Ех, това заваряване на чугун...

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

.... Сърбал съм много попари ,т.е оправял съм много акита (за съжаление не всички) на хора които са чули как други са заварявали чугун и са се пробвали. Някога и те като мен са успели да получат нещо дето върши работа.
И от всичкото това съм си направил някои изводи. Естествено някои от тях са ясни от технологията за заваряване на чугун която всеки който поиска може да прочете.
........

Понеже и аз съм сърбал много попари през годините , извода който съм си направил е че не са много хората , които четат . При все възможностите за това .

Затова ще опитам малко по-различен подход :

ЧАСТ ПЪРВА : ЩО Е ЧУГУН ? ВИДОВЕ.

( с уговорката , че съм далеч от изчерпателност и с наблягането върху проблемите , появяващи се при заваряване
на чугуни)

1. ЧУГУН е желязовъглеродна сплав със съдържание навъглерода над 2 %. Освен въглерод , в състава на чугуните влизат и "вечните спътници" силиций, манган , сяра и фосфор. Най-разпространени за употреба в практиката са чугуните с въглеродно съдържание от 2.5 до 3.5 %.

2. ВИДОВЕ ЧУГУН.
В зависимост от формата , в която се намира въглеродът в състава на чугуните, последните се делят на следните видове :

- СИВ ЧУГУН - в него по-голямата част от въглерода е в свободно състояние - под формата на графит. Сивия чугун е крехък и не много твърд , благодарение на което лесно се обработва чрез рязане / снемане на стружка.

- БЯЛ ЧУГУН - в него въглеродът е под формата на химичното съединение железен карбид ( т. нар. цементит)

- ИЗБЕЛЕН ЧУГУН - в него една част от въглерода е в свободно състояние ( графит) , а другата е свързана
( цементит) . Обикновено избелен чугун се получава по повърхността на отливките , когато скоростта на охлаждане е толкова голяма , че че въглеродът не успява да изкрастилизира във вид на графит.

Решаващо значение за за получаването на един или друг вид чугун имат химичния му състав и скоростта на охлаждане . Механичните свойства на чугуните до голяма степен зависят от големината и формата на графитните включвания . Графитът няма никаква якост . Затова колкото са по-малко и по-дребни тези включвания , толкова чугуна е по-як . Графитът в чугуна може да се отделя във формата на пластини , розетки или да придобие сфероидална форма. Графитните пластини оказват надрезно действие и намаляват механичните качества на чугуна . Затова колкото по-близо до сфероидалната форма са графитните зърна - толкова по-добри качества се получават и това е стремежа и при леене и при заваряване .

За получаване на горното се използват т.нар. модификатори - прибавяне на специални модификатори към стопилката , коитообразуват принудителни зародиши на кристализация с цел намаляване големината на зърната , способстващи за сфероидната им форма .

Като модификатори се използват фероси.иции , силикокалции , силикоалуминий и др. мъчнотопими вещества . Вследствие на тяхното влияние върху кристализацията се получава сив чугун с с голям брой равномерно разпръснати много дребни графитни пластинки . Такъв чугун се нарича МОДИФИЦИРАН . Той има много по-добри механични показатели от обикновения . По- устойчив е на корозия и много добре поглъща вибрации.
Използва се за изработка на машинни части , подложени на променливи динамични натоварвания - колянови валове , зъбни колела , вериги и др.

Когато като модификатор се използва магнезий или церий , се получава модифициран чугун със със сфероидални графитни включвания Такъв чугун се нарича СФЕРОГРАФИТЕН . Той притежава много голяма якост и значително удължение . Използва се за изработка на разпределителни валове , цилиндри , корпуси на машини , зъбни колелета и т.н.

ПС. Пиша ги не случайно тези неща , защото както ще стане ясно по-нататък : при заваряване ( независимо от метода) различните чугуни се държат по различен начин . И пряко влияят на проблeмите при заваряването им .

Само да подчертая още нещо : специално при заваряване на чугуни целта не е единствено сплавяване и получаване на водоплътен шев . Дори да се получат тези неща , заваряването може така да измени състава на чугуна , че той да изгуби механичните си показатели . Например : заваряваме уж качествено блок на двигател . Вследствие обаче на огромните остатъчни вътрешни напрежения и допускането на избелени структури в околошевната зона - чугунът става крехък и след време вследствие на вибрациите и температурните разширение , със съжаление констатираме ново пукане .

