Сварка отливок из стали
Стали с повышенным содержанием углерода обладают хорошими литейными свойствами, поэтому стальное литье обычно содержит более 0,20% углерода.
Другие материалы по теме
"Сварка углеродистых сталей":
Углерод усиливает закаливаемость стали. Конструкционные стали с повышенным содержанием углерода (0,25–0,55%), как правило, подвергают закалке и отпуску, что придает им высокую твердость и износостойкость. Ценные свойства сталей с повышенным содержанием углерода широко используют для изготовления деталей машин: валов осей, зубчатых колес, звездочек, корпусов и других деталей самых различных форм.
Сварка часто является единственным способом изготовления и ремонта деталей машин, станин технологического оборудования. Однако сварка таких сталей затрудняется низкой стойкостью швов к образованию горячих трещин и вероятностью образования холодных трещин. Сложно также получить металл шва и зоны термического влияния со свойствами, равноценными свойствам основного металла.
Углерод уменьшает стойкость швов к образованию горячих трещин, усиливает вредное влияние серы и фосфора. Критическое содержание углерода в шве зависит от конструкции узла, формы шва и содержания в нем других элементов, предварительного подогрева.
Существующие способы повышения стойкости к образованию горячих трещин направлены на ограничение содержания в швах элементов, оказывающих отрицательное влияние, снижение уровня растягивающих напряжений, получение швов оптимальной формы с малой степенью их химической неоднородности.
Стали с повышенным содержанием углерода склонны к образованию малопластичных структур мартенситного типа в зоне термического влияния. Под воздействием сварочных и структурных напряжений может произойти разрушение малопластичного металла, чему способствует наличие в металле диффузионного водорода. Для предупреждения образования холодных трещин применяют способы, которые заключаются в устранении факторов, способствующих их возникновению.
Технология изготовления сварных соединений на сталях с повышенным содержанием углерода, имеющих более низкую стойкость к образованию трещин, должна предусматривать:
- применение электродов и сварочной проволоки с низким содержанием углерода;
- использование режимов сварки, конструктивных и технологических мер (разделка кромок, применение увеличенного вылета, введение дополнительной присадочной проволоки и др.), обеспечивающих минимальный переход углерода из основного металла в шов;
- введение в шов элементов (марганец, кальций, РЗМ), способствующих образованию тугоплавких или изолированных округлых сульфидных включений;
- применение оптимального порядка наложения швов, устранение излишней жесткости узлов, способов и режимов сварки, других мероприятий, обеспечивающих минимальное значение возникающих напряжений;
- выбор оптимальной формы шва и уменьшение химической неоднородности;
- снижение диффузионного водорода до минимума (использование низководородных электродов, очистка кромок и проволоки, осушка защитных газов, прокалка электродов, порошковой проволоки и флюсов);
- обеспечение замедленного охлаждения сварного соединения (применяется многослойная, двухдуговая или многодуговая сварка углеродистых сталей, наплавка отжигающего валика, используются экзотермические смеси и др.).
При сварке сталей с повышенным содержанием углерода основной металл тщательно очищают от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины и других загрязнений, так как они являются источниками водорода и могут вызвать образование пор и трещин. Очищать следует кромки и прилегающие к ним участки шириной не менее 10 мм. Это обеспечивает более плавный переход к основному металлу и повышенную прочность шва при переменных нагрузках.
Сборку под сварку деталей с повышенным содержанием углерода, как правило, выполняют с обязательным зазором, который зависит от толщины соединяемых деталей и должен быть на 1–2 мм больше, чем зазор при сборке элементов из хорошо свариваемых сталей. Свариваемые детали должны иметь разделку кромок при толщине металла 4 мм и более, что снижает переход углерода в шов. Учитывая высокую склонность к закалке, следует избегать прихваток малого сечения и длины или перед наложением прихваток применять местный предварительный подогрев.
Для сварки сталей с повышенным содержанием углерода (до 0,4%) можно применять те же сварочные материалы, что и для сварки низколегированных сталей, с некоторыми ограничениями. Для ручной сварки используют электроды с покрытием основного типа, обеспечивающие низкое содержание диффузионного водорода в наплавленном металле (марки УОНИ–13/45, УОНИ–13/55 и др.).
При механизированной сварке в защитном газе рекомендуют использовать проволоки марки Св–08Г2С, Св–09Г2СЦ или другие равноценные указанной, а также смесь углекислого газа и кислорода при содержании кислорода до 30% или углекислый газ. Можно применять смеси газов на основе аргона с окислительными свойствами (70…75% Ar+20…25% СО2+5% О2). Предпочтение следует отдавать проволоке диаметром 1,2 мм. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода, прошедших термическую обработку или легированных одним или несколькими элементами (40Х, 38ХС, 45Г и др.), электродная проволока Св–08Г2С не обеспечивает требуемые механические свойства. В таких случаях для механизированной сварки применяют комплексно-легированные проволоки марок Св–08ГСМТ, Св–08ХГСМА, Св–08Х3Г2СМ и др.
