Газове зварювання чавуну та кольорових металів

   Розплавлена ​​мідь, що містить закис міді , здатна поглинати водень і окис вуглецю , взаємодіючи з ними по реакціях

                                      

   Пари води і двоокис вуглецю утворюють пори в металі шва і , не маючи можливості виділитися з нього , при кристалізації шва можуть призвести до появи мікротріщин (так звана « воднева » хвороба міді). Для м'якої ( відпалений ) міді межа міцності дорівнює 220-230 МН/м2 (22-23 кгс/мм2) , для твердої нагартованої 370-420 МН/м2 ( 37-42 кгс/мм2) . Щільність міді 8,9 г/см3 , коефіцієнт лінійного розширення а при 20 ° С дорівнює 17,7-10 ~ 6 , коефіцієнт теплопровідності 387,7 Вт / (м - ° С) ( +0,95 кал/см-с- ° С); лінійна усадка при затвердінні 2,1 %. Коефіцієнт теплопровідності міді в 6-7 разів вище , ніж сталі. Внаслідок цього при зварюванні міді доводиться застосовувати більш потужне полум'я або вести зварювання двома пальниками одночасно.

   Мідь товщиною до 10 мм зварюють одним пальником . Питома потужність полум'я 150 дм3 / рік ацетилену на 1 мм товщини металу. При зварюванні міді товщиною більше 10 мм використовувати надто потужне полум'я одного пальника не слід , так як це призводить до перегріву металу , зростання зерна і зниження міцності з'єднання. У цьому випадку зварювання слід вести двома пальниками : однієї - підігріваючої з полум'ям питомою потужністю 150-200 , а другий - зварюють з полум'ям потужністю 100 дм3 / рік ацетилену на 1 мм товщини металу. Зварювання проводять лівим способом. При зварюванні двома пальниками процес зварювання ведуть одночасно з двох сторін шва , розташовуючи вісь шва вертикально.

   При зварюванні ядро полум'я повинно знаходитися на відстані. 3-6 мм від поверхні ванни , не торкаючись розплавленого металу. Для кращої передачі теплоти від полум'я до металу мундштук тримають майже під прямим кутом до поверхні ванни. При зварюванні у вертикальному положенні полум'я тримають народ кутом 30 ° вниз від горизонтальної осі , зварювання ведуть знизу вгору.

  Зварювання необхідно вести з максимальною швидкістю без перерв. Прихватку швів застосовувати не слід , тому що при повторному нагріванні під час зварювання в місцях прихваток можуть виникнути тріщини. Для закріплення деталей під час зварювання слід використовувати пристосування.

   При зварюванні слід забезпечувати одночасне розплавлення кромок і присадного дроту , не залишаючи розплавлені кромки без заповнення їх присадковим металом навіть на короткий час, щоб уникнути окислення. Для кращого заповнення оброблення крайок металом і збільшення висоти шва зварюються листи розташовують під кутом 10 ° до горизонтальної площини з зазором , що збільшується знизу вгору. Зварювання ведуть , починаючи з нижньої частини аркушів , поступово йдучи вгору по ухилу шва. Для попередження протікання рідкого металу в зазор між крайками знизу прокладають графітову пластинку з канавкою , що сприяє формуванню зворотного боку шва. При зварюванні довгих швів початок зварювання повинно знаходитися на відстані х / 3 довжини шва від його краю ; зваривши 2 / 3 довжини шва , закінчують зварювання залишилася V3 частини шва , йдучи у зворотному напрямку від початкової точки . Довгі шви зварюють зворотно ступінчастим способом. Зварювати слід в один шар , так як при накладенні другого шару можлива поява тріщин в інтервалі температур 250-500 ° С.

    Для міді слід застосовувати в основному стикові з'єднання . Допустимі кутові з'єднання із зовнішнім швом. З'єднання в стик металу товщиною до 2 мм отримують без присадочного матеріалу з від бортівкою кромок на графітової або азбестового підкладці. При товщині 3 мм і в ще застосовують односторонній скіс кромок під кутом 45 ° з притуплюванням V5 товщини листа , але не менше 1,5-2 мм. При товщині понад 10 мм використовують X - подібну підготовку кромок . При зварюванні труб з міді в місці приварювання до них патрубків виробляють або витяжку кромок основної труби , або розвальцювання патрубка , щоб отримати стикове з'єднання деталей.

