Сварка чугуна

                                                                                                              Утверждаю

                                                                                         Зам. Директора по УПР                                                      

                                                                                                  Е. В Замбровская

                                                  

                                                   ЗАДАНИЕ  

на письменную экзаменационную работу 
 

УЧАЩИЙСЯ ГРУППА № 3

ПРОФЕСИЯ «Сварщик» 

Богданов  Руслан  Романович 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАДАНИЯ РАСМОТРЕНО НА ЗАСЕДАНИЕ МЕТОДИЧЕСКОЙ КОМИССИИ.

_______  _______________________________________2012г.

                                                                                                            

Министерство  образования Тверской области 

Государственное бюджетное образовательное учреждения

Начального профессионального  образование.

«Профессиональное училище № 30»

г Осташков. 
 

Письменная экзаменационная  работа.

На тему:  сварка чугуна .

По профессии  «Сварщик» 
 
 

Выполнил Обучающийся 

Группа № 3 Богданов

Руслан Романович

Проверил  предподаватель

Замбровская Елена  Васильевна

                    

                   2012год

                       

Введение

История сварки

Современный технический  прогресс  в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных  соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкции.

Сварка –  такой же необходимый технологический  процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка. Большие технологические возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развития ракетостроения, атомной энергетики, радио электроники.

Наибольшее распространения  получила газовая сварка с применением  ацетилена. В настоящее время объем газосварочных работ в промышленности значительно сокращен, но ее успешно применяют при ремонте изделий из тонколистовой стали, алюминия и его сплавов, при пайке и сварки меди, латуни и других цветных металлов используют в современных производительных процессах газо-термическую резку, например при цеховых условиях и на монтаже.

К сварке с применением  давления относятся контактная сварка, при которой используется теплота, выделяющаяся в контакте свариваемых  частей при прохождении электрического тока. Различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку.

Позднее, когда  появилась электроды из меди и  ее сплавов, эти способы контактной сварки стали основными.

Контактная сварка занимает ведущее место среди  механизированных способов сварки в автомобиле строении при соединении тонколистовых штампованных конструкций кузова автомобиля. Стыковой сваркой соединяют стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовную сварку применяют при изготовлении тонкостенных емкостей. Рельефная сварка – наиболее высокопроизводительный способ арматуры для строительных железобетонных конструкций. Конденсаторную контактную сварку широко используют в радиотехнической промышленности при изготовлении элементной базы и микросхем. Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве – широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов ( т.е. переходе от ручного труда сварщика к механизированному ), так и о комплексной механизации и автоматизации, охватывающей все виды робот, связанные с изготовлением сварных конструкций ( заготовительные, сборочные и др. ) и созданием поточных и автоматических производственных линий. С развитием техники возникает необходимость сварки деталей различных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров ( микроэлектронике ) до десятков сантиметров и даже метров ( в тяжелом машиностроении ). Наряду с конструкционными углеродистыми и низкоуглеродистыми сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.

В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста  объема сварочных работ большую  роль играет правильная подготовка –  теоретическая и практическая –  квалифицированных рабочих –  сварщиков. 
 

Сварка чугуна 

Чугунами называют сплавы железа с углеродом при содержании углерода более 2%. Углерод

в чугуне находится  или в виде выделений графита, или в виде химического соединения Fe3С - цементита. 

Существует два  типа чугуна: белый и серый.

В белом чугуне углерод в основном содержится в  виде цементита, отличающегося высокой  твердостью и повышающего хрупкость  сплава. Поэтому в конструкциях белый  чугун не используют. В сером чугуне углерод в основном содержится в  виде пластинчатого графита.  

Кроме того, широкое распространение имеют высокопрочный чугун, в котором графит имеет шарообразную форму, и ковкий чугун, содержащий хлопьевидные включения графита. Несмотря на то, что графитные включения разобщают металлическую основу сплава и приводят к концентрации напряжений, серые, высокопрочные и ковкие чугуны отличаются от белых более высокой пластичностью.  
 

В высокопрочных  чугунах графит имеет шаровидную форму за счет модифицирования 

(измельчения  структуры) магнием. Вследствие  этого. повышаются пластические свойства

чугуна. В маркировке высокопрочного чугуна указываются  прочность и относительное 

удлинение при  растяжении. Например, ВЧ 40-10 означает: высокопрочный чугун, имеющий 

предел прочности  при растяжении 400 МПа и относительное  удлинение 10%. 
 

В ковких чугунах  углерод находится в свободном  состоянии, но имеет хлопьевидную форму

за счет длительного  отжига (томления) при высокой температуре (20-25ч при 950-1000°С).

Маркируют ковкий чугун как высокопрочный. Например, КЧ 30-6 означает: ковкий чугун с

пределом прочности  при растяжении 300 МПа и относительным удлинением 6%.

Свариваемость и свойства сварных соединений зависят  от структуры чугуна. Структура определяется составом чугуна и технологическими факторами, главным из которых является скорость охлаждения с высоких температур. Главный процесс, формирующий структуру – это процесс графитизации .т. е. процесс выделения углерода в чугуне. Процесс графитизации

при сварке является благоприятным, так как выделение  углерода в свободном состоянии уменьшает хрупкость чугуна.

Методы сварки чугуна.

Поэтому технология сварки чугуна в первую очередь должна учитывать эти факторы. Для борьбы с охрупчиванием и трещинами применяют подогрев металла, используют присадочные материалы, обеспечивающие структуру серого чугуна за счет легирования графитизаторами, а также использующие специальные электроды с медью и никелем.

В зависимости  от температуры подогрева сварку чугуна разделяют: с подогревом (горячая), без подогрева (холодная). Горячая - с низким подогревом до 300-400°С и высоким подогревом до 600-700°С, холодная - без предварительного подогрева. Наилучшие

результаты (отсутствие хрупких структур и трещин, хорошие свойства соединений) получают при горячей сварке. Технология горячей сварки включает в себя следующие

операции: подготовка под сварку, предварительный подогрев сварки, последующее медленное охлаждение изделия.

При горячей  сварке чугуна используют следующие  виды сварки газовую, ручную дуговую,  

механизированную  дуговую и порошковой проволокой. Ручную дуговую сварку выполняют плавящимися покрытыми и угольными электродами. Для сварки плавящимся электродом используют чугунные электроды (ОМЧ-1, ВЧ-3, ЭП-3 и др.), которые состоят из чугунного стержня марок А и Б и содержат 3-3,5% углерода, 3-4% кремния, 0,5-0,8% марганца м стабилизирующее покрытие с добавкой графитизаторов. Сварку ведут на повышенных токах  

электроды диаметром  до 12 мм. Сварку угольным электродом проводят стержнями диаметром 8-20 мм с использованием присадочных чугунные прутков марок А и Б и флюса на основе буры. Наряду с ручной применяют механизированную горячую сварку чугуна порошковой проволокой типа ППЧ-3, содержащей 4,5-5% С; Недостатком горячей сварки чугуна являются усложнение технологам, связанной с  

подогревом, и  тяжелые условия работы сварщика.

При холодной сварке чугуна требуются специальные меры, чтобы получить соединение без трещин и хрупких зон. К этим мерам относят применение электродов с повышенным содержанием графитизаторов (C, Si), а также модификаторов, чтобы получить в шве структуру серого чугуна, эти элементы вводят в металл шва через электродный стержень, покрытие (при использовании стальных стержней) или через наполнитель порошковой  

проволоки; применение электродов, обеспечивающих получение в металле шва пластичной структуры из цветных металлов и сплавов.

Для этой цели используют сплавы на основе меди и никеля (электроды  МНЧ-1), которые не образуют соединения с углеродом, уменьшают его растворимость, способствуют графитизации, уменьшают отбеливание в металле шва. Используют железомедные, железоникелевые и медно-никелевые электроды. Такие электроды делаются составными стержень из цветного металла, а железо вводят в виде оплетки, дополнительного стержня или порошка в покрытии. Содержание железа в металле шва обычно не должно превышать 10-15%, а сварку ведут на минимальном тепловложении, для того чтобы уменьшить зону нагрева с образованием остаточных напряжений и структурных изменений

механосварного  соединения. В кромки детали предварительно ввертывают шпильки, которые затем заваривают. Применяют низкотемпературную газовую пайку-сварку. Холодную сварку применяют при ремонте и восстановлении деталей простой формы, малой толщины.