Исправление дефектов отливок сваркой
Обновлено: 15.06.2024
С Базовой организацией
по стандартизации и
з аказчиками
«18» октября 1983 г.
Верно: ___________
ЗАВАРКА ДЕФЕКТОВ ЛИТЬЯ ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
ОСТ 5.9137-83
Регистр СССР письмом № 1П-4.14-9131 от 28.06.83 г.
зам. нач. отдела А.А. Сергеев
Речной Регистр РСФСР письмом № РР-6.1-1058 от 20.07.83 г.
Директор В.В. Амосов
ЦК профсоюза письмом № 48/691 от 11.07.83 г.
Председатель ЦК профсоюза А.Г. Буримович
ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
ОСТ 5.9137-73
Распоряжением Министерства от 18.10.83 № 32/7-9137-703
срок введения установлен с 01.01.85
Настоящий стандарт распространяется на исправление заваркой применяемых в судостроении, судоремонте, судовом машиностроении и приборостроении стальных и чугунных литых деталей, изготовленных из следующих материалов:
углеродистой конструкционной стали марок 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 45Л и 55Д;
легированной конструкционной стали марок 30ГСЛ и 20ГСЛ;
дисперсионно-упрочняемой стали марок 08ГДНФЛ, 08ГДНЛ и 16ГДНМЛ;
теплоустойчивой стали марки 20ХМЛ;
нержавеющей стали марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ;
коррозионностойкой стали марок 10Х17Н3Г4Д2ТЛ и 08Х14НДЛ;
серого чугуна марок Сч 10, Сч 15, Сч 18, Сч 20, Сч 25, Сч 30, Сч 35, Сч 40 и Сч 45;
коррозионностойкого чугуна со специальными свойствами марок ЧН13Г2Д2ХШ, ЧН20Д2ХШ.
Настоящий стандарт не распространяется на исправление заваркой специальных отливок, отливок для гребных винтов, а также отливок, применяемых для судовых энергетических установок и специального энергомашиностроения.
Стандарт устанавливает порядок подготовки и исправления литых деталей, основные технические требования к разделке и заварке дефектных участков, термической обработке заваренных отливок, контролю качества заварки и оформлению технической документации на заварку.
При исправлении отливок для судов, строящихся по классу Регистра СССР и Регистра РСФСР, надлежит соблюдать Правила классификации и постройки морских судов Регистра СССР и Правила Речного Регистра РСФСР. В случаях, предусмотренных Правилами, допустимость устранения дефектов отливок заваркой должна быть согласована с Инспектором Регистра.
В стандарте учтены требования рекомендаций ИСО и СЭВ.
1. ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ ОТЛИВОК К ИСПРАВЛЕНИЮ
1.1 . Исправлению подлежат дефекты отливок, обнаруженные до или после механической обработки литых деталей при их изготовлении и ремонте.
1.2 . Стальные отливки I и II групп по ОСТ 5.9285-78 и отливки 1, 1А и 2Б групп из серого чугуна по ОСТ 5.9277-77 следует допускать к заварке с разрешения старшего производственного мастера или лица, его заменяющего, без составления карт технологического процесса по действующей на предприятии технологической документации.
Разрешение на заварку должно быть подтверждено подписью в журнале регистрации литых деталей (см. приложение 1) или на эскизе дефекта.
1.3 . Заварку дефектных участков отливок, перечисленных в п. 1.4 , производить без составления карт технологического процесса, при соблюдении следующих условий:
глубина разделки не превышает 20 % толщины стенки отливки, но не более 25 мм, а протяженность разделки по наибольшему размеру не превышает четырех толщин стенки, но не более 150 мм;
Суммарная масса наплавленного металла составляет:
при массе отливки до 100 кг - не более 1 %;
при массе отливки 100 - 500 кг - 1 кг + 0,5 %;
при массе отливки свыше 500 кг - 2,5 кг + 0,2 %;
на предприятии, где существует технологическая документация на заварку дефектов отливок, составленная с учетом требований настоящего стандарта и согласованная с заинтересованными предприятиями и организациями.
Примечание. Размеры дефектов и масса наплавленного металла должны определяться по фактическим размерам литой детали на данной стадии обработки.
(Измененная редакция, Изм. № 1 ).
1.4 . Стальные отливки III и IV групп из стали на ОСТ 5.9285-78, отливки из серого чугуна групп 2В, 2Г, 3А, 3Б, 3В и высокопрочного чугуна всех групп по ОСТ 5.9277-77 следует допускать к заварке с разрешения главного металлурга и главного сварщика предприятия по карте технологического процесса (см. приложение 2 ).