   Рекомендується застосовувати присадні прутки , до складу яких введені елементи - розкислювачі ( кремній , марганець , фосфор) , а також прутки , леговані оловом і сріблом , що знижують температуру плавлення присадочного металу. Такі прутки для зварювання міді , що містять до 0,8-1,2 % Ag , випускають під марками Ml і MCpl по ГОСТ 16130-70 . Діаметр присадного дроту вибирають залежно від товщини металу: Товщина метала , мм. . . . До 1,5 1,5-2,5 2,5-4 4-8 8-15 більше 15 діаметр проволоки , м м . . . 1,5; 2 4-5 ;б 8.

   Вміст фосфору в прутки має становити 0,2 % , кремнію 0,15-0,30 %. Фосфор підвищує рідко текучість міді та відновлює закис міді з реакції .

                                              

   Дріт повинен плавитися спокійно , без розбризкування. При набряканні краплі рідкого металу кінець прутка повинен мати заокруглену форму і блискучу поверхню.

   Бажано , щоб температура плавлення дроту була на 100 ° С нижче температури плавлення основного металу. Надлишок елементів розкислювачів в дроті шкідливий, оскільки призводить до пористості шва і зниження міцності зварного з'єднання.

   Флюси № 5 і № б , що містять солі фосфорної кислоти , рекомендується застосовувати при зварюванні дротом , що не містить в своєму складі елементів - розкислювачів - фосфору і кремнію ( табл. 7 ). Можна зварювати мідь із застосуванням газоподібного флюсу БМ- 1 ; при цьому наконечник вибирають на один номер більше , для того щоб не знижувати швидкість нагріву і зварювання. Порошкоподібною флюсом посипають ванну і покривають кінець прутка , кромки зварюваного металу на ширину 40-50 мм по обидві сторони від осі шва , а також зворотний бік зварювальних листів . Флюс можна застосовувати у вигляді пасти , замішаної на воді ; його наносять на кінець прутка і кромки зварюваного металу.

   Для подрібнення зерен наплавленого металу і підвищення щільності шов після зварювання проковують . При товщині металу до 5 мм проковку ведуть в холодному стані , при більшій товщині - при температурі 200-300 ° С. Після проковки литого металу шва його піддають відпалу при температурі 550-600 ° С з наступним швидким охолодженням у воді. Проковування і от жиг сприяють рівномірному розподілу евтектики закису міді – мідь , що підвищує міцність і в'язкість металу шва і знижує червоноламкість. Потовщення шва перед проковуванням слід зрубати , бо інакше важко прокувати біля шовну зону без утворення тріщин .

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Зварювання латуні.

   Мідно-цинкові сплави, що містять 20-55% Zn,називають томпаками. Сплави із вмістом менше 20% Zn називають томпаком.  Завдяки своїй пластичності, досить високою міцністю, легкій оброблюваності тиском, задовільній зварюваності, холодостійкої кістки тв. Іншим позитивним властивостям латуні отримали широке застосування у машинобудуванні, особливо при виготовленні різноманітної апаратури, ємкостей, арматури та інших конструкцій для хімічної промисловості.

   Основні труднощі при зварюванні латуні : поглинання газів розплавленим металом зварювальної ванни , вигоряння цинку і підвищена схильність металу шва і біля шовній зони до утворення тріщин і пор . Для усунення зазначених труднощів і отримання високоякісних зварних з'єднань необхідно застосовувати спеціальну технологію зварювання , відповідні присадочні матеріали і флюси .

   Температура кипіння цинку при зварюванні латуні залежить від його вмісту в сплаві. Так , наприклад , при 20 % Zn температура його кипіння дорівнює 1300 ° С , при 40 % Zn - близько 1000 ° С. Температура кипіння чистого цинку 900е С. При випаровуванні цинку його пари окислюються киснем повітря , утворюючи окис цинку ,шкідливу для здоров'я зварювальника в концентраціях більше 0,005 мг/дм3 ,викликає захворювання - ливарну лихоманку. при газовій зварюванні втрати цинку можуть досягати 15-20 ° про його первісного вмісту в латуні.

   Пористість наплавленого металу при зварюванні латуні з'являється при випаровуванні цинку і поглинанні розплавленим металом водню зварювального полум'я , який не встигає виділятися з ванни внаслідок незначного інтервалу між солідусом і ліквідусом у латуні. При застиганні металу водень утворює у шві газові бульбашки і пори, які збільшуються в розмірах в результаті проникнення і розширення в них парів цинку.