Автоматическая сварка под флюсом выполняется проволоками марок Св–08А, Св–08АА, Св–08ГА в сочетании с флюсами АН–348А, ОСЦ–45. Перспективно применение флюсов АН–43 и АН–47, обладающих хорошими сварочно-технологическими свойствами и высокой стойкостью к образованию трещин.
Сварочные материалы должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий. Проволока должна быть без ржавчины и загрязнений, флюсы и электроды непосредственно перед использованием прокаливают при температурах, указанных в сопроводительной документации. Нужно применять сварочный диоксид углерода (углекислый газ); пищевой диоксид углерода допускается при условии дополнительной осушки.
Режимы сварки должны обеспечивать минимальное проплавление основного металла и оптимальную скорость охлаждения. Правильность выбора режимов сварки, обеспечивающих оптимальную скорость охлаждения, можно оценить замером твердости металла сварного соединения, которая не должна превышать 350 HV.
Сварка ответственных узлов выполняется не менее чем в два прохода, сварные швы должны иметь плавный переход к основному металлу. Частые обрывы дуги, ожоги основного металла и вывод кратера на основной металл недопустимы.
После сварки следует обеспечить замедленное охлаждение сварных соединений. Для этого сваренный узел накрывают теплоизоляционным материалом, помещают в специальный термостат и применяют послесварочный нагрев.
Сварка ответственных конструкций из сталей с повышенным содержанием углерода, узлов с жестким контуром и т. п. выполняется с предварительным подогревом. Температура предварительного подогрева обычно находится в пределах 100–400 °С. Чем выше содержание углерода и легирующих элементов и больше толщина свариваемых элементов, тем выше температура предварительного подогрева.
АРД/TIG сварка чугуна и различающихся сталей
Аргоно-дуговая сварка может применяться не только для ремонта чугунных отливок, но и для наплавки. Применение аргона в качестве защитного газа обеспечивает высокую жидкотекучесть чугуна, вследствие чего облегчается всплывание загрязнений на поверхность ванны.
При аргоно-дуговой сварке чугуна присадочный стержень должен лишь касаться поверхности сварочной ванны. Если опустить присадочный пруток глубоко в ванну, то образуются газовые раковины и поры. Перед сваркой чугунная отливка должна подогреваться. Подогрев ведут в нефтяной печи или газовым пламенем. Затем отливка вынимается из печи и укладывается в теплоизоляционный ящик с крышкой, снабженной отверстиями в тех местах, где необходимо выполнить сварку. После сварки отливку переносят в печь для последующего нагрева, а из печи снова в теплоизоляционный ящик для медленного охлаждения в течение одних суток. Для этой цели используют металлические коробки, обшитые асбестом. Во время работы воздушная завеса защищает сварщика от радиационного тепла, которое исходит от подогретой отливки.
СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ
Некоторые изделия изготовляются сваркой из сталей разных марок. Аргоно-дуговой сваркой можно соединять стали 30ХГСА с 12Х18Н10Т и нихромом.
Как известно, эти стали обладают различными свойствами, обусловливающими и различное их применение. Сталь 30ХГСА обладает высокими механическими свойствами, которые позволяют использовать ее в узлах, несущих большие нагрузки. Сталь 12Х18Н10Т, обладая меньшей прочностью, имеет высокие противокоррозионные свойства и жаростойкость. Нихром отличается высокой жаростойкостью и жаропрочностью; в силу этого он находит применение в узлах, работающих при высоких температурах.
Возможность сварки разнородных материалов в ряде случаев способствует повышению качества изделия, сокращению потребления дорогостоящих дефицитных материалов и снижению стоимости изделия. Поскольку стали 12Х18Н10Т, 30ХГСА и нихром сильно отличаются по своим физическим и металлургическим свойствам, сварка их в различных сочетаниях обычными способами (кислородно-ацетиленовая и электродуговая) затруднительна. При применении аргоно-дуговой сварки эти трудности легко преодолеваются.
Аргоно-дуговой сваркой выполняются тонколистовые соединения из следующих сочетаний: 12Х18Н10Т - 30ХГСА, 30ХГСА - нихром и нихром - 12Х18Н10Т.
Приемы сварки соединений различных сплавов в указанных сочетаниях не отличаются от приемов сварки каждого из этих сплавов в отдельности.
Сварку вручную можно производить как при переменном, так и при постоянном токе. Практически удобнее сваривать при постоянном токе прямой полярности. При механизированной сварке следует применять переменный ток.
Соединения 12Х18Н10Т-30ХГСА. Соединения стали 12Х18Н10Т со сталью ЗОХГСА свариваются с присадками 12Х18Н10Т и 20ХГСА. При использовании в качестве присадки проволоки марки 20ХГСА, несмотря на чистую сварочную ванну, в сварном шве обнаруживаются поры и раковины. Плотные швы получаются только при сварке в среде чистого аргона.
