Способ электродуговой сварки чугуна со сталью

(54) спосов ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА со СТАЛЬЮ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод (ВУ)(72) Авторы Головаченко Александр Федорович Горовой Александр Алексеевич (ВУ)(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод1. Способ электродуговой сварки чугуна со сталью, включающий установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку,отличающийся тем, что стальную и чугунную детали устанавливают в зоне сварки с зазором 0,15-0,45 мм для получения нахлесточного сварного соединения, сварку ведут в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними в смеси углекислого газа и кислорода, взятых в соотношении 83-99 СО 2 и 1-17 02, при токе 90-180 А и напряжении на 0,5-3,5 В меньще установленного для заданного тока.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрозаклепки устанавливают с перерь 1 вами не менее 3 с.Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при сварке чугунных деталей с деталями из стали в различных отраслях народного хозяйства.Известен дуговой процесс сварки чугуна со сталью, при котором сваривают трубу из высокопрочного чугуна с щаровидным графитом со сталью 1. Сварку ведут специальными электродами.Недостатком является то, что при этом сложно выполнить за один проход кольцевой щов, который не всегда получается прочным. Процесс сварки не снижает вероятность образования трещин в околощовной зоне.Известна холодная дуговая сварка серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью безникелевым электродом 2.Сварка в данном способе велась без предварительного подогрева на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки были следующими диаметр электрода 3 мм,1 св. 60-80 А, положение щва - нижнее, диаметр электрода мм, .1 св. 90-110 А, положение - нижнее.Недостаток способа заключается в том, что после сварки данными электродами шов не имеет достаточной пластичности для существенного повышения возможности релаксации сварочных напряжений, что увеличивает вероятность образования трещин в сварочном соединении. При сварке на границе шва образуются участки со структурой, имеющей ледебурит и мартенсит, что повышает твердость и снижает сопротивляемость к образованию трещин в околошовной зоне.За прототип выбран способ холодной электросварки чугуна с применением стального электрода, включающий установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку 3. Сварка чугуна стальным электродом под слоем флюса, состоящего из буры, каустической соды, кузнечной окалины и мела, производилась без подогрева при силе тока в 55-60 А на 1 мм диаметра электрода. Сварка чугуна стальным электродом без подогрева при повышенной силе тока обеспечивает отсутствие отбели, однако недостаток данного способа заключается в том, что шов имеет низкую пластичность, недостаточную для релаксации сварных напряжений внутри шва и в переходной зоне. На границе шва образуется крупнозернистый мартенсит, что способствует образованию трещин и препятствует получению требуемой работоспособности сварных соединений. Недостатком прототипа является также низкое качество сварного соединения.Задачей изобретения является повышение качества сварного нахлесточного соединения чугун-сталь.Технический результат - снижение вероятности появления трещин, устранение причин, вызывающих зарождение дополнительных внутренних напряжений от усадки металла шва по линии соприкосновения стали и чугуна.Поставленная задача достигается за счет того, что в способе электродуговой сварки чугуна со сталью, включающем установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку, стальную и чугунную детали устанавливают в зоне сварки с зазором О,15-О,45 мм для получения нахлесточного сварочного соединения, сварку ведут в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними в смеси углекислого газа и кислорода, взятых в соотношении 83-99 СО 2 и 1-17 02, на токе 90-180 А и напряжении на О,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока.Электрозаклепки устанавливают с перерывами не менее трех секунд.Ведение сварки в смеси углекислого газа и кислорода позволяет снизить содержание углерода в расплаве и переходной зоне металла шва, что повышает его пластичность,снижает хрупкость и устраняет возможность появления трещин.Одним из отличительных признаков является то, что напряжение сварки снижают на О,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока, и это позволяет более интенсивно перемешивать жидкий расплав металла шва за счет погружения дуги в расплав сварочной ванны, что влияет на распределение содержания углерода и легирующих элементов и соответственно на равномерность свойств по сечению шва и получение оптимальной структуры металла шва.Отличительными признаками является также то, что перед сваркой между деталями устанавливается зазор 0,25-0,45 мм, что способствует устранению появления дополнительных напряжений от усадки металла шва при остывании до температуры окружающей среды и снижению внутренних напряжений в сварном соединении. Так называемый усадочнь 1 й зазор необходим для устранения явления самоотрыва стали от чугуна, т.е. разрушения сварного соединения от повышенных внутренних напряжений, создаваемых усадкой металла шва.Отличительным признаком заявляемого изобретения является также ведение сварки электрозаклепками короткими щвами с ограничением времени горения электрической дуги в пределах от двух до пяти секунд, т.е. с минимальным тепловым вкладом в чугунную деталь и, как следствие, незначительным содержанием составляющих отбеленного чугуна ледебурита и мартенсита.Сущность изобретения поясняется следующими примерами.Для балансировки чугунного махового колеса, в котором нет возможности применить балансировку за счет удаления материала колеса, производят приварку стальных пластин. Приварку стальных пластин проводят на сварочном полуавтомате щведской фирмы ЕЗАВ модели Агйзго ЬПВ 450 плавящейся электродной проволокой Св-08 Г 2 С диаметром 1,0 мм при следующих режимах зазор между деталями 0,2 мм, ток сварки 110 А, напряжение 16,7 В, что на 1,8 В меньще требуемого для указанного тока. Пластины приваривают в смеси углекислого газа и кислорода при их соотнощении 99 -1 соответственно электрозаклепками со стороны стальной детали при времени сварки 3 с и перерывами между ними 5 с.Проверку качества сварного соединения производят ультразвуковым прибором модели УД 2-12. Проверка сварного соединения сразу после сварки и через 18 часов не выявила наличия трещин, что указывает на высокое качество выполненной сварки.Прочность сварного соединения определяли на образцах из чугунных и стальных пластин с использованием разрывной испытательной мащины модели Р-10. Параметры заявляемого способа и полученные показатели качества сварного соединения сведены в таб лицу.ПЗРЗМЕТРЪП ЗЗЯВЛЯЕМОГО СПОСОбЗ И ПОЛУЧЕННЪПЕ ПОКЗЗЗТЕЛИ качества СВЗРНОГО СОЕДИНЕНИЯМарка Зазор Величина Перерыв Смесь 3 ащит- Прочность Наличие Ток сварки, Время сварочнои проволоки, между дета- А занижения сва Ки с между при- ных газов, сварного трещин проволоки лями, мм напряжения, В р хватками, с СО 2 О 2, соединения, КМ Св-08 Г 2 С 1,0 0,2 110 9921 43,5 нет Св-08 А 1,0 0,15 90 10020 20,5 естьСокращение, УКЗЗЗННОС В скобках (3 апр.), означает запредельное ЗНЗЧСНИС заявляемого параметра.