1.5 . Карта технологического процесса должна быть составлена в двух экземплярах с учетом требований настоящего стандарта и технологической документации предприятия и сопровождать отливку до окончания механической обработки. После механической обработки и приемки заваренной отливки карту следует передать в службу технического контроля литейного цеха для учета и хранения.
Примечание. Если на отливках, полученных по МЗК, на стадии обработки выявляются дефекты, то оформляются аналогичные карты технологических процессов на заварку, которые хранятся в службе технического контроля.
1.6 . При обнаружении дефектов литья в процессе механической обработки заваренной отливки порядок подготовки и повторной заварки ее должен быть таким же, как при первой заварке. Если исправление производилось по карте технологического процесса, разрешение на повторную заварку должно быть зафиксировано в составленной ранее карте.
1.7 . После подготовки к заварке все исправляемые отливки должны предъявляться техническому контролю для приемки и нанесения клейма. Клеймо технического контроля наносится рядом с клеймом плавки и номером детали.
Допускается вместо нанесения клейма заверять приемку отливок под заварку подписью технического контроля в журнале регистрации или карте технологического процесса.
1.8 . При наличии на отливке нескольких дефектных мест следует наносить одно клеймо и проставлять одну подпись технического контроля о приемке подготовки к заварке всех дефектных мест.
1.9 . Учет исправляемых отливок в журнале регистрации должен производиться представителем технического контроля.
2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
2.1 . К заварке дефектов отливок допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосмотры в соответствии с приказом 400 от 30.05.69 Минздрава СССР, а также прошедшие обучение, аттестацию и инструктаж по безопасным приемам труда, производственной санитарии и пожарной безопасности.
2.2 . Исправление дефектов в литых деталях с использованием металлорежущих станков, пневматических и абразивных инструментов, электросварочного и газорезательного оборудования, нагревательных печей, электрической энергии, горючих и взрывоопасных газов сопровождается выделениями тепла, пыли и токсичных сварочных аэрозолей.
Несоблюдение соответствующих требований безопасности и производственной санитарии может привести к травмам от отлетающих частиц металла, электротравмам, ожогам, созданию пожаровзрывоопасной среды, заявлению и загазованности производственных помещений выше предельно допустимой концентрации.
2.3 . При производстве работ с применением пневматических рубочных молотов и турбинок необходимо руководствоваться «Основными положениями об оздоровлении условий труда при работе с пневматическими инструментами» (введены в действие письмом Министерства СССР).
2.6 . Все движущиеся и вращающиеся части механизмов должны быть ограждены.
2.7 . Все электросварочное оборудование должно соответствовать «Единым требованиям безопасности к конструкции сварочного оборудования» (Утверждены Госкомитетом по электротехнике при Госплане СССР 2.03.1964 г.).
2.8 . Все энергетическое и электротехническое оборудование, находящееся под напряжением выше 36 В, должно иметь надежное заземление.
2.9 . Для защиты окружающих рабочих от воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги рабочие места электросварщиков, находящиеся как в помещениях, так и на открытом воздухе, должны ограждаться переносными ограждениями (щитами, ширмами). Размеры переносных ограждений должны обеспечивать надежность защиты с учетом размеров завариваемых отливок.
2.10 . Для снижения запыленности и загазованности помещений должна применяться общеобменная и местная вентиляция, удаляющая токсичные сварочные аэрозоли непосредственно у места их образования. В качестве местной вентиляции могут использоваться переносные пылегазоприемники или встроенные в сварочное оборудование вытяжные устройства.
2.11 . Общеобменная вентиляция при производстве электросварочных работ должна обеспечивать следующий воздухообмен (из расчета на 1 кг израсходованных электродов или сварочной проволоки):
при ручной дуговой сварке 5000 - 10000 м 3 ;
при сварке в углекислом газе 4000 - 7000 м 3 ;
при сварке под флюсом 600 м 3 .
2.12 . Содержание сварочных аэрозолей в воздушной среде рабочего места не должно превышать:
окиси углерода 20 мг/м 3 ;
окислов марганца 0,05 мг/м 3 ;
соединений хрома 0,01 мг/м 3 ;
окислов азота 2,0 мг/м 3 ;
фтористого водорода 0,05 мг/м 3 .
2.13 . В случаях, когда концентрация газов и паров в зоне дыхания сварщика не превышает предельно допустимых величин, а концентрация пыли больше допустимой нормы, необходимо пользоваться противопылевыми респираторами типа У-2К или ШБ-1.
При превышении предельно допустимой концентрации пыли и газов электросварщики должны обеспечиваться дыхательными приборами с принудительной подачей чистого воздуха (полумаски ППМ-1).