При сварке с присадкой 12Х18Н10Т швы получаются более плотные. Присадка 12Х18Н10Т менее требовательна к чистоте аргона, поэтому при ней можно в отдельных случаях использовать и технический аргон. Однако, учитывая загрязненность технического аргона, для получения надежного качества швов при сварке в его среде следует пользоваться очистительной установкой для поглощения кислорода, влаги и углекислого газа.
Сварочные швы в соединении 12Х18Н10Т - 30ХГСА не подвержены окислению с обратной стороны, приводящему к пористости металла; поэтому при сварке здесь не требуется предусматривать меры защиты обратной стороны шва.
Несмотря на различие физических свойств сталей обеих марок, образование трещин при сварке не наблюдается, за исключением кратера.
В кратере в большинстве случаев появляются трещины, расположенные поперек шва. Во избежание образования трещин кратер нужно выводить в сторону на основной металл 12Х18Н10Т. Соединения 12Х18Н10Т - 30ХГСА можно выполнять механизированной сваркой с присадкой и без присадки. В обоих случаях при правильно выбранном режиме получаются плотные, хорошие швы.
Макроструктура соединений, сваренных вручную и механизированным способом, показывает полное сплавление двух металлов. Поры в шве отсутствуют. Различная протравливаемость шва указывает на неравномерное перемешивание сталей 12Х18Н10Т и 30ХГСА вследствие большой скорости процесса сварки.
В переходных зонах соединений 12Х18Н10Т и 30ХГСА, сваренных с присадкой 12Х18Н10Т, микроструктура аналогична соединению, сваренному без присадки.
В соединениях 12Х18Н10Т - 30ХГСА механические свойства металла по различным данным меняются в соответствии с изменением химического состава и режима термического воздействия при сварке. Характер изменения этих свойств выявляется на графике распределения твердости, представленном на фиг. 251.
Сварка стали 12Х18Н10Т со сплавом нихром по своему характеру и приемам мало отличается от сварки нихрома. В качестве присадки можно применить 12Х18Н10Т или нихром в виде проволоки или полосок, нарезанных из основного металла. Сплав 12Х18Н10Т меньше подвержен окислению и требует аргона меньшей чистоты, поэтому в качестве присадки предпочтительнее применять проволоку марки 12Х18Н10Т.
При сварке соединения 12Х18Н10Т - нихром вследствие сильной окисляемости нихрома происходит интенсивнее окисление обратной стороны шва с образованием пористой корки. Во избежание этого сварку нужно производить на подкладке или с защитной обратной стороны шва аргоном. Для сварки соединения 12Х18Н10Т - нихром требуется чистый аргон или технический аргон, но очищенный от примесей кислорода, влаги и углекислого газа.
Режимы ручной и механизированной аргонно-дуговой сварки соединений 12Х18Н10Т - нихром приведены в таблице 120.
Микроструктура переходной зоны со стороны нихрома такая же, как и со стороны 12Х18Н10Т. Наплавленный металл имеет структуру аустенита с размерами зерна по 7-му баллу.
Соединения 30ХГСА - нихром можно выполнять ручной и механизированной аргоно-дуговой сваркой с аустенитными присадками из стали 12Х18Н10Т или нихрома.
Вследствие наличия в обоих металлах легко окисляющихся элементов удовлетворительное качество шва получается только при сварке в среде чистого и технического аргона при условии очистки от влаги, кислорода и углекислого газа.
Сварные соединения 30ХГСА - нихром, сваренные при указанных режимах, не имеют пороков.
Соединения имеют полный провар как со стороны стали 30ХГСА, так и со стороны нихрома.
Микроструктура со стороны стали 30ХГСА меняется от сорбита (основной металл) до крупноигольчатого мартенсита в переходной зоне, ширина переходной зоны 3 мм.
Микроструктура наплавленного металла присадки нихром представляет собой дендриты твердого раствора. Максимальные размеры зерна аустенита в переходной зоне (со стороны сплава нихром) соответствуют 4-му баллу. Ширина переходной зоны 0,6 мм.
На фиг. 252 представлен график распределения твердости в поперечном сечении соединения 30ХГСА - нихром.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1. ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ ОТЛИВОК К ИСПРАВЛЕНИЮ
1.1 . Исправлению подлежат дефекты отливок, обнаруженные до или после механической обработки литых деталей при их изготовлении и ремонте.
1.2 . Стальные отливки I и II групп по ОСТ 5.9285-78 и отливки 1, 1А и 2Б групп из серого чугуна по ОСТ 5.9277-77 следует допускать к заварке с разрешения старшего производственного мастера или лица, его заменяющего, без составления карт технологического процесса по действующей на предприятии технологической документации.
Разрешение на заварку должно быть подтверждено подписью в журнале регистрации литых деталей (см. приложение 1) или на эскизе дефекта.
