Холодная сварка чугуна: сложности, виды, рекомендации
При нагреве чугуна углерод выгорает, и металл становится хрупким, разрушается. Соединить детали, исправить дефекты лучше холодной сваркой чугуна. Высокоуглеродистый сплав не перегревается, графит между кристаллами сохраняется. Соединение холодным способом выполняется медными электродами и подходит для швов с небольшими нагрузками.
Холодной сваркой называют совершенно разные по технологии процессы: соединения медными электродами и заделка дефектов специальным клеевым составом. Каждый метод имеет свои преимущества, недостатки.
Холодная сварка чугуна (Фото: Instagram / budmetpro)Сложности
В чугунных сплавах высокое содержание углерода. Часть графита находится в кристаллах, остальной располагается между зернами. При его выгорании связи нарушаются, металл может рассыпаться при ударе. Это свойство чугуна создает препятствие для традиционных способов соединения заготовок.
Второе препятствие — низкая теплопроводность металла, которая приводит к образованию трещин по границе нагрева. Набрав тепло, материал медленно остывает, долго остается горячим. Применяют специальные чугунные электроды марок ОЗЧ, МНЧ. При этом возникают сложности:
- различные оксиды в составе чугуна окисляются при температуре ниже, чем сам чугун, образуется непровар;
- в околошовной зоне образуется твердый и хрупкий цементит;
- температура плавления электрода больше, чем основного металла, соединение материалов происходит плохо;
- чугун характеризуется высокой жидкотекучестью и удержать его в сварочной ванне сложно;
- при сварке углерод сгорает, газы образуют поры и воздушные раковины в шве.
Перед соединением с помощью графитового и чугунного электрода, высокоуглеродистые материалы традиционно нагревают, применяя ступенчатую технологию поднятия температуры и выдержку до полного прогрева. Различают 2 процесса сварки:
- высокотемпературная — горячая, с нагревом 600 – 650⁰;
- полугорячая — 350⁰.
Для крупных деталей процесс выдержки в печи длится 20–24 часа. После заварки дефектов и соединения заготовок, делается длительный отпуск. Процесс занимает много времени, более 2 суток.
Виды сваривания
Термин «холодная» означает, что подогрев деталей в печи перед электродной сваркой не производится и сварка чугуна проходит по специальной технологии, имеющей свои особенности. Шов ложится на холодный металл.
Способов холодной сварки на практике два:
- специальными медными электродами;
- полимерными клеящими составами.
Оба способа имеют один недостаток. Применять их можно для создания швов с малой нагрузкой. Прочные соединения, выдерживающие вибрации, удары, изгибы, делаются только горячим способом.
Сваривание электродами (Фото: Instagram / mdfkl.belarus)Электродами
Для холодной сварки применяют электроды с медным стержнем. Пластичный металл легко образует соединение с чугуном. Шов получается мягче, чем сами соединяемые детали, он выдерживает статические нагрузки на изгиб.
На производстве при сваривании деталей более 20 мм толщиной применяются комбинированные электроды из стали и меди. Они имеют разные варианты:
- медный стержень покрыть стальной фольгой;
- трубка из цветного металла заполнена стальным порошком.
Заварка широких швов, наплавка, производятся пучком электродов. Для холодной сварки используют связки из стальных и медных электродов с обмазкой.
Во всех электродах для холодной сварки используется медь. Цветной металл проникает между кристаллами чугуна и создает с ним прочное соединения без напряжений переходной зоны. Условием создания плотного материала шва является проковка. Сразу после отведения электрода в сторону, горячий сплав следует уплотнить, проковав его молотком. Попавшие внутрь газы выйдут. Слои металла плотно улягутся, образуя однородный сплав.
Технологический процесс сложный. Требует точного соблюдения всех пунктов, от подготовки до проковки.
Полимерные составы
Холодной сваркой называется термостойкая полимерная паста на основе эпоксидной смолы. Она содержит чугунный порошок и применяется в основном для заделки раковин. Готовят двухкомпонентный состав непосредственно перед применением. Плотно заполняют клеем пустоту в металле или разделанный шов.
Полимерные средства по сварке отличаются допустимой температурой нагрева и твердостью после застывания. После механической обработки детали клей отличается более светлым тоном. Переход размытый, четкой границы нет.
Холодную сварку применяют для ремонта небольших дефектов чугунных деталей автомобилей. В машиностроении используют для исправления литейных дефектов крупных отливок, восстановления направляющих станин, стоек.
Нанесение полимерного состава (Фото: Instagram / vyhlop)Производители
Большинство видов электродов для холодной сварки чугуна выпускается в РФ:
- МНЧ-2;
- ОЗЖН-1;
- ОЗЧ-6;
- ЦЧ-4.
Их используют при ремонте машин, подварке радиаторов отопления, на крупных литейных и машиностроительных предприятиях. Популярные производители:
- Фрунзе-электрод;
- Aspik;
- СпецЭлектрод.
Из зарубежных компаний расходные материалы для сварки холодyого чугуна выпускают немецкие компании:
- CAPILLA;
- UTR SchweiBmaterial.
Другие фирмы ограничиваются выпуском электродов и проволоки для горячей сварки чугуна.
Подготовка к свариванию
Швы толщиной до 10 мм следует разделать V-образно, выложив на рабочую плиту прихватить через 100–150 мм.
При соединении толстых деталей, в зону разделки вставляются шпильки. Их размер и количество определяются шириной разделки, типом соединения. Под шпильки сверлятся отверстия, в них нарезается резьба.
При наличии в заготовках дефектов, в виде отбела чугуна, раковин, трещин, сначала исправляются они дополнительным отжигом и подваркой или заливкой. Затем разделываются кромки под сварку.
