Яндекс.Метрика

Главная>>Сварка чёрных металлов>>Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна, её особенности

Холодная сварка чугуна - это один из основных способов сварки чугунных изделий, наряду с полугорячей и горячей сваркой чугуна. Данный вид сварки получил название "холодной" из-за, того, что перед сваркой не выполняется предварительный подогрев свариваемых деталей, в отличии от горячей и полугорячей сварки.

Холодную сварку чугуна применяют в тех случаях, когда нет возможности выполнить предварительный подогрев по каким-либо причинам, например, из-за слишком больших габаритов свариваемых изделий, или из-за особенностей их конструкции.

Существуют разновидности сварки с завёртышами и без завёртышей. Можно выполнять сварку чугуна электродами из низкоуглеродистой стали с защитными покрытиями и без них. Применяются, также другие электроды (чугунные, никелево-медные и др.).

Холодная сварка чугуна низкоуглеродистыми электродами

При сваривании чугунных деталей низкоуглеродистыми электродами без защитного покрытия, качество сварки получается невысоким. Химический состав наплавленного металла получается неоднородный. Верхние слои по составу сходны с углеродистой сталью, а нижние, обогатившись углеродом, сходны с чугуном. При холодной сварке происходит быстрый отвод тепла от горячего наплавленного металла к холодным свариваемым деталям. Это становится причиной отбеливания наплавленного металла и закалку чугуна в зоне термического влияния. В результате этого твёрдость в этих зонах сильно увеличивается.

При холодной сварке чугуна низкоуглеродистыми электродами без защитного покрытия, прочность наплавленного металла в два раза превышает прочность самого чугуна. Поэтому, при сварке чугуна такими электродами, толщина наплавленного металла должна быть не менее, 50% от толщины свариваемой чугунной детали. Это необходимо для обеспечения прочности сварного соединения.

Учитывая большую разность, в усадке чугуна и стали, при использовании низкоуглеродистых электродов не следует допускать больших объёмов наплавленного металла.

Применение специальных шпилек при холодной сварке чугуна

При холодной сварке чугуна часто происходит отслаивание металла сварного шва от основного металла. Таким образом, зона сплавления является самым слабым местом сварного соединения. И для того, чтобы разгрузить её от нагрузок, которые появляются при охлаждении и усадке сварного шва, используют специальные шпильки (завёртыши), изготовленные из стали.

Выступающая часть завёртышей заваривается со всех сторон, по контуру и затем полностью сваривается со всей массой наплавленного металла. При воздействии нагрузки на сварное соединение, большая её часть будет передаваться на основной металл через завёртыши, а не через сварной шов. Таким образом, сварной шов становится защищённым от воздействия чрезмерных нагрузок и более долговечным.

Если холодная сварка чугуна производится с завёртышами, то необходима тщательная очистка сварных кромок от загрязнения и масляных плёнок. При наличии литейных корок, их необходимо удалить вручную, или с помощью механической обработки.

Если толщина свариваемых деталей не превышает 12мм, подготовка фасок под сварку не обязательна. В случае большей толщины стенки, выполняют разделку сварных кромок под углом 80-90°. В зависимости от условий сварки, форму разделки выполняют V-образную, или X-образную.

В случае, когда наплавленный металл не должен выступать за пределы детали, применяют специальную форму разделки, см. чертёж:

Холодная сварка чугуна

Если применяется V-образная форма разделки, то глубина фаски принимается из расчёта 0,5-0,7 толщины свариваемых деталей. При X-образной разделке, сварка получается наиболее экономичной, а при отсутствии разделки - наименее экономичной.

Выбор количества шпилек и их диаметра при холодной сварке

Диаметр шпилек для холодной сварки зависит от толщины свариваемых деталей. При этом, их диаметр не должен быть более 16мм. При толщине свариваемых кромок до 10мм, рекомендуются завёртыши диаметром 6мм. Если толщина деталей находится в пределах от 10 до 20мм, применяют завёртыши диаметром 10мм. При большей свариваемой толщине, диаметр рекомендуется выбирать по таблице, представленной ниже.

При холодной сварке чугуна с ввёртышами, они должны возвышаться над свариваемыми поверхностями на расстояние 0,5-1,0 от их диаметра, но, не более, чем на 12мм. Если они размещаются внутри фасок, то высота возвышения не должна превышать 6-8мм. Завёртыши необходимо плотно закручивать в приготовленные резьбовые отверстия свариваемых деталей.