1.3 . Заварку дефектных участков отливок, перечисленных в п. 1.4 , производить без составления карт технологического процесса, при соблюдении следующих условий:
глубина разделки не превышает 20 % толщины стенки отливки, но не более 25 мм, а протяженность разделки по наибольшему размеру не превышает четырех толщин стенки, но не более 150 мм;
Суммарная масса наплавленного металла составляет:
при массе отливки до 100 кг - не более 1 %;
при массе отливки 100 - 500 кг - 1 кг + 0,5 %;
при массе отливки свыше 500 кг - 2,5 кг + 0,2 %;
на предприятии, где существует технологическая документация на заварку дефектов отливок, составленная с учетом требований настоящего стандарта и согласованная с заинтересованными предприятиями и организациями.
Примечание. Размеры дефектов и масса наплавленного металла должны определяться по фактическим размерам литой детали на данной стадии обработки.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.4 . Стальные отливки III и IV групп из стали на ОСТ 5.9285-78, отливки из серого чугуна групп 2В, 2Г, 3А, 3Б, 3В и высокопрочного чугуна всех групп по ОСТ 5.9277-77 следует допускать к заварке с разрешения главного металлурга и главного сварщика предприятия по карте технологического процесса (см. приложение 2 ).
1.5 . Карта технологического процесса должна быть составлена в двух экземплярах с учетом требований настоящего стандарта и технологической документации предприятия и сопровождать отливку до окончания механической обработки. После механической обработки и приемки заваренной отливки карту следует передать в службу технического контроля литейного цеха для учета и хранения.
Примечание. Если на отливках, полученных по МЗК, на стадии обработки выявляются дефекты, то оформляются аналогичные карты технологических процессов на заварку, которые хранятся в службе технического контроля.
1.6 . При обнаружении дефектов литья в процессе механической обработки заваренной отливки порядок подготовки и повторной заварки ее должен быть таким же, как при первой заварке. Если исправление производилось по карте технологического процесса, разрешение на повторную заварку должно быть зафиксировано в составленной ранее карте.
1.7 . После подготовки к заварке все исправляемые отливки должны предъявляться техническому контролю для приемки и нанесения клейма. Клеймо технического контроля наносится рядом с клеймом плавки и номером детали.
Допускается вместо нанесения клейма заверять приемку отливок под заварку подписью технического контроля в журнале регистрации или карте технологического процесса.
1.8 . При наличии на отливке нескольких дефектных мест следует наносить одно клеймо и проставлять одну подпись технического контроля о приемке подготовки к заварке всех дефектных мест.
1.9 . Учет исправляемых отливок в журнале регистрации должен производиться представителем технического контроля.
2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
2.1 . К заварке дефектов отливок допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосмотры в соответствии с приказом 400 от 30.05.69 Минздрава СССР, а также прошедшие обучение, аттестацию и инструктаж по безопасным приемам труда, производственной санитарии и пожарной безопасности.
2.2 . Исправление дефектов в литых деталях с использованием металлорежущих станков, пневматических и абразивных инструментов, электросварочного и газорезательного оборудования, нагревательных печей, электрической энергии, горючих и взрывоопасных газов сопровождается выделениями тепла, пыли и токсичных сварочных аэрозолей.
Несоблюдение соответствующих требований безопасности и производственной санитарии может привести к травмам от отлетающих частиц металла, электротравмам, ожогам, созданию пожаровзрывоопасной среды, заявлению и загазованности производственных помещений выше предельно допустимой концентрации.
2.3 . При производстве работ с применением пневматических рубочных молотов и турбинок необходимо руководствоваться «Основными положениями об оздоровлении условий труда при работе с пневматическими инструментами» (введены в действие письмом Министерства СССР).
2.6 . Все движущиеся и вращающиеся части механизмов должны быть ограждены.
2.7 . Все электросварочное оборудование должно соответствовать «Единым требованиям безопасности к конструкции сварочного оборудования» (Утверждены Госкомитетом по электротехнике при Госплане СССР 2.03.1964 г.).
2.8 . Все энергетическое и электротехническое оборудование, находящееся под напряжением выше 36 В, должно иметь надежное заземление.
2.9 . Для защиты окружающих рабочих от воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги рабочие места электросварщиков, находящиеся как в помещениях, так и на открытом воздухе, должны ограждаться переносными ограждениями (щитами, ширмами). Размеры переносных ограждений должны обеспечивать надежность защиты с учетом размеров завариваемых отливок.
2.10 . Для снижения запыленности и загазованности помещений должна применяться общеобменная и местная вентиляция, удаляющая токсичные сварочные аэрозоли непосредственно у места их образования. В качестве местной вентиляции могут использоваться переносные пылегазоприемники или встроенные в сварочное оборудование вытяжные устройства.