Подготовка инструментов (Фото: Instagram / dvizhok_125)Как правильно использовать?
Марка электродов подбирается по эксплуатационным условиям детали. Для заделки отверстия в радиаторе отопления достаточно выбрать низкотемпературный электрод, выдерживающий 236⁰. Он хорошо соединяется с чугуном за счет меди, имеет высокую твердость, благодаря содержанию высокоуглеродистой стали, переносят нагрузки на удар и изгиб.
Жаростойкими электродами, выдерживающими до 1300⁰C, подваривают детали, работающие при высоких температурах и малых механических нагрузках. В домашних условиях удобнее всего варить стержнем с диаметром 3–4 мм, ток постоянный — 120–150 А.
Советы и рекомендации
Чугун имеет высокую жидкотекучесть и удержать его в ванне трудно. Специалисты рекомендуют располагать детали на плите таким образом, чтобы разделка располагалась горизонтально, внизу.
Сделав прихватки, следует накладывать короткие швы длиной до 25 мм сразу их проковывать легкими ударами молотка. Располагаться они должны на расстоянии 150–200 мм. Если соединение короткое, следует ждать охлаждения заготовок. Проверить готовность материала к свариванию можно рукой. Она будет чувствовать приятное, не обжигающее тепло.
Любители ремонтировать самостоятельно могут использовать холодную сварку дома, ремонтируя автомобиль, бытовую технику. Небольшие швы на мелких деталях не перегреют чугун и будут хорошо держать.
Технология сварки серых чугунов и свойства соединений
Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Свариваемость серых чугунов
Чугун обладает небольшой усадкой, примерно в два раза меньшей, чем сталь. Поэтому вероятность образования трещин в случае больших объемов наплавленного металла в виде чугуна уменьшается. Высокое содержание С в сварочной ванне при этом способствует уменьшению количества цементита и ледебурита в зоне сплавления. Отбел наплавленного чугуна исключается при сварке с нагревом изделия до температуры 600— 700 °С. Последующее охлаждение изделий со скоростью не более 50—100 °С/ч гарантирует отсутствие цементита и мартенсита не только в структуре наплавленного чугуна, но и ЗТВ (зоне термического влияния).
Структура металла шва представляет собой чугун с пластинчатым графитом и матрицей от ферритной (при медленном охлаждении соединения) до перлитной (при ускоренном охлаждении). Обеспечивается идентичность механических, физических и эксплуатационных свойств соединений, аналогичных свойствам свариваемого чугуна.
Создание сварочных материалов, обеспечивающих получение работоспособных соединений чугуна при сварке без подогрева, идет двумя путями. Один путь предусматривает применение цветных металлов (Ni, Сu) и их сплавов, которые не образуют стойких карбидов, оставаясь пластичными после наплавки на чугун.
Железоникелевые сплавы образуют непрерывный ряд твердых растворов. Сплавы, содержащие свыше 30 % Ni, являются аустенитными при комнатной температуре и не имеют α-превращения. Расплавленный Ni может растворять значительное количество С, который выделяется при охлаждении большей частью в виде графита. Присутствие С в тройном сплаве Fe — Ni — С способствует получению аустенитной структуры при меньшей концентрации Ni. Никелевый аустенит, растворяющий большое количество С без образования карбидов, имеет высокую пластичность и низкую твердость. Эти особенности никелевого аустенита обусловливают хорошую обрабатываемость сварных соединений чугуна и стойкость против образования трещин.
Сu, как и Ni, не образует карбидов, но в отличие от Ni практически не растворяет С и Fe. Благодаря высокой пластичности и указанному отношению к С медь используется в качестве электродного или присадочного металла.
Другой путь предусматривает использование электродов на железной основе. Стальной шов легируют сильными карбидо-образующими элементами (V, Nb, Ti), которые связывают С в мелкие карбиды, равномерно распределенные в металлической низкоуглеродистой матрице. Промышленное применение нашло легирование V до 10 %.
В обоих случаях прочность металла шва превосходит прочность основного металла — серого чугуна с пластинчатым графитом, которая и определяет прочность сварного соединения в целом.
Зона термического влияния (ЗТВ) характеризуется наличием разнообразных структур как в
Глава 11 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА
11.1. СОСТАВ И СВОЙСТВА
Чугун получил широкое распространение как конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом преимуществ перед многими материалами, среди которых основные — невысокая стоимость и хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь, чувствительностью к концентраторам напряжений. Наряду с перечисленными преимуществами изделия из серого литейного чугуна хорошо обрабатываются режущим инструментом. Последнее вместе с хорошими литейными свойствами позволяет оценить чугун как весьма технологичный материал.
К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержание которого превышает 2,11 % (2,14 %). В этих сплавах обычно присутствует также кремний и некоторое количество марганца, серы и фосфора, а иногда и другие элементы, вводимые как легирующие добавки для придания чугуну определенных свойств. К числу таких легирующих элементов можно отнести никель, хром, магний и др.
В зависимости от структуры чугуны подразделяют на белые и серые. В белых чугунах весь углерод связан в химическое соединение карбид железа Fe3C — цементит. В серых чугунах значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде графита. Если серые чугуны хорошо поддаются механической обработке, то белые обладают очень высокой твердостью и режущим инструментом обрабатываться не могут. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий применяют крайне редко, их используют главным образом в виде полупродукта для получения ковких чугунов. Получение белого или серого чугуна зависит от состава и скорости охлаждения.
В зависимости от структуры чугуны классифицируют на высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие. По степени легирования чугуны подразделяют на простые, низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов), среднелегированные (2,5 … 10 % легирующих элементов) и высоколегированные (свыше 10 % легирующих элементов).