   Для зменшення випаровування цинку латунь зварюють полум'ям з надлишком кисню до 30-40% (відношення О2 : С2Н2 = 1,3 - * - 1,4). При цьому на поверхні зварювальної ванни утворюється плівка з окису цинку , яка перешкоджає його подальшому випаровуванню. Крім того , надлишок кисню окисляє основну частину вільного водню полум'я , що різко зменшує поглинання водню металом.

   При зварюванні латуні утворюються кристалізаційні ( гарячі)тріщини , а також тріщини , що виникають в температурних межах300-600 ° С. У першому випадку тріщини виникають через низьку якість не окисленого наплавленого металу , у другому – в наслідок появи у латуні горячеломкости у зазначених межах температур.

   Для зв'язування окису цинку в шлаки зазвичай застосовують порошкоподібні флюси на базі оксидів бору , а також газоподібні флюси , розроблені ВНИИАВТОГЕНМАШем і представляють собою пари летючої борорганічні рідини , наприклад флюс БМ- 1 : 25 % метилового спирту ( СН3ОН ) і 75 % метілбората В ( СН3О ) 3. Витрата флюсу БМ- 1 становить близько 70 г на 1 м3 ацетилену . при зварюванні під флюсом БМ- 1 латуні Л62 присадочной дротом Л62без проковки отримують метал шва з межею міцності 320 МН/м2( 32 кгс/мм2) , кутом вигину 180 ° , - ударною в'язкістю 0,65 МДж / ' м2( 6,5 кгс-м/см2 ) .

   При зварюванні . латуні проводять наступну підготовку кромок :при товщині металу до 1 мм - відбортовку кромок , при 1-5 мм - без скоса кромок , при 6-15 мм - односторонній скіс кромок під кутом 35-45 ° з затупленим 1,5-3 мм і зазором 2-4 мм ;при 15-25 мм Х - подібну підготовку кромок з кутом скосу 35-45%затупленим 2-4 мм , зазором 2-4 мм .

   Незважаючи на більш високу теплопровідність латуні , ніж стали ,потужність полум'я становить 100-120 дм3 / год ацетилену на 1 мм товщини металу щоб уникнути перегріву латуні і підвищеного випаровування цинку. Для зниження випаровування цинку і зменшення поглинання водню розплавленим металом кінець ядра повинен знаходитися на відстані від зварювальної ванни в 2-3 рази більшому(рівному 10-15 мм) , ніж при зварюванні стали . полум'я направляють переважно на присадні дріт , яку тримають під кутом 90 ° до осі мундштука . Кінець дроту періодично занурюють у флюс , який також підсипають у ванну розплавленого металу і на кромки шва. Зварювання слід вести з можливо максимальною швидкістю.

   

 

 

 

3. Зварювання бронзи

   Газове зварювання бронзи використовують при виправленні дефектів лиття , ремонті бронзових литих виробів , наплавленні та інших подібних випадках. У промисловості отримали застосування бронзи олов'яні (ГОСТ 5017-49 ) і без олов'яні (ГОСТ 493-54 ). Залежно від складу бронзи можуть бути ливарними і деформуються , тобто оброблюваними тиском.

   Олов'яні бронзи в якості основної легуючої добавки  містять олово в кількості 3-14 % (іноді до 20 % ) і можуть містити фосфор , цинк , нікель та інші легуючі елементи. Олово в бронзі значно знижує температуру плавлення сплаву і збільшує інтервал між температурами початку і закінчення його кристалізації , що збільшує ліквацію при затвердінні розплавленого металу.

   При зварюванні олов'яної бронзи виникає зворотна ліквація ,при якій збагачена оловом легкоплавка частина сплаву під міщується з середини до поверхні перерізу шва це призводитьдо появи на поверхні шва виступів з дрібних і великихзастиглих крапель , в яких вміст може досягати 15-18 %;це знижує механічні властивості бронзи в нагрітому станінастільки, що деталь може руйнуватися під дією власноїваги ще в процесі зварювання. Для попередження зворотного ликвации застосовують уповільнене охолодження деталі в піску або азбесті .

