Чугун и его состав и свойства
Чугун, как и сталь, это сплав железа с углеродом. Разница между ними состоит в процентном содержании углерода в составе и в том, в каком какой виде он находится в металле. Если углерода в составе находится более 2, 14 %, это чугун. Если менее 2,14 % – это сталь. Кроме того, в составе сплава находятся и другие элементы, которые могут повлиять на свойства чугуна. Эти элементы могут быть добавлены для придания чугуну специальных свойств, например, хром, никель, алюминий и др. Есть такие вещества, как сера, фосфор, кремний, марганец, которые также влияют на свойства чугуна, но попадают в сплав независимо.
Различают чугун белый, чугун серый и чугун ковкий. Это зависит от того, в какой форме находится в сплаве углерод. Он может находиться в форме графита в виде пластинок, с содержанием углерода от 2,14 до 4,3 %, тогда это серый чугун и называется он заэвтектическим. Этот вид чугуна сравнительно мягкий, его можно обрабатывать на станках. Кроме того, он плавится при температурах, ниже температуры плавления стали примерно на 300 °.
Углерод может быть в виде цементита. Это относится к белым чугунам, которые в свою очередь могут быть эвтектическими, имея 4,3 % углерода и заэвтектическими, имея в составе углерода от 4,3 до 6.67%. На изломе он имеет белый цвет. Он хрупкий и используется, в основном, после термообработки (отжига) и ковки. Вместе с тем этот вид чугуна очень твердый.
Ковкий чугун, полученный из белого чугуна, имеет в составе углерод в виде хлопьев. Он имеет хорошую пластичность, вязкость, прочный при нагрузке на растяжение и ударной нагрузке. Недостаток – невозможно обрабатывать путем давления и прессования. Также очень сложно такой чугун соединять сваркой. Нагрев выше 900 градусов и неправильный процесс охлаждения влияют на материал не в лучшую сторону.
Особенности, которые нужно учитывать при сварке чугуна
Так как температура плавления чугуна ниже, чем у стали, у него меньше и коэффициент теплового расширения и теплопроводность. При быстром охлаждении сварочного шва, графит меняет свою форму, переходит в цементит, особенно в районе шва. Из-за внутренних напряжений закалённой структуры получаются трещины в околошовной зоне и поры. О том, как производить сварку в домашних условиях, можно посмотреть в коротких видео.
Но качество шва не всегда будет соответствовать качеству основного металла. В процессе деталь нужно предварительно подогреть, приготовить соответствующие электроды.
В процессе сварки, если ее производить открытым способом, без защиты, происходит выгорание углерода и насыщение шва азотом и кислородом из воздуха, что приводит к снижению качества шва.
Так как чугун плавится при относительно невысокой температуре, он практически сразу переходит при воздействии сварочной дуги из твердого состояния в жидкое состояние и обратно. В связи с этим газы, которые образовались в расплавленном металле, не успевают выйти наружу. Это приводит к пористости шва.
Кроме того, необходим предварительный нагрев детали, которую ремонтируют или сваривают, для того, что бы не получить трещины в шве или в околошовной зоне из-за внутреннего напряжения.
Текучесть чугуна влияет и на положение шва при сварке. Варить вертикальные швы или швы с большим наклоном будет невозможно. Кроме того, как показано на рисунке, необходимо применять подкладочные пластинки под шов, что бы избежать вытекания расплавленного металла.
Влияет на качество шва и образование в сварочной ванне окислов, которые имеют более высокую температуру плавления, чем сам чугун, из-за чего образовываются так называемые непровары.
В домашних условиях не всегда есть возможность узнать марку чугуна, следовательно, и его состав и возможность сварки. Можно судить только по цвету излома. Например, очень темный цвет или почти черный скажет о том, что этот чугун очень плохо поддается свариванию.
Виды сварки, которые применяются для чугуна
Применяемых видов сварки достаточно много и все они приводят к неплохому результату, если использованы по правильной технологии.
Сварка при помощи газовой горелки
Этим видом сварки выполняются только работы по ремонту детали. При этом неплохие результаты даёт использование в качестве присадочного материала прутков из латуни. Полученный шов достаточно плотный, его можно обрабатывать при помощи инструментов. Необходимо использовать присадочную проволоку Св-08 и Св-08А или специальные чугунные стержни. Перед сваркой разделанные кромки нагревают и заваривают с применением флюса. По таблицам выбираем диаметр наконечника сварочной горелки, который зависит от толщины свариваемого материала. В процессе не нужно забывать перемешивать концом прутка расплавленную сварочную ванну и добавлять флюс. Процесс можно применять как в домашних гаражных условиях, так и в ремонтных мастерских. Опытному сварщику легко добиться отличных результатов.
Сварка чугуна под защитой аргона
В случае сварки защитными газами с применением инвертора можно получить отличное качество шва. Как присадку лучше использовать никелевые прутки. Немного хуже показывают себя прутки из алюминия. Обязателен предварительный прогрев детали до температуры не ниже 300°.
Если использовать автомат с подачей специальной порошковой проволоки, эффект будет ещё выше. При этом разные виды проволоки используют для разных техпроцессов.
Сварка неплавящимися электродами
При сварке такими электродами обязательно использование присадочной проволоки и флюса, процесс похожий на газосварку.
Сварка покрытыми электродами ручной дуговой сваркой
Этот вид сварки имеет разновидности. Это сварка с подогревом деталей и холодная сварка.
По технологии различают такие виды, как:
- сварка чугунными электродами с покрытием;
- сварка стальными электродами с покрытием;
- сварка ответственных изделий и изделий с большим весом с помощью вкручивания в место шва крепежа.
Для сварки чугунными электродами выбирают сварочный ток в зависимости от толщины электрода, примерно 50 А на толщину 1 мм. Электроды сейчас в свободной продаже, выбираем с покрытием, которое состоит из железного порошка. Технология процесса состоит в нанесении валиков небольшой толщины (не боле 50 мм), охлаждении до теплого состояния и следующего нанесения валика. При остывании валика в обязательном порядке молотком с закругленным бойком делается проковка. Это не касается первого и последнего валика.
Из стальных электродов выбирают электроды из низкоуглеродистой стали. Особенность сварки такими электродами в том, что такой процесс допускается при работе с небольшими поломками и в неответственных деталях. Неплохо показал себя метод накручивания медной проволоки на стержень электрода, причем частыми кольцами.
При сварке ответственных и тяжёлых деталей при помощи винтового крепежа ввёртывают шпильки по диаметру не больше, чем толщина металла, примерно 0,4 s. Расстояние не более 5 диаметров шпильки. Концы шпилек или болтов должны выступать над поверхностью изделия, но опять в зависимости от толщины крепежа, в идеале на 1,2 диаметра.
Схема видна и на рисунке.
В процессе сварки каждый крепёж обваривается кольцевым швом с применением небольших токов. При этом следующая шпилька не должна быть близлежащей, что бы не возникало местного перегрева. Заварив весь крепеж, покрывают сверху валиками из металла (выбираем стальные электроды).
Из-за повышенной жидкотекучести чугуна применяют формирователи шва. Они могут состоять из графита в виде пластин, огнеупорных материалов. Если это производство, технологический процесс расписывается технологом. Если решение принимает сварщик, то исходя из материалов, которые есть в наличии и опыта.
|
Внимание покупателей подшипников
Уважаемые
покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по
приобретению подшипников и комплектующих на почту или
звоните сейчас:
+7(499)403
39 91
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте themechanic.ru
|
Внимание покупателей подшипников
Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+74993506619
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте
Внимание покупателей подшипников
Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+74993506619
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте