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА
Рис. 11.1. Влияние различных
легирующих элементов на
процесс графитизации
углерода в чугунах
Шире всего используют простые и низколегированные серые литейные чугуны.
Главный процесс, формирующий структуру чугуна, — процесс графитизации (выделение углерода в структурно-свободном виде), так как от него зависит не только количество, форма и распределение графита в структуре, но и вид металлической основы (матрицы) чугуна. В зависимости от степени графитизации матрица можетбыть перлитно-цементитной (П + Ц), перлитной (П), перлитно-ферритной (П + Ф) и ферритной (Ф). Цементит перлита называют эвтектоидным, остальной цементит — структурно-свободным. Некоторые элементы, вводимые в чугун, способствуют графитизации, другие — препятствуют. На рис. 11.1 знаком «-» обозначена графитизирующая
способность рассматриваемых элементов, знаком «+» задерживающее процесс графитизации действие (отбеливание). Как следует из приведенной схемы, наибольшее графитизирующее действие оказывают углерод и кремний, наименьшее — кобальт и медь.
Наиболее сильно задерживают процесс графитизации (оказывают отбеливающее действие) сера, ванадий, хром. Поэтому в серых литейных чугунах всегда содержится значительное количество кремния.
Из рис. 11.2 следует, что при определенном содержании углерода увеличение содержания кремния при прочих равных условиях способствует графитизации чугуна и уменьшению количества цементита в базовой структуре (П ® Ф).
Серый чугун маркируется буквами СЧ и цифрами, обозначающими предел прочности чугуна данной марки при растяжении в МПа • 10-1. Наибольшее распространение получили чугуны марок: СЧ10, СЧ15, СЧ25, СЧЗО, СЧ35. Прочность серых чугунов всех марок при сжатии значительно превышает прочность при растяжении. Например, для чугуна марки СЧ20, имеющего предел прочности при растяжении 200 МПа, предел прочности при сжатии составляет 800 МПа. Для увеличения прочности чугуна фафитовым включения придают шарообразную форму путем введения магния в ковш перед разливкой. При этом чугун приобретает и некоторую пластичность.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ
Рис. 11.2. Совместное влияние углерода и кремния на структуру чугуна:
П — перлит; Ф — феррит; Ц — цементит; Г — графит
Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ и цифрами, характеризующими временное сопротивление чугуна при растяжении в МПа • 10-1. Например, ВЧ 60 или ВЧ 40.
Ковкие чугуны маркируют буквами КЧ и цифрами, обозначающими временные сопротивления при растяжении (МПа • 10-1) и относительное удлинение (%). Примерами марок ковких чугунов могут служить КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12 с ферритной металлической основой и КЧ 45-7; КЧ 50-5 и КЧ 60-3, имеющие перлитную основу.
Структура чугуна в большой степени зависит от скорости охлаждения. Например, при постоянстве суммарного содержания углерода и кремния, а также других элементов, входящих в его состав, можно получить ферритный, перлитный, а также перлитно-ферритный чугун.
11.2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ДУГОВОЙ СВАРКЕ
Сварочный нагрев и последующее охлаждение настолько изменяют структуру и свойства чугуна в зоне расплавления и околошовной зоне, что получить сварные соединения без дефектов с необходимым уровнем свойств оказывается весьма затруднительно. В связи с этим чугун относится к материалам, обладающим плохой технологической свариваемостью. Тем не менее сварка чугуна имеет очень большое распространение как средство исправления брака чугунного литья, ремонта чугунных изделий, а иногда и при изготовлении конструкции.
Качественно выполненное сварное соединение должно обладать необходимым уровнем механических свойств, плотностью (непроницаемостью) и удовлетворительной обрабатываемостью (обрабатываться режу-
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА
щим инструментом). В зависимости от условий работы соединения к нему могут предъявляться и другие требования (например, одноцветность, жаростойкость и др.).
Причины, затрудняющие получение качественных сварных соединений из чугуна, следующие:
1. Высокие скорости охлаждения металла шва и зоны термического влияния, соответствующие термическому циклу сварки, приводят к отбеливанию чугуна, т.е. появлению участков с выделениями цементита той или иной формы в различном количестве. Высокая твердость отбеленных участков практически лишает возможности обрабатывать чугуны режущим инструментом.
2. Вследствие местного неравномерного нагрева металла возникают сварочные напряжения, которые в связи с очень незначительной пластичностью чугуна приводят к образованию трещин в шве и околошовной зоне. Наличие отбеленных участков, имеющих большую плотность (7,4 … 7,7 г/см
3. Интенсивное газовыделение из сварочной ванны, которое продолжается и на стадии кристаллизации, может приводить к образованию пор в металле шва.
4. Повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и формирование шва.
5. Наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны способствует образованию на ее поверхности тугоплавких окислов, приводящих к образованию непроваров. Влияние скорости охлаждения на структуру металла шва и околошовной зоны может быть охарактеризовано схемой, представленной на рис. 11.3. В случае низких скоростей охлаждения в чугунном шве и участке околошовной зоны может быть обеспечено сохранение структуры серого чугуна. На схеме
w’охл (°С/с) обозначено наибольшее значение скорости охлаждения металла шва и высокотемпературного участка зоны термического влияния при эвтектической температуре, если чугун сваривали без предварительного подогрева.
Практически при любом составе чугуна в шве и высокотемпературном участке околошовной зоны будет иметь место отбеливание. Сварка чугуна с подогревом (300 … 400 °С) уменьшает скорость охлаждения (w»
околошовной зоны, в зависимости от количества графитизаторов, может быть получен либо белый, либо серый чугун.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ
Рис. 11.3. Влияние скорости охлаждения на структуру металла шва и околошовной зоны
При высоком подогреве (600 … 650 °С) скорость охлаждения при эвтектической температуре снижается до w»‘охл, при которой отбеливания не происходит. Замедление охлаждения приводит к распаду аустени-та с образованием ферритной или перлитно-ферритной металлической основы. Таким образом, наиболее эффективное средство предотвращения отбеливания металла шва и высокотемпературного участка околошовной зоны, а также резкой закалки на участке околошовной зоны, нагревавшейся выше температуры Ас
Высокий подогрев и замедленное охлаждение способствуют также ликвидации трещин и пористости за счет увеличения времени существования жидкой ванны и лучшей дегазации ее, а также уменьшения температурного градиента и термических напряжений.
Сварку с подогревом до температур 300 … 400 °С называют полугорячей, а без предварительного подогрева — холодной сваркой чугуна. При полугорячей и холодной сварке чугуна широко используют металлургические и технологические средства воздействия на металл шва с целью повышения качества сварных соединений. К их числу относятся:
— легирование наплавленного металла элементами-графитиза-торами, с тем чтобы при данной скорости охлаждения получить в шве структуру серого чугуна;
— легирование наплавленного металла такими элементами, которые позволяют получить в шве перлитно-ферритную структуру, характерную
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА
для низкоуглеродистой стали, путем связывания избыточного углерода в карбиды, более прочные, чем цементит, и равномерно распределенные в металле;
— введение в состав сварочных материалов кислородосодержащих компонентов с целью максимального окисления углерода (выжигания его) и получения в металле шва низкоуглеродистой стали;
— применение сварочных материалов, обеспечивающих в наплавленном металле получение различных сплавов цветных металлов: медно-никелевых, медно-железных, железоникелевых и др., обладающих высокой пластичностью и имеющих температуру плавления, близкую к температуре плавления чугуна.
Горячая сварка чугуна
Наиболее радикальным средством борьбы с образованием отбеленных и закаленных участков шва и околошовной зоны и образованием пор и трещин служит подогрев изделия до температуры 600 … 650 °С и медленное охлаждение его после сварки. Технологический процесс горячей сварки состоит из следующих этапов: I — подготовка изделия под сварку; И — предварительный подогрев деталей; III — сварка; IV — последующее охлаждение.
Подготовка под сварку зависит от вида исправляемого дефекта. Однако во всех случаях подготовка дефектного места заключается в тщательной очистке от загрязнений и в разделке для образования полостей, обеспечивающих доступность для манипулирования электродом и воздействия сварочной дуги. Для предупреждения вытекания жидкотекучего металла сварочной ванны, а в ряде случаев для придания наплавленному металлу соответствующей формы, место сварки формуют. Формовку выполняют в зависимости от размеров и местоположения исправляемого дефекта с помощью графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, состоящей из кварцевого песка, замешенного на жидком стекле, или другими формовочными материалами, а также в опоках формовочными материалами, применяемыми в литейном производстве (рис. 11.4).
После формовки необходима просушка формы при постепенном подъеме температуры от 60 до 120 С, затем проводят дальнейший нагрев под сварку со скоростью 120 … 150° в час в печах, горнах или временных нагревательных устройствах. Замедленное охлаждение после сварки достигается при укрывании изделий теплоизолирующим слоем (листами асбеста и засыпкой песком, шлаком и др.) или при охлаждении вместе с печами, горнами.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ
Рис. 11.4. Формовка места сварки для горячей сварки чугуна:
а — несквозной раковины; 6 — недолива кромки детали, с облицовкой заплавляемой полости графитовыми пластинами; в — общий вид заформованного дефекта; / — деталь; 2 — формовка; 3 — графитовые пластины
Способы нагрева и нагревательные устройства применяют в зависимости от характера производства (устранение литейных дефектов, ремонтная сварка и т.д.). Например, при массовом производстве в литейных цехах автомобильных и тракторных заводов целесообразно использовать конвейерные печи; для ремонтных работ удобен нагрев в муфельных печах или в горнах с открытым кожухом; для разовых ремонтных работ крупногабаритных изделий изготовляют временные нагревательные устройства из огнеупорного кирпича, в том числе печи-ямы в земляном полу цеха.
Остывание в зависимости от веса и формы детали длится от нескольких часов до нескольких суток. Для сварки используют плавящиеся электроды со стержнями из чугуна марок А или Б (табл. 11.1). Стержни получают отливкой в кокиль и другими способами.
В состав покрытия, наносимого на литые прутки, диаметром 5 … 20 мм, входят стабилизирующие и легирующие материалы. В качестве последних обычно используют графит, карборунд, ферросилиций, сили-кокальций, силикомагний и другие элементы-графитизаторы. Горячую сварку чугуна выполняют на больших токах [/св= (60… 100)dэ] без
| 11.1. | Состав | чугунных стержней для сварки чугуна | ||||||
| Марка | С | Si | Мn | Р | S | Сг | Ni | Назначение |
| А | 3,0… 3,5 | 3,0… 3,4 | 0,5… 0,8 | 0,2… 0,4 | До 0,08 | До 0,05 | До 0,3 | Для горячей сварки |
| Б | 3,5… 4,0 | 0,3 … 0,5 | Для горячей и полугорячей сварки |
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА
перерывов до окончательной заварки дефекта. При больших объемах завариваемого дефекта два сварщика, работающие поочередно. Электрододержатель для горячей сварки должен обеспечивать хороший контакт с чугунным электродом и иметь щиток для защиты руки св
Вселенная сварщиков — Определение стали и других металлов
> Работа со сталью и другими металлами <
Ожидается, что помимо навыков сварщика новые сотрудники в цехе по металлу будут кое-что знать о продукции, которую они сваривают. В этом разделе Welders Universe описываются продукты и классификации, используемые в строительстве и производстве. Как минимум, сварщик начального уровня должен уметь:
- • различать обычные металлы
- • распознавать материалы, используемые в обычных магазинах (каналы, трубки, колена, фланцы и т. Д.)) и конструктивные элементы (двутавры, фермы, балки и т. д.)
