 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь СЗ" ИНН 7813653802 Erid: 2SDnjeTme6H
| |
Свойства сварных соединений на отливках из литейных сталей
Режимы и техника заварки дефектов стального литья
Свойства сварных соединений на отливках из литейных сталей
Как известно, в стальных отливках в целом ряде случаев появляются различные дефекты: раковины, трещины, недоливы и т. д. Большинство этих дефектов может быть исправлено сваркой. До последнего времени наибольшее распространение при исправлении дефектов в стальном литье имела ручная электродуговая сварка, которая характеризуется относительно низкой производительностью и экономичностью.
 Попытки некоторых научно-исследовательских организаций и заводов автоматизировать заварку дефектов, с целью повышения производительности труда, снижения стоимости сварочных работ и улучшения условий труда, не дали желаемых результатов. Например, использование полуавтоматической сварки под флюсом, как правило, не обеспечивает требуемого качества при заварке глубоких дефектов и дефектов сложной конфигурации, вследствие залегания шлака в зоне сплавления с основным металлом и между слоями наплавленного металла.
Проведенное в ЦНИИТМАШе опробование некоторых способов сварки (ванного способа сварки под флюсом, сварки под магнитным флюсом, сварки в углекислом газе и др.) показало, что наиболее приемлемым для автоматизации заварки дефектов в стальном литье является метод сварки в углекислом газе, сочетающий высокую производительность с маневренностью ручной сварки.
Согласно техническим условиям стальное литье по химическому составу и механическим свойствам должно удовлетворять требованиям, приведенным в табл. ниже.
Из всего комплекса марок стального углеродистого литья по ГОСТ (15Л-55Л) детальное изучение свойств сварных соединений, выполненных в углекислом газе, было проведено на отливках из наиболее распространенных марок сталей (25Л, 30Л, 35Л и 45Л).
Механические свойства сварных соединений определялись на образцах, вырезанных из отливок с заваренными дефектами объемом 750-1200 см3 (рисунок выше справа) как в исходном состоянии после сварки, так и после термообработки. Схема вырезки образцов для испытания механических свойств приведена на рис. слева, а схема отбора проб металла шва на химический анализ - на рисунке ниже справа.
Сварка образцов производилась на полуавтомате током 400-420 а обратной полярности при напряжении на дуге 30-32 в и расходе газа 1000-1200 л/час.
Свойства сварных соединений из отливок 25Л
Свойства сварных соединений из отливок 45Л
Свойства сварных соединений на отливках из стали 35Л
Применение проволоки Св-10ГС при сварке стали 35Л не обеспечивает после термической обработки необходимых по ТУ прочностных свойств наплавленного металла. В связи с этим заварка дефектов в отливках из этой стали производилась проволокой Св-08ГС, отличающейся от проволоки Св-10ГС более высоким содержанием марганца. Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС, приведен в табл. ниже.
Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС на сталь 35Л:
Результаты испытаний механических свойств сварного соединения (табл. 56) показывают, что наплавленный металл и сварное соединение удовлетворяют требованиям технических условий на отливки из стали 35Л.
Измерения показали неравномерное распределение твердости по сечению наплавки, не прошедшей термообработки (рисунок ниже).
Максимального значения твердость достигает в нижнем слое наплавки, что объясняется высокой скоростью охлаждения металла этого слоя (сварка производилась без предварительного подогрева), а также более высоким содержанием углерода по сравнению с другими слоями.
Верхний слой имеет столбчатую структуру (рисунок ниже) и также обладает повышенной твердостью.
После нормализации с отпуском твердость основного и наплавленного металла практически выравнивается (рис. выше).
На рисунке ниже (а и б) и под ним (а и б) представлены, соответственно, микроструктуры наплавки в исходном состоянии и после нормализации с отпуском (верхний слой и зона сплавления).
Испытания образцов, вырезанных из зоны сплавления и не прошедших термообработки, показали в ряде случаев низкие пластические свойства. После термообработки эти свойства повышались и достигали значений, необходимых по техническим условиям. Поэтому при исправлении дефектов в отливках из стали 35Л сварные соединения необходимо, как правило, подвергать последующей термообработке.
Проволока Св-08ГС может быть также использована при заварке дефектов в отливках из сталей 25Л и 30Л.
Механические свойства сварного соединения, выполненного на стали 35Л проволокой Св-08ГС:
Режимы и техника заварки дефектов стального литья
Подготовка дефектов под сварку. Подготовка дефектов под сварку в углекислом газе принципиально не отличается от подготовки их для ручной сварки. Разделка дефектов может производиться с помощью пневматического зубила, строганием, фрезерованием, сверлением, а также посредством газовой кислородной резки с последующим удалением с поверхности реза слоя окислов, окалины и наплывов. Остатки наплывов шлака и окалины после резки могут вызвать образование трещин и пор в наплавке (фиг. 75).
Поверхность разделанного дефекта должна быть чистой и иметь плавные очертания. Стенки подготовленных дефектов должны быть пологими (угол наклона не более 70°) с плавным переходом к основанию, чтобы обеспечить провар по всей поверхности дефекта. При заварке дефектов с вертикальными стенками могут быть непровары, а в местах, где отсутствуют плавный переход от стенки дефекта к основанию, трещины. При заварке сквозных дефектов необходимо применять подкладки из малоуглеродистой стали толщиной 5-7 мм, которые после заварки дефектов удаляются.
Режимы и техника заварки наиболее характерных дефектов
Наплавка на горизонтальные плоскости (исправление недоливов и больших раковин) в отливках из сталей, содержащих до 0,30% углерода, не вызывает серьезных затруднений, связанных с возможностью получения швов без горячих трещин. В этом случае наплавку можно производить на токе 400-420 а узкими валиками с быстрым перемещением горелки (40-50 м/час), причем каждый последующий шов должен во избежание несплавления между валиками перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 ширины (рис. ниже слева). В отливках из сталей с концентрацией углерода 0,30-0,40% вследствие быстрой кристаллизации наплавленного металла при скорости сварки 40-50 м/час в нижних слоях могут появиться трещины.
При медленном перемещении горелки (10-15 м/час), когда под основанием сварочной дуги находится значительный слой жидкого металла, уменьшается глубина проплавления, улучшается форма шва и предупреждается появление трещин.
Заварка дефектов в отливках из стали 45Л сильно осложняется возникновением, как правило, горячих трещин в первом или втором слое. Снижение скорости сварки до 10-15 м/час уже не обеспечивает получения швов без трещин. Даже при сварке на токе 250-280 а в нижних слоях часто появляются горячие трещины. В связи с этим сварку нижних слоев на стали 45Л в углекислом газе нельзя производить без предварительного подогрева. При этом необходимо сварочный ток снизить до 200-250 а, а линейную скорость сварки до 12 м/час. Целесообразно сварку нижних слоев (1-3 слоев) производить вручную качественными электродами, а последующие слои наплавлять уже в углекислом газе на токе 400-420 а с быстрым перемещением горелки.
При сварке на наклонных плоскостях (угол наклона до 30°) во избежание стекания металла из сварочной ванны необходимо быстро перемещать дугу, наплавляя без перерыва валики длиной не менее 100-120 мм. Общее направление сварки - снизу вверх (рис. выше справа).
При сварке на плоскостях с большими углами наклона (30-60°) сварочный ток необходимо снизить до 250-280°. Сварка на плоскостях с наклоном более 60° и на вертикальных плоскостях возможна на токе менее 160-180 а (проволока диаметром 1,6 мм).
Заварку небольших раковин чашеобразной формы (объемом 50-500 см3) целесообразно производить следующим образом (рис. справа): дуга зажигается на дне раковины и перемещается медленно по спирали на 3-5 оборотов; после этого, не прерывая процесса сварки, производится обратное перемещение дуги по спирали к середине раковины. В дальнейшем сварка производится по той же схеме с постепенным увеличением количества накладываемых по спирали швов до полного заполнения раковины наплавленным металлом. В этом случае, так же как и при наплавке на поверхность, во избежание залегания шлака между слоями необходимо их перекрывать на 1/3 ширины шва. Указанный способ заварки раковин позволяет, не прерывая процесса, полностью заварить дефект и обеспечивает получение наплавки без пор, трещин и шлаковых включений. При заварке чашеобразных раковин большего объема (свыше 500 см3) необходимо периодически после наложения 3-4 слоев по высоте прерывать процесс для охлаждения наплавленного металла, а также для удаления с поверхности наплавки шлака.
Заварку дефектов большой протяженности и глубины так же, как и при ручной сварке необходимо осуществлять методом «горки» (рис. ниже). При этом методе дефект по всей длине размечается на участки протяженностью по 150-200 мм. Сварка производится в следующем порядке: сначала наплавляется первый слой на первом участке; затем первый слой на втором участке и второй слой на первом участке. После этого наплавляется первый слой на третьем участке, второй слой на втором участке и третий слой на первом участке и т. д.
При заварке глубоких трещин в отливках из стали 35Л нижние слои необходимо наплавлять на малых токах (до 300 а) с небольшой скоростью сварки (до 12 м/час) и манипулированием электрода поперек шва. В дальнейшем скорость сварки можно повысить до 30-40 м/час, а ток до 400-420 а. В отливках из стали 45 заварку таких трещин необходимо производить с предварительным местным или общим подогревом до температуры 250-280° С, причем 2-3 нижних слоя наплавлять вручную качественными электродами. Дальнейшую заварку трещины можно производить на токе 400-420 а со скоростью до 15-20 м/час. После наплавки в углекислом газе 2-3 слоев скорость сварки можно повысить до 40- 50 м/час.
Для предотвращения стекания металла из сварочной ванны при заварке дефектов, расположенных на краю отливки, необходимо установить планки из малоуглеродистой стали толщиной 4-5 мм. Высота планки не должна превышать 18-20 мм для того, чтобы обеспечить удобство работы держателем и качественную наплавку (чрезмерное увеличение вылета может вызвать появление пор в металле шва).
Если глубина дефекта, расположенного на краю детали, превышает 20 мм, то необходимо произвести наплавку до уровня первой планки, после чего поставить вторую планку и продолжать сварку.
После заварки дефекта эти планки вырубаются или сострагиваются при последующей механической обработке. Макрошлиф дефекта, расположенного на краю детали и заваренного в углекислом газе в помощью планок, приведен на рис. слева.
Заварка сквозных дефектов также должна производиться с помощью планок из малоуглеродистой стали.
При этом следует руководствоваться технологическими приемами, которые рекомендуются для исправления недоливов, больших раковин и глубоких трещин при ручной сварке качественными электродами. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