2.11 . Общеобменная вентиляция при производстве электросварочных работ должна обеспечивать следующий воздухообмен (из расчета на 1 кг израсходованных электродов или сварочной проволоки):
при ручной дуговой сварке 5000 - 10000 м 3 ;
при сварке в углекислом газе 4000 - 7000 м 3 ;
при сварке под флюсом 600 м 3 .
2.12 . Содержание сварочных аэрозолей в воздушной среде рабочего места не должно превышать:
окиси углерода 20 мг/м 3 ;
окислов марганца 0,05 мг/м 3 ;
соединений хрома 0,01 мг/м 3 ;
окислов азота 2,0 мг/м 3 ;
фтористого водорода 0,05 мг/м 3 .
2.13 . В случаях, когда концентрация газов и паров в зоне дыхания сварщика не превышает предельно допустимых величин, а концентрация пыли больше допустимой нормы, необходимо пользоваться противопылевыми респираторами типа У-2К или ШБ-1.
При превышении предельно допустимой концентрации пыли и газов электросварщики должны обеспечиваться дыхательными приборами с принудительной подачей чистого воздуха (полумаски ППМ-1).
2.14 . При производстве газосварочных и газорезательных работ необходимо соблюдать следующие требования:
содержание кислорода в воздухе рабочего помещения должно быть не ниже 19 % (по объему);
предельно допустимая концентрация в воздухе ацетилена - 0,3 мг/м 3 .
Нижняя граница воспламеняемости ацетилена в смеси с воздухом 2,8 %, верхняя - 65 %.
2.15 . Эксплуатация баллонов, контейнеров со сжиженным газом и рамп должна осуществляться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (утверждены Госгортехнадзором СССР 19.05.1970 г.).
2.16 . Освещение рабочего помещения должно соответствовать требованиям СНиП II-4-79 и выбираться в зависимости:
объект различения - трещина в отливке;
размер объекта 0,2 мм;
коэффициенты отражения фона 0,27;
контраст объекта с фоном 0,6;
характеристика зрительной работы по СНиП II-4-79;
система освещенности - комбинированная (освещение общее + переносное).
2.17 . Для предупреждения возможных ожогов от нагретых отливок, материалов и приспособлений рабочие должны быть обеспечены спецодеждой в соответствии с «Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты рабочих и служащих» (утверждены Постановлением Государственного Комитета СССР по труду и социальным вопросам и Президиума ВЦСПС, 1979, 1980).
2.18 . С целью предупреждения травм термическую обработку отливок следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.004-75 раздела IV и пп. 230 - 236, 242, 246 - 256 раздела VII «Правил техники безопасности и производственной санитарии при термической обработке металлов» (утверждены ЦК профсоюза рабочих машиностроения 06.07.1960 г.).
2.19 . Запрещается производить выжигания жировых веществ на поверхности отливок газовым пламенем.
2.20 . Запрещается применять какие-либо приспособления, инструменты и оснастку, не предусмотренные рабочей технологической документацией, разработанной техническими службами предприятия и утвержденной в установленном порядке.
2.21 . В технологических инструкциях предприятий должны быть конкретно указаны основные и вспомогательные приспособления и инструмент, защитные и транспортные устройства и способы, обеспечивающие безопасное ведение работ.
2.22 . При подготовке и заварке дефектных мест следует руководствоваться требованиями настоящего стандарта и следующих документов: ГОСТ 12.3.003 -75, ГОСТ 12.1.005 -76, ГОСТ 12.3.009-76 , ОСТ 5.9823-80, ОСТ 5.0272-79, ОСТ 5.0241-78;
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах» (утверждены Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения 8.01.1960 г. (с изменениями 1963 г.);
«Правил устройства электроустановок ПУЭ-76», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правил техники безопасности при эксплуатации установок потребителей» (утверждены Энергонадзором 12.04.1963 г.);
Строительных норм и правил СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования» (утверждены Госстроем СССР в 1979 г.);
«Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов» (утверждены Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР 5.03.1973 г. № 1009-71).
1042-73 «Санитарных правил организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию», утвержденный Минздравом СССР, 1973.
«Типовых правил пожарной безопасности для промышленных предприятий», утвержденных ГУПО МВД СССР, 1975 г.
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при холодной обработке металлов», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1965.
«Общих правил, техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1958.
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газопламенной обработке металлов», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1963.
«Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», утвержденных Госгортехнадзором СССР, 1969.
950-72 ( ОСП-72 ) - «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений», утвержденных Минздравом СССР, 1972.
2.2.3 . Администрация, ответственная за производство работ, обязана разработать инструкции по безопасности труда, проинструктировать работающих, контролировать выполнение требований этих инструкций.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИСПРАВЛЕНИЮ ОТЛИВОК ЗАВАРКОЙ
3.1. Дефекты, допускаемые к исправлению заваркой
3.1.1 . Заваркой допускается исправлять отливки, имеющие следующие дефекты:
раковины поверхностные и сквозные (газовые, усадочные, песчаные, шлаковые);
пористость поверхностную и сквозную (газовую и усадочную) рыхлоту;
трещины, спаи, неслитины поверхностные и сквозные;
разностенность, недоливы, обнаруженные при разметке и подлежащие устранению наплавкой, а также неполные отливки или отбитые части;
поверхностные повреждения (в результате механической обработки).