- • понимать основные процессы металлообработки (особенно термическую обработку) и словарь
Выпускники школы сварки также должны уметь:
- • идентификация немаркированных металлов с помощью искрового теста, магнита или других средств
- • интерпретировать значение классификационных номеров запасов на этикетках и бункерах
Визуальная идентификация обычных металлов
Углеродистая сталь : это недорогой металл, используемый для строительства коммерческих зданий, мостов, трубопроводов и других типов строительства.После извлечения железа из руды содержание углерода в нем регулируется для производства различных марок стали. Сталь с большим содержанием углерода тверже, поэтому в режущих инструментах ее много. С другой стороны, жесткость может означать хрупкость. Большая часть конструкционной стали содержит меньшее количество углерода, чтобы оставаться пластичной. Гибкость позволяет металлу без растрескивания реагировать на различные нагрузки, удары, температуры и сейсмические возмущения. Низкоуглеродистая сталь также безболезненно выдерживает много тепла при сварке.Высокоуглеродистые стали более чувствительны к нагреву. Обычно они требуют предварительной или последующей термообработки для снятия любых напряжений или изменений размера зерен и структуры решетки, которые могут возникнуть при сварке металла.
Сталь — это плотный, относительно тяжелый материал, который легко ржавеет, поэтому поверхность необходимо красить, гальванизировать, часто чистить, заливать бетоном или защищать каким-либо другим способом. Свежешлифованная углеродистая сталь выглядит блестящей и металлической; в остальном он имеет тусклый темный (но все же металлический) цвет.На болгарке сталь дает много искр. Как правило, чем сильнее искра, тем выше содержание углерода в стали. Существует четыре основных марки стали, которые сложно отличить по внешнему виду:
- • Низкоуглеродистая сталь — используется в трубах и стальных каркасах Углерод от 0,05% до 0,3%
- • Среднеуглеродистая сталь — поковка и детали автомобилей От 0,3% до 0,6% углерода
- • Высокоуглеродистая сталь — пружины и проволока 0.От 6% до 1% углерода
- • Инструментальная сталь — режущие и сверлильные инструменты 1 % — 2 % углеродистый
Если содержание железа превышает 2%, металл классифицируется как кованый или чугун. В этот момент становится намного труднее сваривать с успехом.
Нержавеющая сталь: это углеродистая сталь с добавлением десяти или более процентов хрома для предотвращения ржавчины и других форм коррозии.По этой причине нержавеющая сталь является предпочтительным металлом для емкостей с продуктами питания, жидкостями и химикатами. Кухни ресторанов забиты столешницами из нержавеющей стали, кастрюлями, кофейными чашами и, конечно же, столовым серебром. Его можно узнать по зернистости и серебристому отблеску. Другие обычно включаемые легирующие элементы — это никель и молибден.
Существует три категории нержавеющей стали в зависимости от структуры решетки металла при его производстве: мартенситная, ферритная и аустенитная.Эти классификации невозможно отличить визуально. Тем не менее, есть еще способы отличить друг от друга. аустенитный тип немагнитен.
- • Аустенитная — Самый распространенный и широкий ассортимент нержавеющих сталей и немагнитных сталей. Наиболее часто используемый тип обозначается как 18-8 (18% хрома и 8% никеля). Он обладает высокой устойчивостью к коррозии и поэтому используется в пищевом и химическом оборудовании, а также в архитектуре и строительстве.
- • Ферритный — Обычно изготавливается из сплава хрома без добавок.Он магнитный и не поддается термообработке. В основном используется для отделки автомобилей и кухонных принадлежностей
- • Мартенситный — Используется для изготовления крепежных деталей, валов насосов и лопаток турбин. Магнитный.
Вот две другие менее распространенные классификации нержавеющей стали:
- • Осадительное упрочнение — смесь хрома и никеля, усиленная специальной термообработкой. Нержавеющие стали можно обозначать по процентному содержанию хрома и никеля, например 13-8, 15-5 или 17-7.Используется для изготовления арматуры, шестерен и нефтехимического оборудования.
- • Дуплекс — смесь трех сплавов: хрома, никеля и молибдена. Он более устойчив к коррозионному растрескиванию под напряжением, чем аустенитный, но более жесткий, чем ферритные сплавы. Используется для трубопроводов.
Алюминий: этот металл добывается из бокситовой руды, затем подвергается длительной переработке, часть которой включает электролиз. Из-за сложной рецептуры алюминий вошел в моду только в наше время.Помимо банок из-под соды и алюминиевой фольги, он используется для создания самолетов, автомобильных компонентов и других вещей, требующих прочности стали, но не веса. Он не содержит железа, поэтому не ржавеет и всегда остается блестящим. Алюминий не дает искр на шлифовальной машине.
Хромолибден: широко известный товар в специализированных автомастерских, этот металл относится к классу легированных сталей. Chromoly расшифровывается как хром-молибден, но в рецепт могут входить никель и другие элементы.Металл используется для изготовления шестерен, поршневых пальцев, соединителей, шпангоутов и коленчатых валов. Его можно подвергнуть термообработке, известной как цементирование, чтобы сделать его более долговечным. Хромолибден дает много искр на шлифовальной машине.