[DIMILIEV]

От: Ех, това заваряване на чугун...

И сега въпросът е, има ли технология(гий) при които да бъдат избегнати при заваряване всичките тези неща? Или от всичко написано до тук е ясно че към всеки заваряван детайл, трябва да се подхожда индивидуално.

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

И сега въпросът е, има ли технология(гий) при които да бъдат избегнати при заваряване всичките тези неща? Или от всичко написано до тук е ясно че към всеки заваряван детайл, трябва да се подхожда индивидуално.

Естествено , че има Ама ми се ще да караме по ред . Само че привечер , че сега няма време.

[petkov_bb]

От: Ех, това заваряване на чугун...

Естествено , че има Ама ми се ще да караме по ред . Само че привечер , че сега няма време.

Поздрав за написаното! Дано и напред темата да "върви в този порядък". Теотия и практика- знания споделени и разбрано обяснени!

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

ЧАСТ ВТОРА : ПРОБЛЕМИ И ОСНОВНИ МЕТОДИ ПРИ ЗАВАРЯВАНЕ НА ЧУГУН


1. ПРОБЛЕМИ.
Заваряването на чугуни е свързано с редица трудности , произтичащи от няколко фактора : по-голямо съдържание на въглерод ( в сравнение със стоманите) , наличие на "вечните спътници" ( сяра и фосфор) , както и съдържанието на легиращи елементи ( когато са в наличност ) като хром , никел , манган и т.н.

Основната трудност при заваряване се дължи на образуване в метала на шева и околошевната зона ( зоната на термично влияние) на твърди участъци от цементит ( железен карбид) , който едно че е крехък и друго - че създава едрозърнеста структура на метала на шева. Изобщо , създават се избелени структури , променящи технологичните характеристики на изделието .
Другият проблем е високата тънколивкост на чугуна . От една страна - създават се лесно закалъчни структури ( вредни по принцип при какъвто и да е метод за заваряване). Затова по правило чугунът се заварява по възможност в долно положение, а когато това е невъзможно и е необходимо заваряване в друго пространствено положение : заваряването се извършва с къси застъпващи се шевове , но след почти пълно изстиване на метала на предходния шев, с цел избягване прегряване на течната вана , а от там и избягване на лесното образуване на закалъчни структури.

2. ОСНОВНИ МЕТОДИ НА ЗАВАРЯВАНЕ.

Съществуват 2 основни групи методи на заваряване : "Горещо" и "студено" .

Първия случай е с най-висока надеждност на резултатите . Чугунът се нагрява до 650 - 700 градуса . В някои случаи е достатъчна и по- ниска температура на загряването , но задоволителни резултати се получават при всички случай с предварително подгряване и поддържане на температура не по- ниска от 550- 600 градуса по време на заваряването . А след извършване на заваръчните операции е задължително да се вземат мерки за възможно най-бавно изстиване на изделието .Например поставяне на изделието в пещ с горните температури ( ако е възможно) и изстиване заедно с пещта . Или завиване с азбестово одеяло ( доколкото азбестът е допустим от екологична гледна точка ) при по-големи габарити .
По този начин се избягва до максимум появата на закалъчни структури , както и и значително се намаляват остатъчните заваръчни напрежения .

Разбира се , този начин има и така да се каже - странични недостатъци :
- Тъй като във веднъж нагрятото изделието не бива да се допуска охлаждане в целия заваръчен процес , то това е свързано с голяма трудопоглъщаемост и разходи по нагряване и поддържане на температурата . Имал съм случай на заваряване на пукнатина ( с предварителното й рубене ) на почти двутонен корпус на машина , при който целия процес траеше около 3 денонощия и щем - не щем работехме на 3 смени по заваряването .
- Понякога поради нагряването е възможно да се получат изкривявания и отклонения в геометричните размери на участъци от конструкцията непряко свързани със заваръчния процес .

При вторият случай ( заваряване на студено) детайлите не изискват предварително подгряване и се заваряват при стайна температура . Това обаче трябва да е съобразено с особеностите на металургичните процеси и изrсква специален подбор на обмазани електроди или допълнителни телове.

ПС. Всъщност , пропуснах да отбележа , че като разновидност може да се каже , че съществува и трети метод :
полугорещо заваряване : нагряване до 350- 400 градуса ( границите са относителни ) . Но там пак трябва да се отчитат особеностите както и на марката чугун , така и на използваните допълнителни материали.

