Сварка чугунов. 
Технология сварочных работ

Чугуны относятся к группе материалов, обладающих плохой технологической свариваемостью. Это вызвано следующими причинами:

• • в связи с повышенной жидкотекучестью чугуна трудно предотвратить его вытекание из сварочной ванны. Склонность чугуна при высокой скорости охлаждения закаливаться с образованием хрупких закалочных структур приводит к образованию холодных трещин;
• • важное значение при сварке чугуна имеет характер распределения в нем графита. Лучше всего сваривается чугун перлитного типа, с мелким пластинчатым графитом;
• • чугун с мелкими включениями графита, окруженными твердым раствором Fe — Fe₃C, сваривается удовлетворительно;
• • наиболее плохо поддается сварке чугун с крупными включениями графита в виде сетки, затрудняющей сплавление основного и присадочного металлов;
• • при быстром переходе металла из расплавленного состояния в твердое газы не успевают выделяться из сварочной ванны, и образуется пористый шов. Кроме того, при быстром охлаждении происходит отбеливание сварного шва, и на границе сварного шва и основного металла образуется тонкая прослойка белого чугуна. Поскольку эта прослойка непластична, то при незначительных деформациях по ней происходит разрушение шва.

Чугун сваривают при выполнении ремонтных работ и устранении дефектов в отливках. Качество сварного соединения в чугунных изделиях характеризуется обрабатываемостью шва обычным режущим инструментом; твердостью металла шва, зоны термического влияния и основного металла; равнопрочностью соединения и основного металла; однотипностью наплавленного и основного металлов по химическому составу и структуре.

Горячую сварку чугуна выполняют с предварительным подогревом свариваемых деталей. Необходимость в таком подогреве вызвана тем, что при сварке холодных чугунных деталей сварочная ванна быстро охлаждается, особенно в интервале температур I 200…600°С. При быстром охлаждении чугуна цементит (Fe₃C) не распадается на железо и свободный углерод, и происходит так называемое отбеливание чугуна с резким повышением твердости шва и зоны термического влияния по сравнению с твердостью основного материала. При дальнейшем охлаждении в зоне термического влияния появляются трещины.

Температура предварительного подогрева определяется размерами деталей, общей жесткостью участков, подлежащих сварке, толщиной стенок, объемом сварочной ванны и структурой чугуна. Для большинства заготовок подогрев до температур 400…450°С обеспечивает возможность получения высококачественного сварного соединения и создает условия, исключающие трешинообразование.

Для устранения литейных пороков применяют дуговую сварку угольным, графитовым или чугунным электродом со стабилизирующим покрытием. Перед сваркой вырубают дефектные места и заформовывают полученные впадины графитом и кварцевым песком. Для обеспечения процесса сварки применяют флюс на основе безводной технической буры (Na₂B₄0₇), прокаленной при температуре около 400 °C и растертой в порошок, или флюс, состоящий из 23% технической прокаленной буры, 27% карбоната кальция (Са₂С0₃) и 50% нитрата натрия (NaN0₃). Готовое изделие охлаждают вместе с печью.

При устранении литейных дефектов в крупногабаритных заготовках, а также при ремонтной сварке дефектов (отбитый прилив, недолитая часть, локальная трещина) выполняют сварку с местным подогревом заготовки или детали. Технологически этот вид сварки отличается от горячей сварки применением только местного подогрева. Сварка с местным подогревом значительно уменьшает затраты времени на подогрев и охлаждение детали и облегчает условия труда сварщика.

Холодную сварку чугуна (без подогрева заготовки) производят дуговым способом с использованием стальных, медно-железных, медно-никелевых электродов и электродов из никелевого аустенитного чугуна.

Сварка стальными электродами (со стабилизирующим покрытием или покрытием, содержащим карбидообразующие элементы) производится с применением шпилек. При наплавке стали на чугун отмечается плохое сцепление материалов из-за разной усадки. Кроме того, наплавленная на чугун сталь обогащается углеродом в зоне плавления, становится хрупкой, склонной к закалке, и вызывает образование холодных трещин. Поэтому при сварке чугуна для более надежного сцепления наплавленного металла с основным на кромках в шахматном порядке устанавливают на резьбе стальные шпильки. Эти шпильки обваривают по контуру, после чего полость заполняют наплавленным металлом.

Сварка обеспечивает шов, хорошо обрабатываемый резанием. Медь и никель в составе электродов способствуют графитизации чугуна и препятствуют его отбеливанию.