Способ сварки изделий из чугуна

СОВЕТСКИХсаюзипметип А ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СОБ СВАРКИ ИЭДЕЛИЙотором до сварки мическую обработку елия, о т л и ч а юто, с целью расшире 54) (57) 1. СПО3 ЧУГУНА, присуществляют тевариваемого иэи й с я тем,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Справочник сварщика. Под ред. В.В.Степанова. М., фМашиностроениеф, 1967, с. 381.2. Справочник по сварке. Под рЕд. А.И.Акулова. Т. 4, И., фМашиностроение 11971, с. 285 (прототип). В 23 Р 6/001 В 23 К 28 00 ния технологических возможностей и обеспечения высокого качества сварки, в процессе термообработки производят многократное термоциклирование околошовной зоны с нагревом до температуры выше Ас на 50-100 С и охлаждением ниже температуры А на 50- 70 С со скоростью нагрева и охлаждения 40-100 С/мин.2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения остаточных напряжений в сварных соединениях, после сварки производят термоциклирование полученного сварного соединения по тому же термическому циклу, что и при предварительной термообработке.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что сварку осуществляют сварочными материалами иэ малоуглеродистых сталей;Изобретение относится к сварке, в частности, к способам сварки чугунных изделий, и может быть применено при ремонте и восстановлении чугунных конструкций.Известны основные сварочные процессы, применяемые при изготовлении, восстановлении и ремонте чугунных иэделий: горячая сварка, полугорячая сварка, холодная сварка, низко-, температурная пайка-сварка, газопо- О рошковая наплавка, металлизация 1 .Многообразие сварочных процессов и материалов объясняется тем, что ни один из способов не является уни- версальным вследствие низкой свари ваемости чугунов и специфики чугунных изделий, которая определяется конструктивными особенностями, например., сложностью конфигурации, уровнем внутренних напряжений и т.д. Трудности свариваемости чугунов обуславливаются тем, что чугуны имеют низкую ударную вязкость, отсутствует зона текучести при переходе из твердого состояния в жидкое и наоборот и особенностями диффузионных процессов в сварочной ванне; в зоне сплавления происходит отбеливание чугуна, в зоне термического влияния вследствие структурных превращений уменьшается ударная вязкость, и внутренние напряжения при сварке могут достигнуть уровня прочности материала.Наиболее бликим к изобретению является способ сварки изделий иэ чугуна, при котором до сварки осуществляют термическую обработку сва" риваемого изделия 2 . При термообработке осуществляют нагрев до 650-800 вС и.поддерживают эту тем пературу во время сварки,Недостатками известного способа является то, что процесс сопровожда ется формоизменением свариваемых иэделий, так как трудно обеспечить равномерность нагрева; кроме того, большая продолжительность процесса, определяемая малыми скоростями нагрева и охлаждения . ограниченность при О менения. для крупногабаритных изделий; тяжелые условия работы сварщиков, поскольку процесс сварки ведется непрерывно на горячем изделии, Перечисленные недостатки ограничивают применение, например, горячий способ сварки не может быть использован для сварки таких иэделий, как блоки двигателей КамАЗ,. которые характеризуются сложной конфигурацией и высоким уровнем внутренних напря жений, Любые технологические приемы с целью обеспечения равномерного нагрева не дают желаемого результата, что приводит к нарушению геометрии баэ и посадочных мест, 65 Цель изобретения - расширение технологиЧеских возможиостей и обеспечение высокого качества сварки. Поставленная. цель достигаетсятем, что при сварке иэделий из чугуна осуществляют термическую обработку свариваемого изделия до сварки,в процессе термообработки прбизводят,многократное термоциклированиеоколошовной эоны.с нагревом до температуры выше АС на 50-100,С и охолаждением ниже температуры АРна 50-70 С со скоростью нагрева иохлаждения 40-100 ОС/мин,С целью снижения остаточных напряжений в сварных, соединениях послесварки производят термоциклирование полученного сварного соединения по тому же термическому циклу, что и при пред 1 варительной термообработке.Кроме того, сварку осуществляют сварочными материалами из малоуглеродистых сталей.Выбор указанного режима термообработки обусловлен фазовыми превращениями, протекающими при переходе. через критическую точку А, В результате этих Фазовых превращенийпроисходит изменение исходной структуры вследствие измельчения зеренметаллической основы чугуна и графитовых включений. Граничные условиянагрева крыше критичесКой точки обуславливаются необходимоотью полного фазового превращения структурЫ беэ существенного роста зерна.