SU1058756A1 - Способ сварки изделий из чугуна - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА, при котором до сварки осуществл ют термическую обработку свариваемого издели , отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и обеспечени  высокого Качества сварки , в процессе термообработки производ т многократное термоциклирование околошовной зоны с нагревом до температуры выше Ac на 50-100 Си охлгикдением ниже температуры A на 50- со скоростью нагрева и охлаждени  40-100°С/мин. 2.Способ поп. 1, отличающийс  тем, что, с целью снижени  остаточных напр жений в сварных соединени х после сварки производ т термоциклирование полученного .сварного соединени  по тому же термическому циклу, что и при предварительной термообработке. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и (Л чающийс  тем, что сварку осуществл ют сварочными материалами из малоуглеродистых сталей;

Description

ел

эо ел

а:

Изобретение относитс  к сварке, в частности, к способам сварки чугунных изделий, и может быть применено при ремонте и восстановлении чугунных конструкций.

Известна  основные сварочные процессы , примен емые при изготовлении восстановлении и ремонте чугунных изделий: гор ча  сварка, прлугор ча  сварка, холодна  сварка, низкотемпературна  пайка-сварка, газопорошкова  наплавка, металлизаци  l . Многообразие сварочных процессов и материалов объ сн етс  тем, что ни один из способов не  вл етс  уни нереальным вследствие низкой свариваемости чугунов и специфики чугунных изделий, котора  определ етс  конструктивными особенност ми, например ., рложностью конфихурации, : уровнем внутренних напр жений и т.д Трудности свариваемости чугунов обуславливаютс  тем, что чугуны имеют низй:ую .ударную в зкость, отсутствует зона текучести при перех оде из твердого -состо ни  в жидкое: и наоборот и особенност ми диффузионных процессов в сварочной ванне; в зоне сплавлени  происходит отбеливание чугуна, в зоне- термического вли ни  вследствие структурных превращений уменьшаетс  ударна  в зкость,- и внутренние напр жени  при сварке могут достигнуть уровн  прочности материала; ,

Наиболее блигкйм к изобретению ,  вл етс  способ сварки изделий из чугу-на, при котором до свар.ки осу .ществл ют термическую обработку свариваемого издели  2 , При термообработке осуществл ют нагрев ., ; до 650-800- С и. поддерживают эту температуру в-о врем  Сварки,/

Недостатками известного способа  вл етс  то, что процесс сопровождаетс  формоизменениемсвариваемых изделий, так как трудно обеспечить равн.омерность нагрева; кроме того, больша  продолжительность процесса, определ ема  малыми скорост ми нагрева и охлаждени . ограниченность применени  дл  крупногабаритных изделий; т желые услови  .работы сварщиков J поскольку процесс сварки ведетс  непрерывно на гор чем изделии. Перечисленные недостатки ограничивают применение, например, гор чий способ сварки не может быть использован дл  сварки таких изделий, как блоки двигателей КамАЗ,, которые характеризуютс  сложной конфигурацией и высоким уровнем внутренних напр жений . Любйе технологические приемы с целью обеспечени  равномерного нагрева не дают желаемого результата, что приводит к нарушению геометрии баз и посадочных мест.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей и обеспечение высокого качества сварки.

Поставленна . ц.ель достигаетс  тем, что при сварке изделий из чугуна осуществл ют термическую обработку свариваемого издели  до сварки, в процессе термообработки производ т , многократное термоциклирование околошовной с нагревом до температуры выше АС. на .50-100 С и охлаждением ниже температуры Ар на 50-7О С со скоростью нагрева и .охлаждени  40-100°С/мин.

.С целью снижени  остаточных напр жений в сварных, соединени х после сварки п)оизвЬд т термоциклирование полученного сварного соединени  по тому же термическому циклу, что и при предварительной термообработке.

Кроме того, сварку осуществл ют сварочньпли материаладда из малоуглеродистых стал- й.

Выбор указанного режима термообработки .обусловлен фазовыми.превращени ., протекающими при переходе. через критическую точку А, В результате этих Фазовых превращений происходит из1 1енение исходной структурыВследствие измельчени - зерен металлической основы чугуна и графитовых включений. Граничные услови  нагрева Ьыйе .критической точки обуславливаютс  необходимостью полного фазового превращени , структуры без существенного роста зерн-а.

