Газовая сварка чугуна.
В предыдущих статьях я описал оборудование для газовой сварки и способы сварки. Но при сварке различных металлов очень много разных тонкостей и отличий. Поэтому просто необходимо описать сварку металлов по отдельности и поподробней и наверное начнём с чугуна, так как это достаточно хрупкий металл, но тем не менее он очень распространён, это и блок двигателя автомобиля, и цилиндры некоторых мотоциклов, да и просто тиски на вашем верстаке, на которых давно пора заварить пару трещин или сколов.
Сварка чугуна.
При газовой сварке чугуна, в основном восстанавливают деталь при ремонте, а именно заваривают трещины, раковины, или приваривают отколовшиеся части(например слесарные тиски из чугуна часто лопаются). Наиболее часто приходится сваривать изделия из серого (литейного чугуна). Разработано много способов сварки чугуна как газовой, так и электрической. Выбор наилучшего способа сварки определяется составом чугуна, конструкцией детали, условиями её работы и характером дефекта. При этом следует иметь ввиду, что газовая сварка серого чугуна является одним из наиболее надёжных способов, который позволяет получить наплавленный металл, по свойствам очень близкий к металлу чугунной детали. Это объясняется тем, что при газовой сварке происходит более длительный и равномерный нагрев и охлаждение свариваемой детали, чем при электро-дуговой сварке. Газовая сварка обеспечивает лучшие условия для графитизации углерода в наплавленном металле и делает менее вероятным появление в соседних со швом участках основного металла твёрдых зон отбеленного чугуна. Ну и наконец уменьшает внутренние напряжения в свариваемом металле и возможность образования трещин. Газовую сварку чугунных деталей следует производить с применением предварительного подогрева, общего или хотя бы местного.
Скос кромок(фаску) делаем V-образным, под углом 90°, а при толщине металла до 4 мм, скоса кромок не делаем. Кромки тщательно очищаем от масла, грязи и ржавчины металлической круглой щёткой, одетой на шлиф-машинку, и перед сваркой подогреваем пламенем горелки. В качестве присадочных прутков берём чугунные стержни диаметром 4,6,8,10,12 мм и длиной 400 — 700 мм. Стержни для сварки чугуна выпускают марок А и Б. Стержни марки А предназначены для сварки массивных деталей с подогревом. Стержни марки Б предназначены для сварки мелких деталей с местным подогревом, когда охлаждение детали после сварки происходит быстро, Поэтому в стержнях марки Б содержится больше кремния, который способствует графитизации углерода.
При сварке чугуна образуются окислы кремния, железа и марганца и для их удаления из сварочной ванны применяют флюс, состоящий из молотой прокаленной технической буры, или из смеси буры 56%, углекислого натрия(соды)22% и углекислого калия(поташа)22%. Так же хорошей раскисляющей способностью обладает флюс следующего состава: буры прокаленной 23%, соды 27%, и азотнокислого натрия 50%. Всё это можно найти в химических магазинах, или на предприятиях. При сварке пруток следует чаще погружать в флюс, ну и подсыпать флюс в сварочную ванну. Наконечник горелки выбираем мощностью 100 — 120 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла, выбор наконечника смотрим на рисунке 47 в этой статье.
Чугуны серый, ковкий и высокопрочный можно сваривать присадочной проволокой из латуни Л62, имеющей температуру плавления 850 — 900°, то есть ниже температуры плавления чугуна, которая равна 1100 -1250°С. Сварку можно вести без подогрева детали или с местным подогревом. Шов получается достаточно пластичный и прочный, так как латунь пластична и лучше чугуна сопротивляется растяжению и ударам. Чугунная деталь при этом способе сварки не подвергается сильному нагреву и поэтому в ней не возникают деформации и напряжения. Наконечник при сварке латунью берём с мощностью пламени 60 — 75 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Угол скоса кромок 70 — 80°, а состав флюса состоит из компонентов, которые очень легко найти : бура 70%, поваренная соль 20% и борная кислота 10%, но можно применять только буру или смесь буры и борной кислоты, взятых в равных количествах. Кромки чугунной детали не расплавляем, а только нагреваем до светло-красного каления, а затем их посыпаем флюсом и наплавляем латунь, которая облуживает кромки и вплавляется в чугун. После этого латунью постепенно заполняем весь шов, посыпая жидкий металл флюсом и перемешивая его концом присадочной проволоки. Наплавку ведём менее горячей частью пламени, держа ядро на большем расстоянии от ванны, чем обычно и направляя пламя преимущественно на присадочную латунную проволоку.
Лучше всего чугун смачивается расплавленной латунью при 700 -850°С, так как при более низкой температуре (600°С), наплавленный металл быстро застывает и содержащиеся в нём газы не успевают выделится, и это вызывает пористость шва. При температуре свыше 900°С происходит растворение железа в латуни и испарение из неё цинка, что также вызывает пористость наплавленного металла. Кроме того при этой температуре из чугуна выгорает графит, что ухудшает смачивание чугуна латунью. Для предупреждения испарения цинка, входящего в состав латуни, пламя должно иметь избыток кислорода до 30 — 40%. Если вы не сможете найти в продаже специальных чугунных прутков или латуни Л62, то для заварки трещин в чугунных деталях советую найти проволоку из электролитической красной меди, и использовать её при сварке. Прочность будет чуть меньше, так как медь сама по себе мягче латуни, но зато например для заварки трещины в чугунном блоке двигателя или для сварки отломанного ребра на цилиндре мотора, сварка медью самое то, особенно если деталь потом шлифануть и покрасить.
Хорошие результаты при низкотемпературной сварке чугуна даёт применение пропан-бутано-кислородного пламени и Советских горелок ГЗУ-2-62 или ГЗМ-2-62. Мощность пламени 60 — 70 дм³/ч пропан-бутана на 1мм толщины и при нормальном пламени. При толщине свариваемого металла 6 — 12 мм делаем V- образную разделку кромок без притупления, с зазором до 3 мм и углом скоса кромок 55°. Пруток держим под углом 30 — 35°, а угол наклона мундштука горелки 45° к поверхности металла. Предварительно зачистив кромки, нагреваем до 300 — 400°С , посыпаем флюсом и нагреваем до отпотевания — то есть до 820 — 860°С. В этот момент в пламя вводим покрытый флюсом пруток и, перемешивая его концом сварочную ванну, заполняем её металлом доверху, с небольшим усилением шва(горкой). Сварку ведём без перерыва, не давая остыть. При толщине металла 6 мм сварку ведём в один проход, а при 9 — 12 мм- в два прохода. При толщине металла 6 мм, номер наконечника горелки 5; при толщине 9 мм — номер наконечника 6 и при толщине 12 мм — номер 7. При этом способе получают металл наплавки со структурой мелкопластинчатого, равномерно распределённого графита. Наряду с пропаном, можно применять и другие газы-заменители6 природный, городской, нефтяной.
После сварки чугуна следует помнить, что чем дольше чугунная заваренная деталь будет остывать, тем лучше и прочнее будет сварочный шов. Поэтому советую после сварки чугунной детали, особенно массивной, следует позаботиться о медленном остывании детали(особенно зимой), например равномерно её нагревая пламенем горелки и постепенно это пламя уменьшая. Потратив на это немного времени и газа, вы будете уверенны, что шов будет прочным и на нём не появятся трещины, как бывает после быстрого остывания массивной детали.