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

ЧАСТ ТРЕТА : ЗАВАРЪЧНИ МЕТОДИ

Ще започна поред с най- разпространения хронологично и от историческа гледна точка метод за заваряване на чугун :

1. ГАЗОПЛАМЪЧНО ЗАВАРЯВАНЕ .

Ако на някой му е по-лесно, ще използвам неправилния и добил граждАнственост термин : заваряване с оксижен - и ацетилен като горим газ

Методът дава най-добри резултати при "горещо заваряване" . Работи се с нормален до навъглеродяващ пламък .
За да се предпази течния чугун от окисляване , заваръчната вана се поръсва с боракс . Разбира се , след заваряване е необходимо да се осигури съвсем бавно изстиване на на детайла , с което се избягва избелването .

2. РЪЧНО ЕЛЕКТРОДЪГОВО ЗАВАРЯВАНЕ С ОБМАЗАНИ ЕЛЕКТРОДИ .

Това за мен на този етап си остава основен метод ( без да влизам в спорове ) с най-добри резултати откъдето и да го погледне човек .

Съществуват електроди заваряване както на горещо , така и на студено.

При горещо заваряване се използват чугунени електроди , отляти не от какъв да е , а от високосилициев чугун и обмазани с обмазка , съдържаща главно мрамор , флусшпат , графит и феросилиций. Това е случаят , при който заваръчния процес се доближава най много , или иначе казано "имитира" ( ако мога така да се изразя) процесите , протичащи при леене на чугуна . И като металургия и като влияние на температурата .

При заваряване "на студено" се използват по-широка група електроди : "стоманени" електроди с базичен тип обмазка , електроди с пръчка от монелметал , с пръчка с високо съдържание на никел , с пръчка от мед или медни сплави и др. и всъщност са най-интересната част за аудиторията

Тях обаче ще ги оставя за утре , щото подробностите са полезни , а вече настана ракиено време

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

ВИДОВЕ ЕЛЕКТРОДИ ЗА ЗАВАРЯВАНЕ НА ЧУГУН


1. Електроди с метална пръчка от никел или никелови сплави.

Това са едни от най-сполучливите електроди за заваряване на чугун на студено.
Обмазката им е базично-графитна , което изисква заваряване с постоянен ток - обратна полярност .
Никелът е графитообразуващ елемент и в комбинация с горната обмазка способства образуването на сив чугун.
Получения наварен метал е с якост от около 350 МРа , което го прави лесно обработваем с металорежещи инструменти.
В тази група влизат и електродите с желязно-никелова сплав . Осигуряват по- високо съпротивление срещу образуване на пукнатини и по- голяма якост, сравнени с никеловите - от порядъка на 450-500 Мра .А това дава възможност за заваряване на по-високо натоварени детайли и с по- голяма дебелина. Използват се при различни видове високояки чугуни - например , при ковък или сфероидален чугун .

2. Електроди с пръчка от монелметал.

Монелметалът е сплав от около 60-65 % никел и 30% мед . Останалите примеси са главно желязо и манган .
Предназначени са също за заваряване на студено . Предимството им е че дават мек и леснообработваем заваръчен шев- с ниска твърдост , но и добра водоплътност . Характерно за тях е че че е желателно шевът да се проковава веднага след нанасяне .

3. Електроди от мед и медни сплави.

При заваряване с такива електроди получения метал на шева представлява механична смес от медни и железни кристали. Шевът е с не високи механични показатели и нехомогенна структура . При това съществува опасност от избелени зони , което налага местно подгряване на зоната за заваряване .
Тези електроди се използват главно за ремонтна дейност , където не се изискват високи якостни показатели и изобщо без особени изисквания към завареното съединение.
Възможно е и използването на бронзови електроди . Получения шев притежава доста ниска твърдост , но при тях съществува опасност от избелени структури в преходната зона.

4. Стоманени електроди.

Това са познатите базични електроди за заваряване на нисковъглеродни и нисколегирани стомани . Не за друго , а защото дават сравнително ниско прегряване на основния метал . Плътност с тях трудно се постига .

Могат обаче да се използват в съчетание с никелови електроди : Нанасят се т.нар. буферни слоеве с последните и след това с базичните се извършва същинското заваряване .

[DIMILIEV]

От: Ех, това заваряване на чугун...