2.14 . При производстве газосварочных и газорезательных работ необходимо соблюдать следующие требования:
содержание кислорода в воздухе рабочего помещения должно быть не ниже 19 % (по объему);
предельно допустимая концентрация в воздухе ацетилена - 0,3 мг/м 3 .
Нижняя граница воспламеняемости ацетилена в смеси с воздухом 2,8 %, верхняя - 65 %.
2.15 . Эксплуатация баллонов, контейнеров со сжиженным газом и рамп должна осуществляться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (утверждены Госгортехнадзором СССР 19.05.1970 г.).
2.16 . Освещение рабочего помещения должно соответствовать требованиям СНиП II-4-79 и выбираться в зависимости:
объект различения - трещина в отливке;
размер объекта 0,2 мм;
коэффициенты отражения фона 0,27;
контраст объекта с фоном 0,6;
характеристика зрительной работы по СНиП II-4-79 ;
система освещенности - комбинированная (освещение общее + переносное).
2.17 . Для предупреждения возможных ожогов от нагретых отливок, материалов и приспособлений рабочие должны быть обеспечены спецодеждой в соответствии с «Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты рабочих и служащих» (утверждены Постановлением Государственного Комитета СССР по труду и социальным вопросам и Президиума ВЦСПС, 1979, 1980).
2.18 . С целью предупреждения травм термическую обработку отливок следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.004-75 раздела IV и пп. 230 - 236, 242, 246 - 256 раздела VII «Правил техники безопасности и производственной санитарии при термической обработке металлов» (утверждены ЦК профсоюза рабочих машиностроения 06.07.1960 г.).
2.19 . Запрещается производить выжигания жировых веществ на поверхности отливок газовым пламенем.
2.20 . Запрещается применять какие-либо приспособления, инструменты и оснастку, не предусмотренные рабочей технологической документацией, разработанной техническими службами предприятия и утвержденной в установленном порядке.
2.21 . В технологических инструкциях предприятий должны быть конкретно указаны основные и вспомогательные приспособления и инструмент, защитные и транспортные устройства и способы, обеспечивающие безопасное ведение работ.
2.22 . При подготовке и заварке дефектных мест следует руководствоваться требованиями настоящего стандарта и следующих документов: ГОСТ 12.3.003 -75, ГОСТ 12.1.005 -76, ГОСТ 12.3.009-76 , ОСТ 5.9823-80, ОСТ 5.0272-79, ОСТ 5.0241-78;
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах» (утверждены Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения 8.01.1960 г. (с изменениями 1963 г.);
«Правил устройства электроустановок ПУЭ -76», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правил техники безопасности при эксплуатации установок потребителей» (утверждены Энергонадзором 12.04.1963 г.);
Строительных норм и правил СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования» (утверждены Госстроем СССР в 1979 г.);
«Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов» (утверждены Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР 5.03.1973 г. № 1009-71).
1042-73 «Санитарных правил организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию», утвержденный Минздравом СССР, 1973.
«Типовых правил пожарной безопасности для промышленных предприятий», утвержденных ГУПО МВД СССР, 1975 г.
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при холодной обработке металлов», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1965.
«Общих правил, техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1958.
«Правил техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газопламенной обработке металлов», утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения, 1963.
«Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», утвержденных Госгортехнадзором СССР, 1969.
950-72 ( ОСП-72 ) - «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений», утвержденных Минздравом СССР, 1972.
2.2.3 . Администрация, ответственная за производство работ, обязана разработать инструкции по безопасности труда, проинструктировать работающих, контролировать выполнение требований этих инструкций.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИСПРАВЛЕНИЮ ОТЛИВОК ЗАВАРКОЙ
3.1. Дефекты, допускаемые к исправлению заваркой
3.1.1 . Заваркой допускается исправлять отливки, имеющие следующие дефекты:
раковины поверхностные и сквозные (газовые, усадочные, песчаные, шлаковые);
пористость поверхностную и сквозную (газовую и усадочную) рыхлоту;
трещины, спаи, неслитины поверхностные и сквозные;
разностенность, недоливы, обнаруженные при разметке и подлежащие устранению наплавкой, а также неполные отливки или отбитые части;
поверхностные повреждения (в результате механической обработки).
3.1.2 . Исправление отливок, имеющих дефекты, допускается производить в следующих случаях:
дефектные участки на всем протяжении доступны к заварке и контролю качества;
заварка не ограничена техническими условиями проекта;
качество металла отливки проверено и отвечает требованиям соответствующей технической документации на поставку литья;
после заварки дефектов сохраняются конструктивные формы и размеры литой детали.
