Sudarea prin sudură a pieselor din oțel și fontă
Sudarea prin sudură a pieselor din oțel și fontă
Oțelul poate fi împărțit în mod condiționat, în condiții bune, satisfăcătoare, limitate și slab sudate. Spre deosebire de oțelurile sudate bine, restul necesită utilizarea unor metode tehnologice suplimentare și adesea complexe. În cazul celor slabe sudate, chiar dacă aceste condiții sunt îndeplinite, nu este întotdeauna posibilă obținerea unei îmbinări sudate de calitate.
Sondabilitatea oțelului depinde în mare măsură de compoziția sa chimică. Dintre elementele care sunt întotdeauna prezente în oțel, carbonul are efectul cel mai semnificativ asupra proprietăților sale. Cu o creștere a conținutului de carbon, rezistența oțelului crește, dar plasticitatea și sudabilitatea scad brusc. Oțelul care conține mai mult de 0,3% carbon are o capacitate redusă de sudabilitate, comparativ cu carbonul redus (0,15-0,20% carbon). O creștere suplimentară a nivelului de carbon conduce la formarea de structuri fragile în zona adiacentă cusăturii și la apariția fisurilor.
Pe lângă compoziția chimică, sudabilitatea este influențată de structura și contaminarea metalelor cu incluziuni și gaze nemetalice. Prezența incluziunilor și a gazelor nemetalice depinde de metoda de producție, iar structura - de tratamentul termic, rigiditatea structurii și așa mai departe.
Fonta este un aliaj de fier cu carbon. Conține mai mult de 2 procente de carbon, precum și impurități: siliciu 1,6-2,5 procente, mangan 0,5 -1,0 procente, sulf la 0,12 procente, fosfor la 0,8 procente. Fierul industrial, din care sunt fabricate piese, conține 2,5 până la 4,5% carbon.
Atât în procesul de sudare cât și în timpul răcirii în zonele adiacente sudurii, precum și în cusătura în sine, pot apărea crăpături. Ele sunt formate ca urmare a proprietăților plastice din fontă sunt foarte mici, iar în procesul de încălzire se apar tensiuni interne mari. Arderea siliciului în timpul sudării, precum și răcirea rapidă a bazinului de sudură, ajută la producerea de zone albite care pot apărea atât în metalul de bază adiacent la cusătura de sudură, cât și în cusătura în sine. Duritatea ridicată și fragilitatea acestor zone contribuie la formarea fisurilor și, de asemenea, complică prelucrarea ulterioară a zonelor sudate.
Eroarea intensivă a carbonului face ca cusatura de sudură să fie poroasă. Formarea porozității este de asemenea afectată de tranziția rapidă a fontei la răcire din starea lichidă în stare solidă, deoarece gazele nu au timp să se separe.
Elementele din fontă, care au funcționat mult timp la temperaturi ridicate, practic nu pot fi sudate. Acest lucru se datorează faptului că, sub influența temperaturilor ridicate, carbonul și siliciul sunt oxidate, iar fonta devine foarte fragilă. Fierul cu carbon oxidat și siliciu se numește ars.
Soldabilitatea fontei depinde, de asemenea, de structura sa. Fonta turnată cu o structură cu granulație fină este sudată mult mai bine decât cu granulația grosieră.
Comparând materialele - oțel și fontă, putem concluziona că atunci când sunt sudate împreună, calitatea îmbinării este cea mai afectată de fontă.
În funcție de complexitatea configurației și de condițiile de prelucrări ulterioare, piesele din fontă sunt sudate fie fără încălzire (sudare la rece), fie cu încălzire preliminară și auxiliară a piesei, sudare comună (sudare la cald) sau locală (sudură semi-fierbinte).
Dacă piesa de prelucrat care urmează a fi sudată este fixată într-o singură direcție și elementele de fixare pot fi ușor separate, în acest caz numai elementele de fixare sunt încălzite. Încălzirea se face doar atât de mult încât aceste elemente se extind în aceeași măsură ca și în cazul sudării. De obicei, în acest scop, este suficientă încălzirea la o temperatură de 500-600 °. Această temperatură trebuie menținută pentru întregul proces de sudare.
Încălzirea locală se realizează prin arzătoare, lămpi de lipit, cărbune etc. Dacă locul de sudură este fixat de metalul de bază din toate părțile, atunci în acest caz este necesar să se încălzească întreaga parte sudată la o temperatură de 600-800 °. Cu o singură reparație, încălzirea se efectuează în cuptoare termice speciale sau în dealuri. În cazul în care astfel de cuptoare nu sunt disponibile, suduri temporare sunt construite la locul de sudură. Când piesele de încălzire (atât în general și cu locale), trebuie să se asigure că toate părțile produsului este încălzit și răcit, în același timp, și cel mai important - treptat.
Dacă în locul sudării datorită configurației pieselor sudate nimic nu împiedică dilatarea, este posibil să se aplice cu succes sudarea la rece a fontei, fără încălzire. (Această metodă a fost spusă în numărul 6 al revistei noastre pentru anul 1962.) Aici vom lua în considerare și alte metode care ar fi utile pentru sudarea în comun a pieselor din oțel și fontă.
Una dintre cele mai bune căi în acest caz poate fi considerată sudarea (lipirea) pieselor din oțel și fontă cu aliaje de alamă diferite, iar locul lipirii este încălzit de o flacără de gaz.