В способе принимаютс  температуры нагреаа выше .на 50-100 С, которые дают полное .фазовое превращение структуры без существенного роста зерна. Граничные-услови  охлаждени  ниже критической точки не имеют физических ограничений (вплоть до комнатной температуры), ограничени  определ ютс  экономическими .соображени ми , Темп-ературы охлаждени  ниже АС на 50-70°С выбирают, исход  из экономической целесообразности и .использовани  простых средств контрол  . Граничные услови  по количеству циклов термоцик.пировани  определ ютс  достижением максимального измельчени  металлической основы и включений графита за счет фазовых превращений. Количество циклов може быть при нто в диапазоне 3-5, что установлено экспериментально. Увеличение циклов более 5 не вносит существенного вклада в измельчение структуры и поэтому экономически не оправдано. Граничные услови  по выбору скоростей нагрева и охлгшдени  определ ютс  отсутствием трещинообразоВани  при термоциклировании и экономической целесообразностью (т.е. максимальные скорости без трещинообразовани ). Скорость нагрева и охлаждени  в диапазоне 40-100с/м принимаетс  по опыту применени  обработки дл  деталей с различным уровнем внутренних напр жений и структурой. Оптимизаци  этого пара метра производитс  онытным путем в каждом конкретном случае. П р и ,м е р. Осуществл ют термоцикпирование зон, прилегающих к кромк-ам трещины в блоке цилиндров двигател  КамАЗ. Термоциклирование производ т в термостате путем нагрева газовой горелкой околошовных зон до 800®с с последунндим озслаждением до . Число термоциклов 3 Сварку дефектов производ т как на нагретом в термостате блоке, так и на холоднсм блоке после предвари- тельного термоциклировани , на полуавтомате 11ДГ-502 в защитной среде проволочными электродами типа ПАМЧпри режимах сварки 28-30 В, З.св-100-110 А.-, При такой технологии :получают качественное сварное соединение с достаточной прочностью и герметичностью . Восстановленные блоки прошли необходимые испытани . Проведенный микроанализ показал, что исход на  структура чугуна в виде грубопластинчатого перлита приобрела мел кодисперсный сорбитообразный харак тер. Механические испытани , напри мер, на образцах чугуна марки СЧ 21-40, вырезанных из блоков дви гателей КамАЗ, показали следующие результаты: исходное состо ние . 6д 26 кгс/мм после 3-кратного термоциклировани  со скорост  ми нагрева и охлаждени  50-70 С/мин бв кгс/мм Изменение структуры и механических свойств околошовной зоны при сварочных процессах обеспечивает уменьшение хрупкости и склонности к трешинообразованию в зоне наплав ленного металла вследствие уменьше ни  диффузии углерода в эту зону; уменьшение охрупчивани  зоны сплав лени  за счет образовани  мелкодис персной эвтектики (ледебурита) измалого времени пребывани  зоны сплавлени  при высоких температурах и мелкозернистости подложки; снижение уровн  внутренних напр жений за счет лучших условий их релаксации и перераспределени ; повышение уровн  энергии, затрачиваемой на развитие, и рост трещин, до критической величины; повышение надежности работы изделий при низких температурах вследствие снижени  порога хладноломкости в серых чугунах , до - повышение запаса прочности . Предложенное изобретение позвол ет повысить свариваемость и расширить диапазон сварив&емых марок чугунов и изделий из них, в том числе изделий с высоким уровнем внутренних напр жений; производить ремон но-восстановительные работы без нарушени  геометрии баз и посадочных мест путем нагрева только околошовной зоны; улучшить услови  труда сварщиков, так как сварка ведетс  на холодном изделии; использовать экономически выгодные сварочные материалы , например, малоуглеродистые стали. Базовым способом восстановлени  блоков двигателей автомобилей в насто щее врем   вл етс  холодна  сварка с использованием медноникелевых , медностальных и железоникелевых электродов, а также проволоки типа ПАНЧ-11. Предлагаемый способ по сравнению с базовым обеспечивает отсутствие трещин в зоне наплавленного металла; имеет более пластичную зону, сплавлени , что позвол ет производить мехобработку; позвол ет использовать дешевые сварочные материалы из малоуглероди- . стых сталей; обеспечивает отсутствие холодных трещин в околошовной зоне; повышает надежность работы изделий при низких температурах и термоударах. Все это расшир ет технологические возможности применени  сварочных процессов дл  чугунных изделий.

Claims (3)

1. СПОСОБ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ‘ ИЗ ЧУГУНА, при котором до сварки осуществляют термическую обработку свариваемого изделия, отличающийся тем, что, с целью расшире ния технологических возможностей и обеспечения высокого Качества сварки, в процессе термообработки произ водят многократное термоциклирование околошовной зоны с нагревом до температуры выше Ас, на 50-100° Си охлаждением ниже температуры на 50- 70 °C со скоростью нагрева и охлаждения 40-100°С/мин.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения остаточных напряжений в сварных соединениях) после сварки производят термоциклирование полученного .сварного соединения по тому же тер мическому циклу, что и при предварительной термообработке.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что сварку осуществляют сварочными материалами из малоуглеродистых сталей’.

СЛ X м сл