3.1.3 . В отливках ответственного назначения по ОСТ 5.9285-78 исправление сквозных трещин или сквозной пористости допускается производить в тех случаях, когда заварка указанных дефектов не запрещена техническими условиями на поставку литья, а при отсутствии последних - по разрешению главного металлурга и главного сварщика предприятия.
3.1.4 . Исправление всех литых деталей путем приварки вставок или отдельных конструктивных элементов должно производиться только по картам технологического процесса, согласованным с проектантом или конструкторским бюро предприятия-изготовителя.
Материал вставок и приварышей должен отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалу отливки.
3.2. Допуск сварщиков к выполнению заварки отливок.
3.2.1 . К заварке дефектов стальных и чугунных литых деталей допускаются сварщики, аттестованные согласно ОСТ 5.9126-73 по применяемому способу сварки чугуна или соответствующего класса сталей с учетом требований настоящего стандарта.
3.2.2 . При необходимости производить заварку отливок из стали или чугуна различных марок разрешается дополнительные испытания проводить на стали или чугуне той марки, которая обладает наихудшей свариваемостью при условии, что техника сварки аналогична.
3.2.3 . Разряд сварщиков, допускаемых к заварке отливок, устанавливается технологической документацией предприятия.
3.2.4 . Все сварщики должны быть снабжены индивидуальными клеймами для клеймения отливок после заварки.
3.3. Основные указания по подготовке дефектных мест к заварке
3.3.1 . Отливки, подлежащие исправлению, должны поступать на заварку после удаления литников и прибылей, очистки от формовочной смеси, окалины и ржавчины. Очистку крупных отливок и заварку дефектов в них разрешается производить поэтапно.
3.3.2 . Разделка дефектных мест, подлежащих заварке, должна быть произведена до полного удаления дефекта и обеспечения провара. Поверхность подготовленных под заварку мест не должна иметь острых углов и заусенцев.
3.3.3 . Угол скоса кромок при разделке дефектных участков должен составлять не менее 15° на сторону и выбираться в зависимости от размеров дефекта, его конфигурации и способа заварки.
3.3.4 . Вокруг разделанного дефектного места металл отливки должен быть очищен от пригара, окалины, ржавчины и жировых загрязнений на ширину не менее 10 мм.
В случае нарушения геометрических размеров детали (утонение, недолив) перед наплавкой следует зачищать всю дефектную поверхность.
3.3.5 . Удаление жировых веществ следует выполнять безопасными водными смывками.
3.3.6 . Разделку дефектных мест в стальных отливках следует выполнять одним из следующих способов или их сочетанием:
воздушно-дуговой резкой (строжкой);
газовой резкой (строжкой);
плазменно-дуговой резкой (строжкой);
рубкой, обработкой абразивным кругом, фрезерованием, сверлением или другим способом механической обработки, обеспечивающим полное удаление дефекта.
Выбор способа разделки должен производиться в зависимости от материала отливки, места расположения дефекта на детали или конструкции, технических возможностей предприятия и оговариваться в технологической документации предприятия или картах технологического процесса.
3.3.7 . В стальных отливках, при заварке которых необходим предварительный подогрев, удаление дефектных мест тепловыми способами следует производить также с предварительным подогревом до температур, указанных в табл. 1 .
3.3.8 . После тепловых способов разделки поверхность подготовленного дефекта должна быть зачищена до чистого металла.
3.3.9 . Разделку дефектных мест чугунных отливок следует выполнять любым способом механической обработки, обеспечивающим полное удаление дефекта. Разделку высокопрочного чугуна разрешается выполнять тепловым способом.
3.3.10 . При разделке под заварку трещин для предотвращения их распространения следует производить сверление на расстоянии 5 - 10 мм от концов трещины.
3.4. Основные указания по технологии заварки отливок
3.4.1 . Исправление дефектных участков следует производить до окончательной термической обработки отливки.
3.4.2 . Заварку дефектных участков стального литья следует производить одним из следующих способов:
(Измененная редакция, Изм. № 1).
характеристика зрительной работы по СНиП II-4-79;
«Правил устройства электроустановок ПУЭ-76», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правил техники безопасности при эксплуатации установок потребителей» (утверждены Энергонадзором 12.04.1963 г.);
Сварка отливок из литейной стали
Как известно, в стальных отливках в целом ряде случаев появляются различные дефекты: раковины, трещины, недоливы и т. д. Большинство этих дефектов может быть исправлено сваркой. До последнего времени наибольшее распространение при исправлении дефектов в стальном литье имела ручная электродуговая сварка, которая характеризуется относительно низкой производительностью и экономичностью.