Титан: этот легкий материал очень дорогой, поэтому вы вряд ли найдете его случайно валяющимся в магазине. Тем не менее, он окупается превосходными механическими свойствами и самым высоким соотношением прочности к весу среди металлов.Его высокая устойчивость к коррозии включает соленую воду, хлор и даже кислоты. Сварные титановые трубы и оборудование (например, сосуды высокого давления и резервуары) используются в нефтехимической промышленности. Металл уже давно используется в аэрокосмической отрасли, а в последнее время в высококачественных мотоциклах, велосипедных рамах, теннисных ракетках и клюшках для гольфа. Поскольку они нетоксичны, титановые пластины, бедра и винты в наши дни также с хорошими результатами сажают внутрь людей.
Чугун: этот металл, наиболее известный как металл для сковородок для блинов, сковородок и супов, представляет собой мел, содержащий углерод.Он не может образоваться, потому что высокое содержание углерода означает хрупкость. Вместо этого металл нужно разливать в формы, поэтому его называют «чугунным». Вы видите это повсюду в металлических магазинах, так как чугун является основой многих стационарных инструментов. Этот металл является прочным и устойчивым к деформации, что делает его идеальным выбором для долговечных ровных поверхностей рабочих столов и пил.
Кованое железо: В древние времена железную руду выплавляли на углях.Поскольку древесный уголь является чистым углеродом, в процесс добавляется много углерода, в результате чего получается так называемое кованое железо. В кузнечной кузнице воздух или кислород используются для разжигания огня, что может снизить количество углерода с 4 или 5 процентов до примерно 2 процентов. Теперь железо достаточно пластично, чтобы его можно было формовать (или ковать) с помощью молотков, пробойников и других инструментов. Кованое железо используется для изготовления декоративных изделий из железа, дверных замков и фурнитуры, инструментов для скотного двора и других принадлежностей кузнечного дела.
Медь: один из самых популярных металлов для водопроводов, роль меди в мире несколько уменьшилась с момента появления ПВХ и роста цен на медную руду.Даже гроши теперь делают из цинка с медным покрытием. Однако этот благородный металл до сих пор используется в электропроводах и трансформаторах, поскольку он проводит электрический ток лучше, чем что-либо другое, и противостоит коррозии.
Бронза: это комбинация меди и второго металла, обычно олова, которая дает прочное, вязкое вещество, которое сопротивляется коррозии лучше, чем железо. В древности бронза впервые приобрела широкое распространение для разделки ножей и мечей.(Первоначально в древности для изготовления бронзы использовали медь с мышьяком, а не олово, и это означало, что многие мастера по бронзе рано отправились в могилу). До появления нержавеющей стали бронза была основным металлом для изготовления лодок и корабельного оборудования, и до сих пор используется для постройки гребных винтов. Сварщики TIG используют пруток для пайки из кремний-бронзы на панелях из листового металла, так как он создает меньше деформации и коробления.
Латунь: латунь не только декоративна из-за ее блестящего золотого вида, но и используется в сантехнике и электрических соединителях, поскольку она сопротивляется статическому электричеству и искрам.Вы также можете быть знакомы с медными духами на музыкальных инструментах (например, тубах и рожках) из-за исключительных акустических свойств. Металл мягче и легче бронзы и сочетает в себе медь с цинком (а не оловом). В сварочном цехе большая часть арматуры баллонов со сжатым газом и горелок, таких как пламегасители на фото выше, изготовлены из латуни.
Оцинкованная сталь: Углеродистая сталь, погруженная в расплавленный цинк.Цинк обеспечивает защитное покрытие, устойчивое к ржавчине и коррозии. Как и в знакомом ограждении Cyclone, оцинкованная сталь имеет сплошной ярко-серый цвет. Цинк считается токсичным веществом, поэтому не следует сваривать металл, пока цинковое покрытие вокруг сварного шва не будет стерто. И вы не должны измельчать цинк без респиратора или прочной маски от пыли N-95.
Свинец: вопреки распространенному мнению, карандаши делают не из свинца, а из графита.Свинец — чрезвычайно плотный металл, используемый в медицинских учреждениях в качестве защиты от рентгеновских лучей и других форм излучения. Металл серый и имеет низкую температуру плавления, что делает его идеальным для пайки. Однако его больше не используют в качестве водопроводной трубы или для пайки консервов, потому что он достаточно токсичен, чтобы вызывать нервные расстройства.
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Далее: Классификация металлов
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Если у вас есть предложения или проблемы с веб-сайтом, напишите сварщику [at] thecityedition [dot] com.