3.1.2 . Исправление отливок, имеющих дефекты, допускается производить в следующих случаях:
дефектные участки на всем протяжении доступны к заварке и контролю качества;
заварка не ограничена техническими условиями проекта;
качество металла отливки проверено и отвечает требованиям соответствующей технической документации на поставку литья;
после заварки дефектов сохраняются конструктивные формы и размеры литой детали.
3.1.3 . В отливках ответственного назначения по ОСТ 5.9285-78 исправление сквозных трещин или сквозной пористости допускается производить в тех случаях, когда заварка указанных дефектов не запрещена техническими условиями на поставку литья, а при отсутствии последних - по разрешению главного металлурга и главного сварщика предприятия.
3.1.4 . Исправление всех литых деталей путем приварки вставок или отдельных конструктивных элементов должно производиться только по картам технологического процесса, согласованным с проектантом или конструкторским бюро предприятия-изготовителя.
Материал вставок и приварышей должен отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалу отливки.
3.2. Допуск сварщиков к выполнению заварки отливок.
3.2.1 . К заварке дефектов стальных и чугунных литых деталей допускаются сварщики, аттестованные согласно ОСТ 5.9126-73 по применяемому способу сварки чугуна или соответствующего класса сталей с учетом требований настоящего стандарта.
3.2.2 . При необходимости производить заварку отливок из стали или чугуна различных марок разрешается дополнительные испытания проводить на стали или чугуне той марки, которая обладает наихудшей свариваемостью при условии, что техника сварки аналогична.
3.2.3 . Разряд сварщиков, допускаемых к заварке отливок, устанавливается технологической документацией предприятия.
3.2.4 . Все сварщики должны быть снабжены индивидуальными клеймами для клеймения отливок после заварки.
3.3. Основные указания по подготовке дефектных мест к заварке
3.3.1 . Отливки, подлежащие исправлению, должны поступать на заварку после удаления литников и прибылей, очистки от формовочной смеси, окалины и ржавчины. Очистку крупных отливок и заварку дефектов в них разрешается производить поэтапно.
3.3.2 . Разделка дефектных мест, подлежащих заварке, должна быть произведена до полного удаления дефекта и обеспечения провара. Поверхность подготовленных под заварку мест не должна иметь острых углов и заусенцев.
3.3.3 . Угол скоса кромок при разделке дефектных участков должен составлять не менее 15° на сторону и выбираться в зависимости от размеров дефекта, его конфигурации и способа заварки.
3.3.4 . Вокруг разделанного дефектного места металл отливки должен быть очищен от пригара, окалины, ржавчины и жировых загрязнений на ширину не менее 10 мм.
В случае нарушения геометрических размеров детали (утонение, недолив) перед наплавкой следует зачищать всю дефектную поверхность.
3.3.5 . Удаление жировых веществ следует выполнять безопасными водными смывками.
3.3.6 . Разделку дефектных мест в стальных отливках следует выполнять одним из следующих способов или их сочетанием:
воздушно-дуговой резкой (строжкой);
газовой резкой (строжкой);
плазменно-дуговой резкой (строжкой);
рубкой, обработкой абразивным кругом, фрезерованием, сверлением или другим способом механической обработки, обеспечивающим полное удаление дефекта.
Выбор способа разделки должен производиться в зависимости от материала отливки, места расположения дефекта на детали или конструкции, технических возможностей предприятия и оговариваться в технологической документации предприятия или картах технологического процесса.
3.3.7 . В стальных отливках, при заварке которых необходим предварительный подогрев, удаление дефектных мест тепловыми способами следует производить также с предварительным подогревом до температур, указанных в табл. 1 .
3.3.8 . После тепловых способов разделки поверхность подготовленного дефекта должна быть зачищена до чистого металла.
3.3.9 . Разделку дефектных мест чугунных отливок следует выполнять любым способом механической обработки, обеспечивающим полное удаление дефекта. Разделку высокопрочного чугуна разрешается выполнять тепловым способом.
3.3.10 . При разделке под заварку трещин для предотвращения их распространения следует производить сверление на расстоянии 5 - 10 мм от концов трещины.
3.4. Основные указания по технологии заварки отливок
3.4.1 . Исправление дефектных участков следует производить до окончательной термической обработки отливки.
3.4.2 . Заварку дефектных участков стального литья следует производить одним из следующих способов:
Сварка отливок из литейной стали
Как известно, в стальных отливках в целом ряде случаев появляются различные дефекты: раковины, трещины, недоливы и т. д. Большинство этих дефектов может быть исправлено сваркой. До последнего времени наибольшее распространение при исправлении дефектов в стальном литье имела ручная электродуговая сварка, которая характеризуется относительно низкой производительностью и экономичностью.