Попытки некоторых научно-исследовательских организаций и заводов автоматизировать заварку дефектов, с целью повышения производительности труда, снижения стоимости сварочных работ и улучшения условий труда, не дали желаемых результатов. Например, использование полуавтоматической сварки под флюсом, как правило, не обеспечивает требуемого качества при заварке глубоких дефектов и дефектов сложной конфигурации, вследствие залегания шлака в зоне сплавления с основным металлом и между слоями наплавленного металла.
Проведенное в ЦНИИТМАШе опробование некоторых способов сварки (ванного способа сварки под флюсом, сварки под магнитным флюсом, сварки в углекислом газе и др.) показало, что наиболее приемлемым для автоматизации заварки дефектов в стальном литье является метод сварки в углекислом газе, сочетающий высокую производительность с маневренностью ручной сварки.
Согласно техническим условиям стальное литье по химическому составу и механическим свойствам должно удовлетворять требованиям, приведенным в табл. ниже.
Из всего комплекса марок стального углеродистого литья по ГОСТ (15Л-55Л) детальное изучение свойств сварных соединений, выполненных в углекислом газе, было проведено на отливках из наиболее распространенных марок сталей (25Л, 30Л, 35Л и 45Л).
Механические свойства сварных соединений определялись на образцах, вырезанных из отливок с заваренными дефектами объемом 750-1200 см 3 (рисунок выше справа) как в исходном состоянии после сварки, так и после термообработки. Схема вырезки образцов для испытания механических свойств приведена на рис. слева, а схема отбора проб металла шва на химический анализ - на рисунке ниже справа.
Сварка образцов производилась на полуавтомате током 400-420 а обратной полярности при напряжении на дуге 30-32 в и расходе газа 1000-1200 л/час.
Свойства сварных соединений на отливках из стали 35Л
Применение проволоки Св-10ГС при сварке стали 35Л не обеспечивает после термической обработки необходимых по ТУ прочностных свойств наплавленного металла. В связи с этим заварка дефектов в отливках из этой стали производилась проволокой Св-08ГС, отличающейся от проволоки Св-10ГС более высоким содержанием марганца. Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС, приведен в табл. ниже.
Химический состав металла, наплавленного проволокой Св-08ГС на сталь 35Л:
Результаты испытаний механических свойств сварного соединения (табл. 56) показывают, что наплавленный металл и сварное соединение удовлетворяют требованиям технических условий на отливки из стали 35Л.
Измерения показали неравномерное распределение твердости по сечению наплавки, не прошедшей термообработки (рисунок ниже).
Максимального значения твердость достигает в нижнем слое наплавки, что объясняется высокой скоростью охлаждения металла этого слоя (сварка производилась без предварительного подогрева), а также более высоким содержанием углерода по сравнению с другими слоями.
Верхний слой имеет столбчатую структуру (рисунок ниже) и также обладает повышенной твердостью.
После нормализации с отпуском твердость основного и наплавленного металла практически выравнивается (рис. выше).
На рисунке ниже (а и б) и под ним (а и б) представлены, соответственно, микроструктуры наплавки в исходном состоянии и после нормализации с отпуском (верхний слой и зона сплавления).
Испытания образцов, вырезанных из зоны сплавления и не прошедших термообработки, показали в ряде случаев низкие пластические свойства. После термообработки эти свойства повышались и достигали значений, необходимых по техническим условиям. Поэтому при исправлении дефектов в отливках из стали 35Л сварные соединения необходимо, как правило, подвергать последующей термообработке.
Проволока Св-08ГС может быть также использована при заварке дефектов в отливках из сталей 25Л и 30Л.
Механические свойства сварного соединения, выполненного на стали 35Л проволокой Св-08ГС:
Режимы и техника заварки дефектов стального литья
Подготовка дефектов под сварку. Подготовка дефектов под сварку в углекислом газе принципиально не отличается от подготовки их для ручной сварки. Разделка дефектов может производиться с помощью пневматического зубила, строганием, фрезерованием, сверлением, а также посредством газовой кислородной резки с последующим удалением с поверхности реза слоя окислов, окалины и наплывов. Остатки наплывов шлака и окалины после резки могут вызвать образование трещин и пор в наплавке (фиг. 75).
Поверхность разделанного дефекта должна быть чистой и иметь плавные очертания. Стенки подготовленных дефектов должны быть пологими (угол наклона не более 70°) с плавным переходом к основанию, чтобы обеспечить провар по всей поверхности дефекта. При заварке дефектов с вертикальными стенками могут быть непровары, а в местах, где отсутствуют плавный переход от стенки дефекта к основанию, трещины. При заварке сквозных дефектов необходимо применять подкладки из малоуглеродистой стали толщиной 5-7 мм, которые после заварки дефектов удаляются.
Режимы и техника заварки наиболее характерных дефектов
Наплавка на горизонтальные плоскости (исправление недоливов и больших раковин) в отливках из сталей, содержащих до 0,30% углерода, не вызывает серьезных затруднений, связанных с возможностью получения швов без горячих трещин. В этом случае наплавку можно производить на токе 400-420 а узкими валиками с быстрым перемещением горелки (40-50 м/час), причем каждый последующий шов должен во избежание несплавления между валиками перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 ширины (рис. ниже слева). В отливках из сталей с концентрацией углерода 0,30-0,40% вследствие быстрой кристаллизации наплавленного металла при скорости сварки 40-50 м/час в нижних слоях могут появиться трещины.
При медленном перемещении горелки (10-15 м/час), когда под основанием сварочной дуги находится значительный слой жидкого металла, уменьшается глубина проплавления, улучшается форма шва и предупреждается появление трещин.
Заварка дефектов в отливках из стали 45Л сильно осложняется возникновением, как правило, горячих трещин в первом или втором слое. Снижение скорости сварки до 10-15 м/час уже не обеспечивает получения швов без трещин. Даже при сварке на токе 250-280 а в нижних слоях часто появляются горячие трещины. В связи с этим сварку нижних слоев на стали 45Л в углекислом газе нельзя производить без предварительного подогрева. При этом необходимо сварочный ток снизить до 200-250 а, а линейную скорость сварки до 12 м/час. Целесообразно сварку нижних слоев (1-3 слоев) производить вручную качественными электродами, а последующие слои наплавлять уже в углекислом газе на токе 400-420 а с быстрым перемещением горелки.
При сварке на наклонных плоскостях (угол наклона до 30°) во избежание стекания металла из сварочной ванны необходимо быстро перемещать дугу, наплавляя без перерыва валики длиной не менее 100-120 мм. Общее направление сварки - снизу вверх (рис. выше справа).
При сварке на плоскостях с большими углами наклона (30-60°) сварочный ток необходимо снизить до 250-280°. Сварка на плоскостях с наклоном более 60° и на вертикальных плоскостях возможна на токе менее 160-180 а (проволока диаметром 1,6 мм).
Заварку небольших раковин чашеобразной формы (объемом 50-500 см 3 ) целесообразно производить следующим образом (рис. справа): дуга зажигается на дне раковины и перемещается медленно по спирали на 3-5 оборотов; после этого, не прерывая процесса сварки, производится обратное перемещение дуги по спирали к середине раковины. В дальнейшем сварка производится по той же схеме с постепенным увеличением количества накладываемых по спирали швов до полного заполнения раковины наплавленным металлом. В этом случае, так же как и при наплавке на поверхность, во избежание залегания шлака между слоями необходимо их перекрывать на 1/3 ширины шва. Указанный способ заварки раковин позволяет, не прерывая процесса, полностью заварить дефект и обеспечивает получение наплавки без пор, трещин и шлаковых включений. При заварке чашеобразных раковин большего объема (свыше 500 см 3 ) необходимо периодически после наложения 3-4 слоев по высоте прерывать процесс для охлаждения наплавленного металла, а также для удаления с поверхности наплавки шлака.
Заварку дефектов большой протяженности и глубины так же, как и при ручной сварке необходимо осуществлять методом «горки» (рис. ниже). При этом методе дефект по всей длине размечается на участки протяженностью по 150-200 мм. Сварка производится в следующем порядке: сначала наплавляется первый слой на первом участке; затем первый слой на втором участке и второй слой на первом участке. После этого наплавляется первый слой на третьем участке, второй слой на втором участке и третий слой на первом участке и т. д.
При заварке глубоких трещин в отливках из стали 35Л нижние слои необходимо наплавлять на малых токах (до 300 а) с небольшой скоростью сварки (до 12 м/час) и манипулированием электрода поперек шва. В дальнейшем скорость сварки можно повысить до 30-40 м/час, а ток до 400-420 а. В отливках из стали 45 заварку таких трещин необходимо производить с предварительным местным или общим подогревом до температуры 250-280° С, причем 2-3 нижних слоя наплавлять вручную качественными электродами. Дальнейшую заварку трещины можно производить на токе 400-420 а со скоростью до 15-20 м/час. После наплавки в углекислом газе 2-3 слоев скорость сварки можно повысить до 40- 50 м/час.
Если глубина дефекта, расположенного на краю детали, превышает 20 мм, то необходимо произвести наплавку до уровня первой планки, после чего поставить вторую планку и продолжать сварку.
После заварки дефекта эти планки вырубаются или сострагиваются при последующей механической обработке. Макрошлиф дефекта, расположенного на краю детали и заваренного в углекислом газе в помощью планок, приведен на рис. слева.
