталей. Пленку удаляют металлической щёткой или шабрением. После зачистки кромки вновь.обезжиривают растворителем. Продолжительность хранения обработанных таким образом заготовок до начала сварки не должна превышать 2... 3 ч.