Попытки некоторых научно-исследовательских организаций и заводов автоматизировать заварку дефектов, с целью повышения производительности труда, снижения стоимости сварочных работ и улучшения условий труда, не дали желаемых результатов. Например, использование полуавтоматической сварки под флюсом, как правило, не обеспечивает требуемого качества при заварке глубоких дефектов и дефектов сложной конфигурации, вследствие залегания шлака в зоне сплавления с основным металлом и между слоями наплавленного металла.
Проведенное в ЦНИИТМАШе опробование некоторых способов сварки (ванного способа сварки под флюсом, сварки под магнитным флюсом, сварки в углекислом газе и др.) показало, что наиболее приемлемым для автоматизации заварки дефектов в стальном литье является метод сварки в углекислом газе, сочетающий высокую производительность с маневренностью ручной сварки.
Согласно техническим условиям стальное литье по химическому составу и механическим свойствам должно удовлетворять требованиям, приведенным в табл. ниже.
Из всего комплекса марок стального углеродистого литья по ГОСТ (15Л-55Л) детальное изучение свойств сварных соединений, выполненных в углекислом газе, было проведено на отливках из наиболее распространенных марок сталей (25Л, 30Л, 35Л и 45Л).
Механические свойства сварных соединений определялись на образцах, вырезанных из отливок с заваренными дефектами объемом 750-1200 см 3 (рисунок выше справа) как в исходном состоянии после сварки, так и после термообработки. Схема вырезки образцов для испытания механических свойств приведена на рис. слева, а схема отбора проб металла шва на химический анализ - на рисунке ниже справа.
Сварка образцов производилась на полуавтомате током 400-420 а обратной полярности при напряжении на дуге 30-32 в и расходе газа 1000-1200 л/час.
Свойства сварных соединений на отливках из стали 35Л
Применение проволоки Св-10ГС при сварке стали 35Л не обеспечивает после термической обработки необходимых по ТУ прочностных свойств наплавленного металла. В связи с этим заварка дефектов в отливках из этой стали производилась проволокой Св-08ГС, отличающейся от проволоки Св-10ГС более высоким содержанием марганца. Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС, приведен в табл. ниже.
Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС на сталь 35Л:
Результаты испытаний механических свойств сварного соединения (табл. 56) показывают, что наплавленный металл и сварное соединение удовлетворяют требованиям технических условий на отливки из стали 35Л.
Измерения показали неравномерное распределение твердости по сечению наплавки, не прошедшей термообработки (рисунок ниже).
Максимального значения твердость достигает в нижнем слое наплавки, что объясняется высокой скоростью охлаждения металла этого слоя (сварка производилась без предварительного подогрева), а также более высоким содержанием углерода по сравнению с другими слоями.
Верхний слой имеет столбчатую структуру (рисунок ниже) и также обладает повышенной твердостью.
После нормализации с отпуском твердость основного и наплавленного металла практически выравнивается (рис. выше).
На рисунке ниже (а и б) и под ним (а и б) представлены, соответственно, микроструктуры наплавки в исходном состоянии и после нормализации с отпуском (верхний слой и зона сплавления).
Испытания образцов, вырезанных из зоны сплавления и не прошедших термообработки, показали в ряде случаев низкие пластические свойства. После термообработки эти свойства повышались и достигали значений, необходимых по техническим условиям. Поэтому при исправлении дефектов в отливках из стали 35Л сварные соединения необходимо, как правило, подвергать последующей термообработке.
Проволока Св-08ГС может быть также использована при заварке дефектов в отливках из сталей 25Л и 30Л.
Механические свойства сварного соединения, выполненного на стали 35Л проволокой Св-08ГС:
Режимы и техника заварки дефектов стального литья
Подготовка дефектов под сварку. Подготовка дефектов под сварку в углекислом газе принципиально не отличается от подготовки их для ручной сварки. Разделка дефектов может производиться с помощью пневматического зубила, строганием, фрезерованием, сверлением, а также посредством газовой кислородной резки с последующим удалением с поверхности реза слоя окислов, окалины и наплывов. Остатки наплывов шлака и окалины после резки могут вызвать образование трещин и пор в наплавке (фиг. 75).
Поверхность разделанного дефекта должна быть чистой и иметь плавные очертания. Стенки подготовленных дефектов должны быть пологими (угол наклона не более 70°) с плавным переходом к основанию, чтобы обеспечить провар по всей поверхности дефекта. При заварке дефектов с вертикальными стенками могут быть непровары, а в местах, где отсутствуют плавный переход от стенки дефекта к основанию, трещины. При заварке сквозных дефектов необходимо применять подкладки из малоуглеродистой стали толщиной 5-7 мм, которые после заварки дефектов удаляются.