Un avantaj semnificativ al lipirii fontei cu alamă înaintea sudării prin fuziune este faptul că atunci când fierul este brodat, încălzirea la temperatura de topire a alamelor de 850 - 900 ° nu produce schimbări semnificative în structura metalului componentei și solicitările termice semnificative. Cu această metodă de mare importanță, are pregătirea pieselor pentru lipire. Suprafețele marginilor care trebuie îmbinate trebuie să fie perfect curate, fără grăsime, murdărie, rugină și scală. Deoarece, prin această metodă de îmbinare, stratul de tranziție este mai puțin durabil decât metalul de bază și metalul de sudură, este de dorit să se mărească secțiunea transversală în zona de tranziție utilizând forma cusăturilor arătate în fig. 2. Suprafețele marginilor care trebuie îmbinate trebuie să fie zdrobite mai degrabă decât netede. Suprafața netedă nu este suficient de umezită cu alamă și, prin urmare, nu asigură aderența necesară a alamatului la fontă. Carbonul sub formă de grafit, care iese în afară pe suprafața muchiilor, împiedică conectarea solidă a metalelor. Grafitul de pe suprafață trebuie îndepărtat prin arderea acestuia la o adâncime de 0,2-1,5 mm. Acest lucru se poate realiza prin încălzirea marginilor sudate piese turnate din fier, la o temperatură de 50 - 900 ° (căldură roșu pal) ale arzătorului cu gaz ajustat la o flacără cu exces de oxigen.
Tehnica de lipire este după cum urmează. Marginile sunt încălzite până la căldură roșie, presărate cu flux și manipulate, frecându-se o tijă de alamă. În acest caz, flacăra trebuie să fie neutră. Tinningul se face prin parcele. Marginile care trebuie lipite trebuie să fie în poziție înclinată. Lipirea se face de jos în sus, în timp ce alama topită nu trebuie să curgă pe suprafața ne-sudată.
Ca flux, următoarele compoziții sunt cele mai utilizate: 1) borax (topit) - 70%; Acid boric - 10%, sare de masă - 20%; 2) borax - 50%; Acid boric - 50%.
După terminarea lipirii, este bine să încălzi bine puțurile de spike, să le acoperiți cu azbest și să le permiteți să se răcească lent. Puterea flacării la lipirea fierului trebuie să corespundă consumului specific de acetilenă - aproximativ 75 l / h pe 1 mm din grosimea piesei la locul lipirii.
Metoda cea mai accesibilă și folosită pe scară largă de sudare cu arc electric în acest caz este sudarea cu electrozi din oțel. Dar, din păcate, această metodă oferă adesea o calitate slabă a îmbinării sudate. Ca electrod, se recomandă utilizarea electrozilor marca UONI-13, OMM-5, etc.
La sudarea cu electrozi din oțel în metalul de sudură, formarea de pori este adesea observată datorită conținutului ridicat de gaze din fontă. Răcirea rapidă, care are loc în timpul sudării la rece, duce la o creștere semnificativă
duritatea metalului de sudură și în apropierea zonei cusăturii, care poate provoca fisuri.
Pentru a îmbunătăți calitatea îmbinării sudate, se recomandă utilizarea unor electrozi cu diametru mic și o rezistență redusă la curent (diametrul electrodului 3 mm, intensitatea curentului 90 -100 a) pentru a reduce efectul termic pe fontă. Sudarea trebuie efectuată pe secțiuni cu lungimea de 100-150 mm, extinsă, încercând cât mai puțin posibil topirea fontei. După suprafața individuală, se lasă să se răcească la o temperatură de 60 - 80 ° C.
Această metodă este folosită de obicei dacă grosimea piesei din fontă nu depășește 10-15 mm. Cusătura este sudată în așa fel încât armarea ei să se suprapună cu suprafața piesei de prelucrat (a se vedea figura 3). Pe partea laterală a oțelului, nu se poate face o astfel de suprapunere.
În cazul în care grosimea pieselor sudate este mai mare de 10-15 mm, se recomandă așezarea știfturilor de oțel pentru a crește rezistența sudării din oțel sudate cu fontă pe teșitura și pe marginea părții din fontă. Aranjamentul bolțurilor este prezentat în Fig. 4. Firul se taie fără lubrifierea orificiilor și bolțurile sunt înșurubate strâns la capăt. Diametrul și numărul de știfturi depind de grosimea părții h în locul de sudat. Diametrul știfturilor d este luat ca 0,15 - 0,2 ore, dar nu mai mic de 3 mm și nu depășește 13 mm. Adâncimea de înșurubare m este de 1,5-2,0 d, dar nu mai mult de 0,5 ore. Pasul bolțurilor b se presupune a fi de 4-8 d, înălțimea părții proeminente este egală cu diametrul acului d.
În primul rând, fiecare știft opărire sudurilor concentrice, și obvarka produse aleatoriu și intermitent, atât de mult detaliu nu este încălzit. După obvarka toate pini vor veni în contact unul cu celălalt, se trece la zaplavke tăierea unei role subțiri cu o curățare completă a fiecărui strat și, de asemenea, intermitent, pentru a evita încălzirea excesivă. Încălzirea este verificată prin atingerea mâinile piesei la o distanță de cel mult 100 mm de la spațiul de fabricare a berii, iar metalul nu trebuie să ardă, adică, temperatura nu trebuie să depășească 50 - 60 °. La o temperatură mai ridicată, sudarea trebuie întreruptă și piesele lăsate să se răcească.
Dacă oțelul sudat este fabricat din oțel carbon sau aliat, este recomandată preîncălzirea pieselor sudate la o temperatură de 150-300 °.