В способе принимаются температуры нагрева выше на 50-100 С, которые дают полное,фазовое превращениеструктуры без существенного ростазерна. Граничные.условияохлажденияниже критической точки не имеют физических ограничений (вплоть до комнатной температуры), ограничения определяктся экономическими,соображениями, Температуры охлаждения ниже 6 с на 50-70 С выбирают, исходяоиз экономической целесообразности и использования простых средств контроля. Граничные условия по количеству циклов термоциклирования определяются достижением максимального измельчения металлической основы и включений графита эа счет фазовыхпревращений, Количество циклов можетбыть приянто в диапазоне 3-5, чтоустановлено экспериментально. Увеличение циклов более 5 не вносит существенного вклада в измельчениеструктуры и поэтому экономически неоправдано. Граничные условия по выбору скоростей нагрева и охлаждения определяются отсутствием трещинообразования при термоциклировании и экономической целесообразностьют.е. максимальные скорости беэ трещинообразования). Скорость нагреваи охлаждения в диапазоне 40-100 вС/мин1058756 В, ТомбулатоЬ 1;оставитель Техред А.Лч Корректор В. Гирняк Редактор К. Волощук Тираж 1106ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений-и открытиЯ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 9666/12 Подписное Филиал ППП Патентфф, г,ужгород ул. Проектная, 4 принимается по опыту примененияобработки для деталей с различнымуровнем внутренних напряжений иструктурой. Оптимизация этого параметра производится опытным путем вкаждом конкретном случае.5П р и,м е р. Осуществляют термоциклирование зон, прилегающих ккромкам трещины в блоке цилиндровдвигателя КамАЗ. Термоциклированиепроизмодят в термостате путем нагрева газовой горелкой околошовныхзон до 800 фС с последующим охлаждением до 650 фС. Число термоциклов 3.Сварку дефектов производят как нанагретом в термостате блоке, так и 15на холодном блоке после предвари-тельного термоциклирования, на полуавтомате ПДГв защитной средепроволочными электродами типа ПАМЧ при режимах сварки О = 28-30 В,3=100-110 А,При такой технологии:получаюткачественное сварное соединение сдостаточной прочностью и герметичностью. Восстановленные блоки прошли необходимые испытания. ПроведенныЯ микроанализ показал, что исходная .структура чугуна в виде грубопластинчатого перлита приобрела мел .кодисперсный сорбитообразный характер. Механические испытания, например, на образцах чугуна маркиСЧ 21-40, вырезанных иэ блоков двигателей КамАЗ, показали следующиерезультаты: исходное состояние. Йе = 26 кгс/мм 111:1; после 3-кратного термоциклирования со скоростями нагрева и охлаждения 50-70.С/минбэ= 37 кгс/мм М =2,5.Изменение структуры и механических свойств околошовной зоны при 40сварочных процессах обеспечиваетуменьшение хрупкости и склонностик трешинообраэованию в зоне наплавленного металла вследствие уменьшения диффузии углерода в эту зону;уменьшение охрупчивания эоны сплавления за счет образования мелкодисперсной эвтектики (ледебурита) из-замалого времени пребывания эоны . сплавления при высоких температурах и мелкозернистости подложки;снижение уровня внутренних напряже,ний за счет лучших условий их релаксации и перераспределения; повышение уровня энергии, затрачиваемойна развитие. и рост трещин, до критической величины; повышение надежности работы иэделий при низких температурах вследствие снижения порогахладноломкости в серых чугунах,до - 15 ОС; повышение запаса прочности. Предложенное изобретение позволяет повысить свариваемость и расширить диапазон свариваемых марок чугунов и изделий из них, в том числе изделий с высоким уровнем внутренних напряжений; производить ремонтно-восстановительные работы беэ на-рушения. геометрии баз и посадочных мест путем нагрева только околошовной эоны; улучшить условия труда сварщиков, так как сварка ведется на холодном иэделии; использовать экономически выгодные сварочные:материалы, например, малоуглеродистые сталиБазовым способом восстановления блоков двигателей автомобилей в настоящее время является холодная сварка с использованием медноникелевых, медностальных и желеэоникелевых электродов, а также проволоки типа ПАНЧ. Предлагаемый способ по сравнению с базовым обеспечивает отсутствие трещин в зоне наплавленного металла; имеет более пластичную зону. сплавления, что позволяет производить мехобработку;позволяет использовать дешевые сварочные материалы из малоуглеродистых сталей; обеспечивает отсутствие холодных трещин в околошовной зоне; повышает надежность работы изделий при низких температурах и термоударах. Все это расширяет технологические возможности применения сварочных процессов для чугунных изделий.