Вернуться в главное меню
——————————————
Авторские права © 2012-2015 TheCityEdition.com
Сварка чугуна — Большая химическая энциклопедия
| Таблица 3.7. Стержни и электроды для чугуна для сварки плавлением … |
Были использованы две секции чугунных труб (Schedule 40, углеродистая сталь), диаметром 4,5 дюйма (11 см) и длиной 7 дюймов (18 см). Оба конца труб герметизировались путем приваривания к ним круглых пластин из чугуна. Они были заражены изнутри одним из мусорных отходов, описанных в Разделе 17.5.1. [Стр.240]
Никелевый стержень. [Inco Alloys IntT.] Сварочные стержни для сварки чугунов. [Pg.251]
ТАБЛИЦА 8.7 Типичные уровни предварительного нагрева для сварки чугунов … [Pg.617]
Медные сплавы и нержавеющая сталь, трудно свариваемые.Сплавы чугуна, свинца или цинка не поддаются сварке. [Стр.202]
Чугун или чугун содержат примеси, в основном углерод (до 5). свободные или комбинированные в виде карбидов железа. Эти примеси, некоторые из которых образуют межузельные соединения (стр. I I3i с железом, делают его твердым и хрупким, и оно довольно резко плавится при температурах между 1400 и 1500 К, чистое железо становится мягким перед тем, как плавиться (при 1812 К). чугун нельзя ковать или сваривать. [Pg.391]
Свинец и его сплавы обычно плавятся, обрабатываются и рафинируются в кетах для плавки чугуна, литой стали, сварной стали или фильерной стали без опасения загрязнения железом (см.).Обычные процедуры плавления не требуют покрытия из дюкс для свинца. Для специальных химически активных металлических сплавов требуются специальные легирующие элементы, вставки или покрытия для предотвращения образования окалины и потери легирующих элементов. [Стр.55]
Феррофосфомы производятся как побочный продукт в электротермическом производстве элементарных фосфомов, в котором железо присутствует в качестве примеси в сырье фосфатной породы. Коммерческий продукт содержит около 23-29% P и состоит в основном из Fe2P [1310-43-6] и Fe P [12023-53-9], а также таких примесей, как Cr и V.Феррофосфомы используются в металлургических процессах для добавления фосфатов. Низкие концентрации (до — 0,1%) фосфомеров в кованном, чугуне и стали не только увеличивают прочность, твердость и износостойкость, но также улучшают текучесть. В крупных конструктивных элементах и пластинах желательно использовать тип стали, который не требует закалки или отпуска и, следовательно, не проявляет закалки при сварке. Это свойство обеспечивается введением в сталь небольшого количества фосфатов.Феррофосфомы из производства фосфомов на западе США используются в качестве сырья для извлечения ванадия (см. Ванадийи ванадиевые сплавы). [Pg.378]
В наибольшей степени карбид кальция используется в производстве ацетилена для кислородно-ацетиленовой сварки и резки. Компании, производящие сжатый ацетиленовый газ, располагаются рядом с заводами-потребителями, чтобы минимизировать расходы на транспортировку газовых баллонов. Некоторое количество ацетилена из карбида продолжает конкурировать с ацетиленом из нефтехимических источников в небольших масштабах.В Канаде и других странах продолжается производство цианамида кальция из карбида кальция. Более недавно карбид кальция нашел все более широкое применение в качестве
Чем отличается чугун от стали? Углубленное сравнение
Чугун и стальное литье, несмотря на то, что они в чем-то очень похожи, все же в других отношениях не похожи.
Чугун или стальное литье имеют значительные различия по своей физической природе. По химическому составу, а также по составу материала отличий не очень много.
Сравнение чугуна и литой стали со временем было предметом споров. И наиболее подходящий способ определить победителя — просто провести различие между ними, и выбор все равно будет зависеть исключительно от пользователя.
Чугун против литой стали: в чем разница?
Первое существенное различие между чугуном и литой сталью — это содержание углерода. У них все еще есть некоторые выдающиеся черты, которые их отличают.
Содержание углерода
Чугун серый, пластичный и ковкий.Это чугуны с содержанием углерода более 2%.
Содержание углерода, тем не менее, может иметь некоторые физические различия в чугуне, но химическая природа по-прежнему будет такой же, как у литой стали.
Что касается литой стали, это сталь, легированная и стальная литая. Они содержат менее 2% углерода. Это содержание углерода имеет хорошее физическое значение для его репертуара.
Свойство отливки
Литейный чугун очень хорош, хотя относительное удлинение, а также предел прочности при растяжении ограничивают его.
Чугун можно отливать разными способами, и они также являются хорошим инструментом для литья.
Принимая во внимание ограничение прочности на разрыв и другие, они используются для производства металла с низкими механическими свойствами.
Их можно использовать для изготовления маленьких колес, маленькой ручки, маленьких ножей и т. Д.
У них также есть несколько более высоких марок, которые можно использовать для более сложного литья. Однако, независимо от их уровня, в их использовании есть ограничения.
Что касается литой стали, то они обладают значительным удлинением, а также прочностью на разрыв.При выборе литой стали для дизайна есть гибкость, так как она очень пластична и отлично подходит для настройки. Однако их литейный характер все же уступает чугуну из других источников. (Обратите внимание, что некоторые источники также утверждают иное.)
Читайте также: Ищете преобразователь ржавчины для металла? Проверьте выбор наших экспертов прямо сейчас!
Износостойкость
Чугун настолько хорошо приспособлен к износу, что выдерживает трение гораздо больше, чем литая сталь.
Содержание графита в чугуне создает такое ощущение, что при износе его поверхности он устойчив и не изнашивается быстро.
Сталь, напротив, легко изнашивается. Содержание сплавов в стали создает некоторые ограничения на трение и износ. Однако он обладает хорошей устойчивостью к истиранию.
Эффект затрат
Чугун купить значительно проще. Стоимость его производства позволяет смешивать и создавать, поэтому его можно легко получить по меньшей цене.
Стальное литье обычно дорогое. Это связано с тем, что для производства стального литья потребуется значительное количество времени.Труд, который он несет, также увеличивает затраты.
Коррозия
Чугун легче выдерживает испытание на коррозию. Компонент чугуна делает его стойким к коррозии, в отличие от литой стали.
Что касается литой стали, то она легко корродирует в условиях, вызывающих коррозию.
Однако важно отметить, что оба материала легко окисляются при чрезмерном воздействии влаги.
Следовательно, рекомендуется хранить их вдали от влаги или других условий, которые могут повлиять на их легкую коррозию.
При использовании чугуна или литой стали техническое обслуживание имеет решающее значение, и покрытие может служить для них хорошей защитной мерой.
Прочность и сопротивление
Здесь литая сталь превосходит чугун. Литая сталь легко противостоит внезапным ударам, не деформируется и не сгибается.
Литая сталь очень прочная и обладает очень высокими усилиями деформации.
Чугун не такой прочный и не выдерживает сильных ударов, не изгибаясь и не деформируясь.
Усилие уменьшения размера
Иногда давление и температура влияют на чугун и стальное литье.В этой ситуации чугун выдержит такие сжимающие усилия и не будет подвержен изменениям давления, в то время как литая сталь будет восприимчива к изменениям давления.
Поглощение вибрации
Чугун с содержанием графита может легко поглощать вибрацию. Следовательно, они идеально подходят для определенных целей. С другой стороны, литая сталь не так легко поглощает вибрацию, и это делает их неидеальными для некоторых ситуаций.
Чертеж линии битвы
Очки, в которых будет набираться литая сталь, обычно меньше, чем очков, которые приобретает чугун.
Стальное литье устойчиво к ударам, коррозии и износу. Но не волнуйтесь здесь.
Чугун тоже имеет эти свойства минус один. А что еще? У чугуна еще больше свойств.
Чугун также устойчив к коррозии и износу. Однако чугун не застрахован от ударов.
Кроме того, у чугуна более высокая способность к литью, и этого легко добиться с чугуном, в отличие от литой стали.
Чугун легко обрабатывается, в отличие от литой стали. Чугун может очень хорошо поглощать вибрацию, чего нельзя добиться с помощью литой стали.
Чугун обладает прочностью, благодаря чему его легко сжимать.
Теперь выбор останется ясным. Кто будет объявлен окончательным победителем?
Обратите внимание, что литая сталь также обладает одним уникальным свойством устойчивости к ударам. Это уникально, так как литая сталь не сгибается или деформируется, в отличие от чугуна.
Давайте ответим на некоторые часто задаваемые вопросы
1. Что из чугуна и литой стали дороже?
Стальное литье дороже чугуна. Это только потому, что он имеет низкую температуру плавления с ограниченной способностью принимать любую форму.
2. Что из железа и стали легко лить?
Чугун легко лить. Сталь имеет высокую вязкость. Он мягкий и сложный, поэтому забросить его нелегко.
3. Что такое металлическое литье?
Литье металла — это процесс плавления металла в жидкое состояние.Затем расплавленный металл выливают в отливку для охлаждения и придания желаемой формы. Готовый продукт затем отправляется на полировку и готов к продаже.
4. Чугун старый?
Он старый, но все еще продается. С 1970-х годов компании, специализирующиеся на литье металла, производят из чугуна такие вещи, как дверные упоры, игрушки, механические скамейки и кухонные принадлежности. А сегодня из чугуна делают самые разные фантастические изделия.
5.Можно ли сваривать ковкое железо?
Так же, как сварка серого чугуна, но при сварке расплавом он может потерять некоторые свои свойства. Это связано с тем, что во время сварки часть ковкого чугуна превращается в серый чугун.
Выбор
Несмотря на то, что у чугуна может быть больше точек, не забывайте, что ваши продукты в значительной степени будут определять, какой из них выбрать.
Иногда чугун может быть наиболее подходящим для ваших продуктов, а в других случаях литая сталь может быть наиболее подходящей.
Кроме того, стоимость будет влиять на тип металла, который будет использоваться. Литая сталь может быть той, которая будет соответствовать вашей стоимости, в то время как чугун может быть тем, который иногда будет соответствовать вашей стоимости.
Однако знайте, что вы не будете слишком сильно отклоняться в выборе одного из двух. Однако между ними все же есть победитель. Кто из них победитель?
Сталь и другие металлы Глава ppt скачать
Презентация на тему: «Сталь и другие металлы Глава 3.»- стенограмма презентации:
1 Сталь и другие металлы Глава 3
2 Цели Описать процесс выплавки стали.
Перечислить процессы металлообработки, используемые для придания формы и улучшения стали.Укажите правильное использование каждого процесса термообработки стали. Опишите внутреннее строение металлов. Назовите различные легирующие элементы и их эффекты.
3 Цели Перечислить различные типы черных металлов и их применение. Перечислите различные типы цветных металлов и их применение. Опишите различные системы, используемые для обозначения металлов. Объясните влияние нагрева и охлаждения на сварные детали и способы их контроля.
4 Металлы Основные группы Черные металлы Цветные металлы с высоким содержанием железа Включает:
Многие виды стали и их сплавов Чугун Кованое железо Цветное железо Почти не содержит железа
5 Цветные металлы Общие драгоценные радиоактивные
Медь, свинец, цинк, титан, алюминий, никель, вольфрам, марганец, латунь, бронза Драгоценное золото, платина, серебро Радиоактивный уран, радий
6 Сталь Комбинация железа и углерода Сварные детали
Процент углерода определяет прочность и твердость стали Сварные детали, изготовленные на 80% из стали, на 85% сварные, относятся к категории мягкой (низкоуглеродистой) стали
7 История стальных ассирийцев (3700 г. до н.э.C.) Первое зарегистрированное использование железа
Низкоуглеродистое железо, впервые полученное в печах с плоским подом 1350 г. до н. Э. до 1300 г. н.э. все железные инструменты и оружие, производимые непосредственно из железной руды. Печи увеличены по высоте, а шихта вводится через верхнюю часть (шахтные печи). Современная доменная печь.
8 История стали Мало что известно о первом процессе производства стали
Найдены инструменты, датируемые периодом от 1000 до 500 г.C. До процесса Бессемера использовались два метода Процесс цементирования Повышенное содержание углерода за счет нагрева железа в контакте с горячим углеродом в отсутствие воздуха Все еще используется в ограниченном объеме Процесс в тигле Плавление кованого железа в тиглях, в которые уже добавлен углерод Заменено различными процессами в электропечи
9 Производство стали в США насчитывает более 300 лет
Металлургический завод в Согусе, штат Массачусетс (1646–1670) Первый патент на сталь, выданный в 1728 году Последовательность событий стимулировала рост Новые возможности использования железа Открытие крупных месторождений железной руды Разработка Бессемера и мартеновского очага процессы Гражданская война и промышленный рост Америки Расширение железных дорог Первая и Вторая мировые войны
11 Изменения в U.