Количество шпилек и их диаметры можно подобрать по следующим таблицам:

Диаметр шпильки, мм
Площадь одной шпильки, мм2
Количество шпилек в ряду на 100мм длины шва
Площадь шпилек одного ряда на 100мм длины шва, мм2
Односторонняя наплавка
Двусторонняя наплавка
6
16,7
4
66,6
133
10
49,2
2,5
123
246
12
71,8
2
144
288
12,5
78,4
2
158
316
14
98,9
2
198
396
16
137,3
2
275
550
18
173
2
346
692

Количество, диаметры, размещение шпилек и другие параметры, в зависимости от толщины свариваемых (или ремонтируемых) изделий:

При односторонней сварке без фасок:

Толщина свариваемых (ремонтируемых) деталей, мм
Диаметр шпилек, мм
Количество рядов шпилек
Расстояние между центрами шпилек в одном ряду, мм
Расстояние между центрами шпилек в соседних рядах, мм
Глубина завёртывания шпилек, мм
Толщина наплавки, мм
Диаметр электродов, мм
Сила тока, А
Снижение прочности сварного шва, относительно прочности чугуна, %
по первой линии шпилек
по второй линии шпилек
10
6
2
25
12
9
6
-
4
150
21,6
15
10
2
40
20
15
8
-
4
150
25
20
10
3
40
20
15
10
7
5
220
18,8
25

12

10

2

1

50

40

25

20

18

15

12
8
5
220
15
30

12

10

2

2

50

40

25

20

18

15

16
12
5
220
12,5
35

14

12

10

1

1

2

50

50

40

30

25

20

20

18

15

18
14
5
220
10,7
40

12

10

2

3

50

40

25

20

18

15

20
15
6
320
9,3
40

14

10

3

1

50

40

30

20

20

15

20
15
6
320
9,3
45

14

12

10

1

3

1

50

50

40

30

25

20

20

18

15

22
16
6
320
8,3
45

16

12

10

2

1

1

50

50

40

30

25

20

24

18

15

23
16
6
320
8,3
50

14

12

10

2

2

1

50

50

40

30

25

20

24

18

15

25
20
6
320
7,5
50

16

10

3

1

50

40

30

20

24

15

25
20
6
320
7,5

При односторонней сварке с фасками:

Толщина свариваемых (ремонтируемых) деталей, мм
Диаметр шпилек, мм
Количество рядов шпилек
Расстояние между центрами шпилек в одном ряду, мм
Расстояние между центрами шпилек в соседних рядах, мм
Глубина завёртывания шпилек, мм
Толщина наплавки, мм
Диаметр электродов, мм
Сила тока, А
Снижение прочности сварного шва, относительно прочности чугуна, %
по первой линии шпилек
по второй линии шпилек
20
10
3
40
20
15
10
-
5
220
18,8
25

12

10

2

1

50

40

25

20

18

15

12
7
5
220
15
30

14

10

1

2

50

40

30

20

20

15

15
5
5
220
12,5
30

12

10

2

2

50

40

25

20

18

15

15
11
5
220
12,5
35

14

10

2

2

50

40

30

20

20

15

17
12
5
220
10,7
40

14

10

3

1

50

40

30

20

20

15

20
15
6
320
9,3
40

16

14

10

1

1

2

50

50

40

30

30

20

24

20

15

20
11
6
320
9,3
40

16

10

2

2

50

40

30

20

24

15

20
11
6
320
9,3
45

16

14

10

1

2

1

50

50

40

30

30

20

24

20

15

23
15
6
320
8,3
50

16

10

3

1

50

40

30

20

24

15

25
18
6
320
7,5

Схожие параметры будут и в случае применения двусторонней сварки.

Технология холодной сварки чугуна с завёртышами

Диаметр электродов для сварки следует выбирать, в зависимости от толщины свариваемого металла. При толщине деталей до 10мм применяют электроды диаметром до 4мм. При большей свариваемой толщине, первые валики наплавляют электродами диаметром 4мм, а последующие - электродами с диаметром 5 и 6м.

При сварке недопустим перегрев свариваемых деталей. Температура нагреваемых деталей должна быть такой, чтобы на расстоянии 100мм от только что наплавленного металла, деталь можно было бы, не обжигаясь, держать рукой.

Начинать сварку необходимо с наплавления валиков по кругу ко всем установленным ввёртышам. Но, при этом, не сваривать все подряд ввёртыши, следует делать это выборочно, чтобы исключить перегрев деталей. Кроме того, холодная сварка чугуна низкоуглеродистыми электродами, с применением завёртышей, обязательно должна выполняться с перерывами. Перерывы необходимы для охлаждения деталей.

Лучше всего будет выполнять сварку нескольких сварных соединений одновременно, переходя от одного к другому. Таким образом, сварные соединения в перерывах между переходами сварщика, будут успевать охлаждаться. Крайние ряды завёртышей привариваются круговыми швами после того, как весь участок будет заварен.

Если наплавка производится в несколько слоёв, то направление выполнения валиков в смежных слоях должно быть разным. И валики, находящиеся на разных уровнях, должны пересекаться совместно под тем, или иным углом.

Дополнительные материалы по теме:

(c) taina-svarki.ru
Публикация материалов сайта в интеренете возможна только при указании активной ссылки на сайт taina-svarki.ru Использовать картинки возможно только при сохранении на них доменного имени taina-svarki.ru. Автор в