Заварка сквозных дефектов также должна производиться с помощью планок из малоуглеродистой стали.
При этом следует руководствоваться технологическими приемами, которые рекомендуются для исправления недоливов, больших раковин и глубоких трещин при ручной сварке качественными электродами.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Материаловед
Отливки подвергают контролю для определения их соответствия требованиям стандартов и технических условий. Проверяют химический состав сплава, структуру, размеры и геометрию отливок, механические свойства, устанавливают отсутствие поверхностных и внутренних дефектов.
Основные виды дефектов отливок.
Газовые раковины – открытые или закрытые пустоты с чистой и гладкой поверхностью закругленной формы, созданные воздухом или газами, выделяющимися из расплавленного металла при его затвердевании или из материалов формы. Образуются из-за повышенной влажности формы, плохой ее вентиляции, низкой температуры и насыщенности газами металла, недостаточной раскисленности расплава.
Шлаковые (или песчаные) раковины – открытые (иногда закрытые) полости в теле отливки, частично или полностью заполненные шлаком (или формовочной смесью). Образуются в результате разрушения отдельных частей формы из-за низкой прочности, слабого уплотнения формы, смыва формовочной смеси расплавом при неправильном его подводе.
Усадочные раковины – открытые или закрытые полости в теле отливки с неровной «рваной» внутренней поверхностью и грубокристаллическим строением. Образуются в утолщенных местах отливки из-за неправильной ее конструкции или в результате слишком высокой температуры заливки, из-за неправильной установки прибылей .
Усадочная пористость – скопление мелких пустот (пор) неправильной формы, которые образовались в отливке в результате объемной усадки при отсутствии доступа жидкого металла. Она характерна для сплавов с широким интервалом кристаллизации.
Трещины – сквозные и несквозные разрывы тела отливки.
Холодные трещины имеют небольшую ширину и значительную длину. Они образуются при низких температурах и имеют светлую неокисленную поверхность. Причиной образования холодных трещин является усадка сплава, приводящая к значительным внутренним напряжениям. Горячие трещины имеют значительную ширину и небольшую протяженность. Они образуются при высоких температурах и имеют темную окисленную поверхность. Причинами образования трещин являются недостаточная податливость стержней и отдельных частей формы, ранняя выбивка отливки из формы, повышенная усадка.
Заливы – тонкие, различные по величине и форме и не предусмотренные чертежом выступы на отливке. Они чаще всего образуются на месте разъема формы и вдоль стержневых знаков.
Причины образования заливов – недостаточная нагрузка форм при заливке, наличие зазоров между знаками стержней и контурами полости формы и т.д.
Недоливы – получение в форме отливок с неполным контуром. Образуются при низкой температуре заливки и чрезмерной длительности заливки, при недостаточных размерах питателей литниковой системы, при скоплении газов, препятствующих заполнению формы.
Спаи – сквозные или поверхностные щели с закругленными краями в теле отливок. Получаются в результате перерыва струи, низкой температуры или неправильной конструкции литниковой системы.
Перекос – несоответствие конфигурации отливки чертежу из-за смещения одной части отливки относительно другой. Перекос является следствием неправильного центрирования опок при чрезмерном износе штырей, несоответствия знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике, неправильной установки стержня.
Разностенность возникает в результате неправильной установки или смещения стержней при заливке формы в случае непрочного их крепления.
Коробление – искажение размеров и конфигурации отливки вследствие ее изгиба в целом или частично. Возникает вследствие недостаточной податливости формы и стержней при усадке отливки в процессе затвердевания, а также в результате больших внутренних напряжений вследствие неравномерного затвердевания отдельных частей отливки. Во избежание коробления необходимо добиваться меньшей разностенности отливки, а для охлаждения массивных частей применять холодильники.
Методы обнаружения дефектов
Поверхностные дефекты отливок в виде трещин, пор и раковин, пригаров выявляют различными методами. Видимые дефекты обнаруживают внешним осмотром после извлечения отливки из формы или после очистки. Невидимые поверхностные дефекты определяют с помощью люминесцентного контроля, магнитной или цветной дефектоскопии.
При люминесцентном методе на поверхность отливки наносят слой раствора, способного светиться в ультрафиолетовых лучах. Раствор затекает в тонкие трещины поры и раковины. Раствор смывают и после сушки на поверхность наносят тонкоизмельченный силикагель, способный впитывать флюоресцирующий раствор, оставшийся в углублениях и трещинах. Отливку устанавливают под источник ультрафиолетового света и по яркому свечению порошка определяют место и размеры поверхностных дефектов.