Режимы и техника заварки наиболее характерных дефектов
Наплавка на горизонтальные плоскости (исправление недоливов и больших раковин) в отливках из сталей, содержащих до 0,30% углерода, не вызывает серьезных затруднений, связанных с возможностью получения швов без горячих трещин. В этом случае наплавку можно производить на токе 400-420 а узкими валиками с быстрым перемещением горелки (40-50 м/час), причем каждый последующий шов должен во избежание несплавления между валиками перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 ширины (рис. ниже слева). В отливках из сталей с концентрацией углерода 0,30-0,40% вследствие быстрой кристаллизации наплавленного металла при скорости сварки 40-50 м/час в нижних слоях могут появиться трещины.
При медленном перемещении горелки (10-15 м/час), когда под основанием сварочной дуги находится значительный слой жидкого металла, уменьшается глубина проплавления, улучшается форма шва и предупреждается появление трещин.
Заварка дефектов в отливках из стали 45Л сильно осложняется возникновением, как правило, горячих трещин в первом или втором слое. Снижение скорости сварки до 10-15 м/час уже не обеспечивает получения швов без трещин. Даже при сварке на токе 250-280 а в нижних слоях часто появляются горячие трещины. В связи с этим сварку нижних слоев на стали 45Л в углекислом газе нельзя производить без предварительного подогрева. При этом необходимо сварочный ток снизить до 200-250 а, а линейную скорость сварки до 12 м/час. Целесообразно сварку нижних слоев (1-3 слоев) производить вручную качественными электродами, а последующие слои наплавлять уже в углекислом газе на токе 400-420 а с быстрым перемещением горелки.
При сварке на наклонных плоскостях (угол наклона до 30°) во избежание стекания металла из сварочной ванны необходимо быстро перемещать дугу, наплавляя без перерыва валики длиной не менее 100-120 мм. Общее направление сварки - снизу вверх (рис. выше справа).
При сварке на плоскостях с большими углами наклона (30-60°) сварочный ток необходимо снизить до 250-280°. Сварка на плоскостях с наклоном более 60° и на вертикальных плоскостях возможна на токе менее 160-180 а (проволока диаметром 1,6 мм).
Заварку небольших раковин чашеобразной формы (объемом 50-500 см 3 ) целесообразно производить следующим образом (рис. справа): дуга зажигается на дне раковины и перемещается медленно по спирали на 3-5 оборотов; после этого, не прерывая процесса сварки, производится обратное перемещение дуги по спирали к середине раковины. В дальнейшем сварка производится по той же схеме с постепенным увеличением количества накладываемых по спирали швов до полного заполнения раковины наплавленным металлом. В этом случае, так же как и при наплавке на поверхность, во избежание залегания шлака между слоями необходимо их перекрывать на 1/3 ширины шва. Указанный способ заварки раковин позволяет, не прерывая процесса, полностью заварить дефект и обеспечивает получение наплавки без пор, трещин и шлаковых включений. При заварке чашеобразных раковин большего объема (свыше 500 см 3 ) необходимо периодически после наложения 3-4 слоев по высоте прерывать процесс для охлаждения наплавленного металла, а также для удаления с поверхности наплавки шлака.
Заварку дефектов большой протяженности и глубины так же, как и при ручной сварке необходимо осуществлять методом «горки» (рис. ниже). При этом методе дефект по всей длине размечается на участки протяженностью по 150-200 мм. Сварка производится в следующем порядке: сначала наплавляется первый слой на первом участке; затем первый слой на втором участке и второй слой на первом участке. После этого наплавляется первый слой на третьем участке, второй слой на втором участке и третий слой на первом участке и т. д.
При заварке глубоких трещин в отливках из стали 35Л нижние слои необходимо наплавлять на малых токах (до 300 а) с небольшой скоростью сварки (до 12 м/час) и манипулированием электрода поперек шва. В дальнейшем скорость сварки можно повысить до 30-40 м/час, а ток до 400-420 а. В отливках из стали 45 заварку таких трещин необходимо производить с предварительным местным или общим подогревом до температуры 250-280° С, причем 2-3 нижних слоя наплавлять вручную качественными электродами. Дальнейшую заварку трещины можно производить на токе 400-420 а со скоростью до 15-20 м/час. После наплавки в углекислом газе 2-3 слоев скорость сварки можно повысить до 40- 50 м/час.
Если глубина дефекта, расположенного на краю детали, превышает 20 мм, то необходимо произвести наплавку до уровня первой планки, после чего поставить вторую планку и продолжать сварку.
После заварки дефекта эти планки вырубаются или сострагиваются при последующей механической обработке. Макрошлиф дефекта, расположенного на краю детали и заваренного в углекислом газе в помощью планок, приведен на рис. слева.
Заварка сквозных дефектов также должна производиться с помощью планок из малоуглеродистой стали.
При этом следует руководствоваться технологическими приемами, которые рекомендуются для исправления недоливов, больших раковин и глубоких трещин при ручной сварке качественными электродами.
Читайте также: