Сварочные технологические свойства чугуна

Сварка чугуна, несмотря на значительные трудности выполнения сварочных работ, имеет очень большое распространение как средство устранения дефектов чугунных отливок, ремонта вышедшего из строя оборудования, а иногда и при изготовлении сварно-литых конструкций.

Наиболее широко сварку применяют при ремонте и восстановлении изделий из серого чугуна. Это объясняется как широкой распространенностью серого чугуна, так и наличием способов его сварки, в том числе обеспечивающих получение в металле шва чугуна, близкого по свойствам к основному металлу.

Качественно выполненное сварное соединение из чугуна должно удовлетворять, по меньшей мерс, трем основным требованиям: обладать необходимым уровнем механических свойств, плотностью и легко обрабатываться обычным режущим инструментом. Однако сварочный на1рев и последующее охлаждение настолько изменяют структуру и свойства чугуна в зоне расплавления и околошовной зоне, что получить качественные сварные соединения с необходимым уровнем свойств весьма затруднительно. В связи с этим чугун по своим свойствам, структуре и химическому составу относится к материалам, обладающим низкой технологической свариваемостью.

Основными факторами, затрудняющими сварку чугуна, являются:

• 1) повышенная склонность к образованию трещин в шве и околошовной зоне, обусловленная низкой пластичностью чугуна и возникновением в процессе сварки больших собственных напряжений, вызванных местным неравномерным нагревом и охлаждением, повышенной литейной усадкой металла шва и отбеливающим действием;
• 2) появление вследствие высоких скоростей охлаждения, соответствующих термическому циклу сварки, отбеленных участков в металле шва и околошовной зоне, затрудняющих их последующую механическую обработку;
• 3) склонность к порообразованию из-за интенсивного газовыделения из сварочной ванны (образование СО, пересыщение металла Н₂ или парами воды);
• 4) повышенная жидкотекучесть чугуна, затрудняющая формирование шва и удержание расплавленного металла от вытекания;
• 5) наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны, способствует образованию на ее поверхности тугоплавких оксидов, приводящих к образованию непроваров.

Чугунные изделия имеют разнообразный химический состав и структуру. Наиболее плохо сваривается чугун с грубой структурой, с большими ферритными зернами и крупными графитными включениями, а также с большим количеством фосфидной эвтектики. Легирование никелем, титаном улучшает свариваемость чугунов, что связано с измельчением под влиянием этих элементов металлической основы сплава и графитовых включений.

Чугунные детали, работающие длительное время при высоких температурах или долгое время находившиеся под воздействием водяного пара, плохо поддаются сварке. Это происходит в результате окисления под действием высоких температур углерода и кремния, что приводит к охрупчиванию чугуна. Для ремонта таких деталей требуются особые сложные приемы. Лучше всего свариваются нсокислснныс перлитные серые чугуны с мелкими включениями графита, содержащие минимальное количество серы и фосфора.