   Олов'яні бронзи зварюють тільки нормальним полум'ям ,так як окисне полум'я призводить до вигоряння олова , а надлишок ацетилену збільшує пористість , що спричинюється розчиненнямводню в металі шва. Потужність полум'я беруть 70-120 дм3 / годацетилену на 1 мм товщини металу. Метал розплавляють кінцемвідновної зони полум'я. Ядро полум'я слід розташовувати на відстані 8-10 мм від поверхні ванни , для того щобзменшити вигорання олова. При зварюванні литих деталей з бронзизастосовують місцевий або загальний підігрів до температури 500 -600 ° С для зменшення зварювальних напруг і деформацій. Підігрів здійснюють у печах , горнах або полум'ям пальника ( місцевийпідігрів) . Полум'я має бути «м'яким» , тобто має бути зниженетиск кисню для попередження роздування рідкогометалу ванни.Кромки заварюю дефектів ретельно зачищають і ска -шивают під кутом 30-45 ° з притуплюванням 3-4 мм.Зварювання ведуть тільки в нижньому положенні , так якповертати деталь , нагріту понад 350 ° С , не слід зважаючинебезпеки її руйнування.Присадні прутки діаметром 5-12 мм застосовують з бронзи ,близької за складом до зварюваного металу . Бажано використовувати присадні дріт , що містить в якості розкислювача до 0,4% Si. Якщо допустимо відмінність за кольором металу шва і основного металу, то можна застосовувати в якості присадочного металу прутки або дріт із латуні. Хороші результати виходять при зварюванні олов'яних бронз прутками з олов’яної бронзи Бр.ОФ 6,5-0,4.

   При зварюванні бронз використовують флюси, придатні для зварювання латуні. Для поліпшення механічних властивостей і структури металу зварного з'єднання деталь після зварювання піддають відпалу при температурі 750° С і подальшому охолодженню у воді з температури 600-650° С (загартуванню). Витримка при температурі відпалу в залежності від розмірів деталі становить 3-5 год, швидкість нагрівання - не більше 100° в годину. При зварюванні олов'яних бронз зварне з'єднання равнопрочно основного металу.

   Без олов'яні бронзи можна зварювати як електродуговим, так і газовим способом. Ці бронзи в якості основних легуючих елементів містять марганець і нікель, рідше - цинк, залізо, олово, алюміній. Вони корозійно стійкі, мають високі механічні властивості, зносостійкі і добре зварюються. Наявність в них кремнію і марганцю покращує зварюваність, так як кремній утворює захисну плівку шлаку, покращує (як і марганець) рідко текучість металу шва і змочуваність їм крайок при зварювання.

   Зварювання провадять нормальним полум'ям потужністю 100 - 150 дм3/год ацетилену на 1 мм товщини металу. Склад присадочного прутка вибирають таким же чином, як і склад основного металу. Флюси використовують ті ж, що й при зварюванні міді і латуні. Для деталей складної форми необхідний попередній підігрів до температури 300-350° С. Після зварювання доцільно використовувати відпал і загартування. Міцність з'єднання становить 80-100% міцності основного металу.

   Зварювання без олов’яних бронз, які містять в якості одного з алюміній, ускладнена освітою тугоплавкої окису алюмінію А12О3, для видалення якої припадає застосовувати флюси, придатні для зварювання алюмінієвих сплавів.

   Бронзи такого складу широко поширені в машинобудуванні, вони містять залізо, марганець, нікель і до 10% алюмінію. Володіють високими механічними властивостями, корозійної стійкістю, антифрикційними властивостями, стійкі до дії низьких температур, добре штампуються. Легування залізом, марганцем і нікелем підвищує механічні, технологічні та антикорозійні властивості бронз; нікель підвищує їх жаростійкість.

   При підігріві до температури 350-400° С процес зварювання прискорюється. Присадний метал використовують з меншим вмістом алюмінію (до 5%). З флюсів рекомендується флюс АФ-4А, використовуваний для зварювання алюмінієвих сплавів. Полум'я повинно бути м'яким, нормальним, потужністю при зварюванні з підігрівом 100 дм3/год і при зварюванні без підігріву 175 дм3/год ацетилену на 1 мм товщини металу. Швидкість зварювання повинна бути максимальною. Кінцем прутка видаляють плівку окису алюмінію. При газовій зварці межа міцності зварного з'єднання становить 320-400 МН/м2 (32- 40 кгс/мм2).