Магнитную дефектоскопию применяют для выявления в отливках из магнитных сплавов поверхностных трещин и внутренних дефектов, расположенных на глубине до 2 мм. Отливку намагничивают и покрывают тончайшим магнитным порошком или суспензией порошка в воде или масле. По искажению силовых магнитных линий и возникновению бугорков из магнитного порошка судят о размерах и форме дефекта.
Метод цветовой дефектоскопии состоит в погружении отливок на 5…10 мин в красную краску, которая проникает в трещины и поры. После удаления краски с поверхности отливки на нее наносят тонкий слой белой краски. После подсушки в местах расположения трещин и пор на белом фоне проявляются их следы в виде красных линий и точек.Чем глубже и крупнее дефекты, тем ярче и больше их красные следы. После контроля белую краску смывают растворителем.
Внутренние дефекты выявляют радиографическими или ультразвуковыми методами дефектоскопии.
При использовании радиографических методов (рентгеноскопия, гамма-дефектоскопия) на отливки воздействуют рентгеновским или гамма-излучением и получают негативные снимки. Дефекты отливок (шлаковые включения, газовые и усадочные раковины, поры, трещины) в меньшей степени поглощают интенсивность лучей, чем металл, поэтому на пленке дефекты появляются в виде темных пятен. С помощью этих методов выявляют наличие дефекта, размеры и глубину его залегания.
При ультразвуковом контроле ультразвуковая волна, проходящая через стенку отливки, при встрече с границей дефекта (трещиной, раковиной) частично отражается. По интенсивности и направлению отраженной волны судят о наличии, размерах и глубине залегания дефекта. Для обнаружения дефекта необходимо, чтобы его поперечные размеры были не меньше длины ультразвуковой волны.
Методы исправления дефектов
Дефекты отливок исправляют, если это технически возможно и экономически целесообразно. Наиболее распространенными способами исправления дефектов являются правка, заварка и пропитка.
Правкой исправляют коробление отливок. Для этого на отливку оказывают механическое воздействие – ее пластически деформируют на прессах или молотками и восстанавливают требуемую геометрию.
Поверхностные дефекты на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины) исправляют дуговой и газовой сваркой. Для этого дефектное место отливки разделывают – придают сечению завариваемого места V-образную форму.
Дуговой сваркой без подогрева исправляют дефекты чугунных отливок. Наплавка металла однослойная или многослойная валиками, по необходимости с подчеканкой. Для этого применяют стальные, медно-стальные и медно-никелевые электроды.
Дуговую и газовую сварку с подогревом применяют для исправления дефектов стенок отливок, испытывающих динамические нагрузки. Отливки перед сваркой нагревают (чугунные — до 550…700 0 С, алюминиевые и магниевые — до 350…400 0 С), чтобы избежать значительных термических напряжений. Для исключения окисления поверхности используют флюсы или защитные газы. Объем дефекта заполняют наплавляемым металлом, близким по химическому составу к материалу отливки. Наплавляемый металл поддерживают некоторое время в жидком состоянии в целях выравнивания химического состава и удаления неметаллических включений. После сварки отливку или дефектное место вновь нагревают до первоначальной температуры и затем медленно охлаждают для устранения сварочных напряжений.
Дефекты механически обработанных стальных отливок исправляют пайкой. Для пайки применяют твердые припои Cu-Ni, Cu-Ag.
Пропитку применяют для устранения пористости. Для пропитки широко используют бакелитовый лак, натуральную олифу, жидкое стекло и этилсиликат. Пропитку лаками проводят в специальных баках при температуре 150…200 0 С под давлением 0,5…0,6 МПа. Жидким стеклом отливки пропитывают при температуре 85…95 0 С. Перед пропиткой отливки, чтобы очистить их от масла, промывают в тетрахлориде углерода и подвергают вакуумированию. Длительность пропитки определяется толщиной стенок, размерами пор и свойствами пропитывающего материала. Для отверждения пропитывающего материала отливки нагревают и выдерживают в течение определенного времени.
Для устранения течи отливки из цветных металлов пропитывают бакелитовым лаком.
Незначительные поверхностные дефекты исправляют заделкой замазками или мастиками.
Перед заполнением мастикой дефектные места очищают от грязи, обезжиривают и сушат. После заполнения исправленное место заглаживают, обдувают сжатым воздухом и грунтуют. Применяют замазки из наполнителя (каменной муки, цемента, металлической стружки), связующего (жидкого стекла, эпоксидной смолы) и отвердителя.
После исправления дефектов отливки вновь подвергают контролю. Перед сдачей на склад чугунные отливки грунтуют или окрашивают, отливки из магниевых сплавов подвергают специальной химической обработке для получения защитной оксидной пленки.
Читайте также: