Сварка и наплавка стальных деталей
Ручная электродуговая сварка и наплавка в авторемонтном производстве применяются при сварке швов небольшой длины, а также при наплавке поверхностей небольших размеров, когда применение механизированных способов нерационально. Свойства сварного шва во многом зависят от правильного выбора электродов и режима сварки. Электроды применяют с тонкими и толстыми покрытиями. С тонкими покрытиями (стабилизирующими горение дуги) электроды применяют для восстановления неответственных деталей. Электроды с толстыми покрытиями (легирующими) применяют для большинства автомобильных деталей.
Детали из углеродистых и низколегированных сталей сваривают и наплавляют преимущественно электродами ОММ-5, АНО-3, ОЗС-2, ОЗС-4 и др. Наилучшие результаты при сварке деталей из конструкционных сталей дают электроды У ОНИ-13/45, ОЗС-2. Детали с цементованными поверхностями и высокой твердостью восстанавливают электродами ОЗН-300У, ОЗН-350У, ОЗН-400У. Они обеспечивают твердость наплавленного слоя 46...56 HRC3 без термической обработки. Детали, имеющие высокую твердость, рекомендуется наплавлять электродами Т-590, Т-620. Твердость наплавленного металла без термической обработки составляет 53...63 HRC3.
Диаметр электродной проволоки зависит от толщины свариваемой детали. Так, при толщине свариваемого металла до 1 мм диаметр электрода 1,0...1,5 мм, а при толщине 2,0...5,0 мм диаметр электрода примерно 2,5...4,0 мм. Сила сварочного тока зависит от диаметра электрода и примерно составляет 40...50 А на 1 мм диаметра электрода. Напряжение дуги принимается 22...40 В. Сварка осуществляется на переменном или постоянном токе.
При электродуговой сварке в авторемонтном производстве широко используются сварочные трансформаторы, преобразователи и выпрямители. Сварочные трансформаторы ТСК-300, ТСК-500, ТД-300, ТД-500 предназначены для питания сварочной дуги переменным током. Сварочные преобразователи ПСО-300, ПСО-500, ПСУ-300, ПСУ-500 и сварочные выпрямители ВСУ-300, ВСУ-500, ВДУ-305, ВДУ-504 предназначены для питания сварочной дуги постоянным током. По сравнению с преобразователями, они имеют меньшую массу и габариты, меньший удельный расход энергии и проще в обслуживании.
Газовая сварка благодаря простоте и универсальности имеет широкое распространение, особенно при ремонте кабин, кузовов и других деталей из тонколистового металла. Наибольшее распространение получила ацетиленокислородная сварка, при сгорании в кислороде ацетилен дает температуру пламени до 3150°C.
В качестве присадочного материала используют проволоку, соответствующую по химическому составу основному металлу. Малоуглеродистые стали сваривают проволокой Св-08А, Св-08ГА. Для сварки высокоуглеродистых и легированных сталей, а также для получения наплавленной поверхности повышенной твердости применяют проволоку Св-08Г2С, Св-2ГС, Св-18ХГСА. Малоуглеродистые стали сваривают без флюсов. Средние и высокоуглеродистые стали сваривают с применением технической буры.
Для сварки металла толщиной 0,5—3,0 мм наибольшее распространение получили горелки "Москва" и ГС-3 со сменными наконечниками №1—7. Для сварки металла толщиной 0,2...4,0 мм применяют сварочные горелки малой мощности ГС-2, "Малютка", "Звездочка" со сменными наконечниками №0—3.
Режим газовой сварки — это вид пламени и мощность горелки. Газовая сварка ведется нейтральным пламенем. Мощность горелки зависит от толщины свариваемого металла. Так, при толщине металла 1,0...1,5 мм применяют горелку с наконечником №1, а при толщине 4...7 мм применяют наконечник № 4.
Сварка чугунных деталей
Блок цилиндров, головки блоков, картеры сцепления, коробки передач, корпуса водяных и масляных насосов и другие детали изготавливаются из серого чугуна. Характерными дефектами этих деталей являются трещины, пробоины, обломы, срыв резьбы в отверстиях и другие повреждения, которые возможно устранить сваркой.
При восстановлении чугунных деталей сваркой вследствие высокой скорости охлаждения металла шва и около-шовной зоны происходит отбеливание чугуна, т. е. появление участков с выделениями цементита. Сварочный шов получается очень твердым и трудно поддающимся обработке режущим инструментом. Кроме того, вследствие высокого местного нагрева и усадки расплавленного чугуна при охлаждении в детали возникают внутренние напряжения, которые способствуют образованию трещин. В процессе сварки происходят окисление углерода и интенсивное газовыделение, которое способствует образованию пористости в наплавленном металле.
Несмотря на эти трудности, имеются способы, обеспечивающие достаточно высокое качество сварного соединения. Основными из них являются горячий (с подогревом детали) и холодный (без подогрева).
При горячей сварке чугуна деталь с подготовленными под сварку поверхностями нагревают в печи до температуры 600...650°C. В качестве присадочного материала используют чугунные прутки марок ПЧ-1, ПЧ-2. Сварку производят ацетилено-кислородным пламенем с небольшим избытком ацетилена. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления окислов применяют флюс ФСЧ-1. В качестве флюса применяют также техническую буру или 50 %-ную смесь буры и двууглекислого натрия. После сварки детали медленно охлаждают в термостатах (копильниках). Высокая трудоемкость и тяжелые условия труда сварщика ограничивают применение этого способа. Однако он обеспечивает высокое качество, и поэтому применяется главным образом при восстановлении сложных корпусных деталей.
При холодной ручной заварке трещин и обломов удовлетворительное качество сварного соединения обеспечивают электроды на основе меди, на никелевой и железо-никелевой основе.
Медножелезные электроды ОЗЧ-2 изготавливаются из медного стержня с фтористо-калиевым покрытием и с добавкой до 50% железного порошка. Их применяют для устранения сквозных дефектов на необработанных поверхностях при заварке трещин в водяных рубашках блоков цилиндров, головках блока и других деталях. Металл наплавленного шва устойчив к образованию трещин. По границе шва располагаются зоны отбеливания. Шов имеет высокую твердость, но хорошо обрабатывается.
Медноникелевые электроды МНЧ-2 изготавливаются из монель-металла (70 % никеля и 26 % меди, остальное — железо и марганец). Их применяют для заварки малых и средних несквозных повреждений на обработанных поверхностях при толщине стенки детали более 10 мм. Сварные соединения не имеют пор и трещин, зон отбеливания, но имеют малую твердость шва, поэтому легко поддаются обработке. Эти электроды часто применяют в сочетании с электродами ОЗЧ-2. Первый и последний слой, чтобы соответственно обеспечить плотность и улучшить обработку, наносят электродами МНЧ-2, а остальное заплавляют электродами ОЗЧ-2.
Железо-никелевые электроды ОЗЖН-1 изготавливают из стальной сварочной проволоки Св-08, Св-08А. Сварные соединения имеют высокие прочность и пластичность и не склонны к отбеливанию. Они хорошо обрабатываются и применяются при устранении различных трещин, в том числе и значительной протяженности у деталей с толщиной стенки более 8... 10 мм.
В связи с большим объемом сварочных работ по восстановлению деталей из чугуна получает распространение механизация этих работ. Для этой цели созданы новые сварочные само-флюсующиеся проволоки на никелевой основе ПАНЧ-11, на железоникелевой основе ПАНЧ-12, на медноникелевой основе МН-25, на медной основе МрЗКМцТ-03-03-1-03, создана порошковая проволока ПАНЧ-7 на основе стальной ленты и специальной шихты.
При полуавтоматической сварке проволокой ПАНЧ-11 процесс протекает стабильно, без разбрызгивания металла. Металл шва плотный и прочный, хорошо обрабатывается. Для сварки используют полуавтоматы А-547У, А-825М и др. Сварочная проволока ПАНЧ-12 содержит до 25 % железа, имеет более низкую стоимость, чем ПАНЧ-11, на 30...35% возрастает значение временного сопротивления металла шва. Сварку проволокой МрЗКМцТ-03-03-1-03 рекомендуется применять для устранения сквозных дефектов у тонкостенных деталей.
Порошковую проволоку ПАНЧ-7 применяют для устранения сквозных и несквозных повреждений средних размеров на обрабатываемых и необрабатываемых поверхностях деталей.
Ковкий чугун обладает наибольшей склонностью к отбеливанию. Поэтому его сварку необходимо выполнять при температуре более низкой, чем температура распада углерода отжига, т. е. ниже 950°C. Хорошие результаты дает применение пайки-сварки электродами ЛОМНА-49-05-10-4-04, Л62, Л63, ЛОК59-1. Пайку-сварку производят ацетилено-кислородным пламенем с использованием флюсов МАФ-1 и ФПСН-2, обеспечивающих хорошую растекаемость и смачиваемость поверхности чугунных деталей. Прочность паяно-сварного соединения достаточно высокая.
Сварка алюминиевых сплавов
Блоки цилиндров, головки блока, картеры сцепления, удлинители картеров коробок передач, впускные трубопроводы изготавливаются из алюминиевых сплавов АЛ-4, АЛ-9 и др. Характерными дефектами этих деталей являются трещины, отколы, обломы, смятие резьбы в отверстиях и другие повреждения, устраняемые сваркой.
Алюминиевые сплавы легко окисляются, и поэтому на поверхности деталей всегда находится пленка окиси алюминия, имеющая температуру плавления 2050°C. Высокая теплопроводность способствует быстрому отводу тепла от места сварки, поэтому необходим предварительный подогрев детали или мощный источник тепла. Неизменный цвет алюминиевых сплавов при нагревании также затрудняет сварку. Большая усадка алюминиевых сплавов при охлаждении из расплавленного состояния и высокий коэффициент линейного расширения вызывают внутренние напряжения. Для их снижения деталь перед сваркой целесообразно подогреть до температуры 250...300°С. Современные способы сварки алюминиевых сплавов обеспечивают качественное их восстановление.
Электродуговая сварка осуществляется на постоянном токе при обратной полярности. В качестве присадочного материала используют электроды ОЗА-2. Сердечник электрода изготавливают из сварочной алюминиевой проволоки Св-АК5 или Св-АК10. Покрытие электрода ОЗА-2 обладает большой способностью к влагопоглощению. Перед применением электроды прокаливают при температуре 200...300°С в течение 1—1,5 ч. При толщине стенок детали менее 4 мм затруднительно устранять дефекты ручной электродуговой сваркой из-за возможности прожога стенок. После окончания сварки сразу же удаляют остатки присадочного материала промывкой теплой водой и очисткой металлической щеткой.
Газовая сварка производится нейтральным пламенем с использованием флюса АФ-4А. В качестве присадочного материала используют прутки того же состава, что и свариваемый металл, а также сварочную алюминиевую проволоку Св-АК5, Св-АК10. Для предотвращения коррозии металла остатки флюса сразу же после окончания сварки следует удалить. Поверхность шва и околошовной зоны смачивают теплой водой и прочищают стальной щеткой до блеска.
При аргонно-дуговой сварке соединяемые кромки детали и присадочный материал нагревают теплом электрической дуги, образующейся между вольфрамовым электродом и деталью. Сварку производят без флюса, так как из сопла горелки непрерывно подается аргон, который предохраняет расплавленный металл шва от окисления воздухом. В качестве присадочного материала используют прутки того же состава, что и основной металл, и проволоку Св-АК5, Св-АК10. Восстановление деталей осуществляется на установках УДАР-300, УДАР-500, УДГ-301, УДГ-501.
Аргонно-дуговая сварка по сравнению с ацетилено-кислородной и электродуговой имеет следующие преимущества: более высокая производительность процесса (в 3...4 раза); меньшая интенсивность излучения дуги (в 4...8 раз); более высокое качество сварных соединений; отсутствие необходимости в применении флюсов и электродных покрытий.