Нека между тези много изчерпателни и полезни коментари на колегата се вмъкна и аз, с една-две снимки на заварка на чугунен тракторен блок. Заваряването е ВИГ с добавъчен материал неръждавейка, за което аз продължавам да твърдя че става много добре.Прави се пропилване за да не се трупа отгоре, най отдоло се прави прав шев, после плетения, и се затиска след това с чувалче дървесна пепел за да изстине бавно. Тази заварка е малка но това има за снимане в момента, има и по сериозни заварки и до сега чрез този метод не е имало проблем. Пак ще спомена че говоря за чугунени блокове. Съжалявам че едната снимка не е на фокус.

[teachermen]

От: Ех, това заваряване на чугун...

"и се затиска след това с чувалче дървесна пепел за да изстине бавно"'

за да се случи това трябва целия чугунен блок да е загрят и изолиран от околнта температура с подходящ изолатор.
нагрятата част около заваръчния шев е пренебрежимо малка спрямо температа на студената-останала част от блока, която дърпа за нула време топлината, така че в случая нямаме бавно изтиване.

[DIMILIEV]

От: Ех, това заваряване на чугун...

"и се затиска след това с чувалче дървесна пепел за да изстине бавно"'

за да се случи това трябва целия чугунен блок да е загрят и изолиран от околнта температура с подходящ изолатор.
нагрятата част около заваръчния шев е пренебрежимо малка спрямо температа на студената-останала част от блока, която дърпа за нула време топлината, така че в случая нямаме бавно изтиване.

В друга тема съм писал, че това е един от методите за заварка на студено. Ефекта от чувалчето специално в този случай сигурно е близо до нулата, но все пак за успокоение се покрива.

[welderargon]

От: Ех, това заваряване на чугун...

ВИГ МЕТОД НА ЗАВАРЯВАНЕ на ЧУГУН
Препоръчва се 1 основен метод на заваряване:
1. Частите, елементите и повърхностите които ще се заваряват трябва да бъдат много добре почистени и подготвени .
2.Необходимо е предварително загряване .
3.Заварява се възможно на най -ниски токове.
3.Заварява се на къси участъци.
4.Препоръчва се проковаване на шева
5.Бавно охлаждане.
Едни от най препоръчваните добавъчни телове за ВИГ заваряване на чугун са телове за заваряване на никел и никелови сплави.
Теловете за заваряване на чугун от каталозите на Есаб са:
OK Tigrod 19. 82
OK Tigrod 19. 85
OK Tigrod 19. 92

[zoro-1]

От: Ех, това заваряване на чугун...

Ако може да се намеся в темата и аз. За съжаление не мога да потвърдя доколко метода е сигурен за дълъг период от време. , но може още някой да го е чувал и да сподели. Това е студена обработка на цепнатината: прави се само с чук, бормашина, пневматичен чук и парче стоманена лента.
първо - отвора се фиксира в крайщата с дупки разсейващи напрежението.
второ - по дължината на цепнатината се пробиват отвори около 2-3 мм и се съединяват един с друг
трето - в получената по-голяма от действителната чепнатина се набива стоманената лента и се зачуква многократно т.н.студена заварка
Все още не съм имал възможност да го изпробвам лично, но в горда стара Англия се практикува.
П.П. Опитвам се да дам и различна гледна точка, а не да разводнявам темата!

[joe007]

От: Ех, това заваряване на чугун...

Първо искам да благодаря на Владо защото ми спести много писане.
Ще се опитам да допълня някои работи и съответно може и да се повтори нещо от написаното вече.
Относно трудностите при заваряването на чугуна.
- При нагряване чугуна значително увеличава обема си, в резултат на което при изстиването му се появяват напрежения, които водят до образуване на пукнатини.
- При нагряване чугуна преминава извднъж от твърдо в течно състояние.
- Крехкостта, ниската пластичност и малката топлопроводимост допълнително предизвикват поява на пукнатини.
- Ако върху чугунените детайли са действали продължително агресивни среди (висока температура; пара; киселини; соли; газове в които има големи количества въглерод), тогава чугуна се нарича „изгорял” и не подлежи на заваряване. Пример за такъв чугун е плоча на печка за твърдо гориво. Плочата е била подложена на висока темп. и изгорели газове в които основен състав са въглеродния окис и двуокис.
- В разтопено състояние чугуна бързо се покрива с окиси чиято температура на топене е по-висока от колкото на самия метал.
- През времето на заваряване въглеродът от графита се съединява лесно с кислорода, в резултат на което се образуват окиси които причиняват шупливост и неплътност на шева.
- Интензивното отделяне на газове, което продължава и през време на кристализацията, може да доведе до образуването на пори в метала на шева.

Като резултат най добре се заваряват чугуните които имат светлосив лом със ситнозърнеста структура. Тези с едрозърнеста структура и тъмносив цвят на лома се заваряват много лошо.
Ковкият,модифицираният и сфероидален чугун са по-малко склонни към образуване на пукнатини.
Много често при еднакви по хим.състав чугуни резултатите от заваряването са различни поради различие в структурата им.
Точно трудностите при заваряването му са предизвикали създаване на основните технологии за заваряването му като са разделени в две основни групи които вече се споменаха. А именно горещо и студено заваряване.
Няма да изпадам в подробности за горещото и студено заваряване защото Владо го е описал подробно. Към споменатите недостатъци ще спомена и малката или никаква вероятност да се закупят електроди за горещо заваряване, което оставя този вид заваряване на заден план и в последствие основно ще се говори за студеното такова.
Също беше споменато че електродите които се използват са на базата на мед,никел,желязо. Най-типично за тези електроди е, че никелът и медта не разтварят въглерода и не образуват структури с висока твърдост след нагряване и бързо охлаждане. Избелването на зоната на частично стопяване практически липсва, тъй като никелът и медта са елементи графитизатори, които при проникването си в този участък оказват положително влияние. Същевременно желязото и никелът имат неограничена разтворимост в твърдо състояние, което спомага за доброто сплавяване между шева и основния метал. Недостатък на тези сплави е тяхната висока стойност и дефицитност, а също обстоятелството, че голямото линейно свиване води до образуването на горещи пукнатини. Понякога се образува мрежа от горещи пукнатини, което силно понижава якостта на завареното съединение. Във връзка с това не се препоръчва използването на тези сплави за заваряване на пукнатини в изделия, които работят на големи натоварвания.
П.С. За сега толкова че стана време за маса.

[petkov_bb]

От: Ех, това заваряване на чугун...

[Vlado_Ts]

От: Ех, това заваряване на чугун...

Ето че могло значи

В общи линии изчерпахме общоприетите методи ( резултат от нАучния подход ) . Но тъй като заваряването на чугуни си е капризна работа , то решаването на конкретни проблеми често е свързано с "гяволъци" , които са си за съответния конкретен случай

Затова от тук нататък ще е интересно и полезно споделянето на практически опит с добри резултати за различни конкретни случаи . Защото , както каза Джо - в един случай се получава , в друг - не става .

Например , аз съм убеден , че това което сподели колегата DIMILIEV е истина и очевидно неговия подход при ремонт на пукнати блокове сработва .

Сещам се, че в другата тема някой спомена за използването на набити шпилки , та накратко за тях :

Смисъла е следния : около пукнатината в редове и нагъсто се набиват шпилки от нисковъглеродна стомана , които след това се съединяват със заваръчен шев.
Броят , диаметъра и разположението на шпилките са в зависимост от дебелината на заваряваната стена и се определят от съществуващи таблици . В общия случай : при дебелини на заваряване до 10 мм. се препоръчват шпилки с диаметър 6 мм. При дебелини от 10 до 20 мм. : диаметър на шпилките 10 мм. и т.н. , като максималната дебелина на шпилките ( при големи дебелини) не бива да прехвърля 16 мм.
Получения шев е задоволителен като якост , но няма гаранция за херметичност .

Относно електродите : в практиката ми е правило впечатление ,че електроди с високо съдържание на никел , предназначени за заваряване на студено , работят доста успешно и при предварително и съпътстващо нагряване от порядъка на 500 градуса в мястото на заваряване . А подгряването при големи дебелини е задължително.

.... и понеже някой спомена за "старите майстори" : спомням си преди години един такъв . Върху обикновен електрод за нисковъглеродни стомани навиваше плътно меден тел . Завяряваше пукнатина върху някакъв чугунен корпус ( или по-скоро носещо тяло) , при което за мое учудване се получи хем що-годе приличен на външен вид шев, хем без пукнатини . По- късно реших да пробвам този "гяволък" върху друг детайл , но не ми се получи .Може би щото чугуна беше темперован , със светъл лом .