Тема урока: Термитная сварка деталей из серого чугуна

Термитная сварка крупных чугунных деталей дает боль­шой экономический эффект, особенно для восстановления тех­нологического оборудования металлургического производства: различных ковшей, изложении, поддонов, а также всевозмож­ных станин.

Приступая к термитной сварке чугунных деталей, нужно учи­тывать повышенную чувствительность чугуна к температурным изменениям. При нагревании чугуна выше критической точки и охлаждении со скоростью, превышающей 149° в мин., он стано­вится хрупким.

В процессе сварки в зоне, прилегающей к термитному метал­лу, чугун разогревается выше критической точки. Чтобы ликвиди­ровать отрицательное влияние температуры на эту зону, необхо­димо уменьшать скорость ее охлаждения за счет предварительно­го нагрева смежных участков.

Одним из важнейших условий успешного проведения термит­ной сварки чугунных деталей является предварительный подо­грев. При сварке чугунных деталей, помимо местного подогрева в зоне сварки до 900°, необходимо произвести и общий подогрев всей детали до 450—500°.

Сваривая жесткие конструкции типа чугунных замкнутых рам, нужно предотвращать появление в них напряжений, которые мо­гут привести к разрушению детали. Для этого с успехом приме­няют общий компенсационный подогрев.

Усадка термитного металла почти в два раза превышает усад­ку чугуна; при слишком большом отношении длины свариваемого сечения к толщине могут образоваться поперечные трещины — По­этому термитную сварку чугунных деталей целесообразно приме­нять лишь тогда, когда ширина деталей превосходит ее толщину не более чем в восемь раз.

Если в относительно тонкой детали имеются длинные трещи­ны, ее целесообразно разделить по оси трещины на две части и произвести сварку всего сечения. Узкие трещины нужно расши­рить и несколько удлинить. Это необходимо для качественного провара.

При сварке удлиненных стыков их по возможности следует располагать в вертикальном положении, чтобы создать наиболее благоприятные условия для удаления в прибыльную часть песка и шлака. Если сварку производят в горизонтальном положении, шов нужно «промыть» термитным металлом, чтобы освободить его от вредных включений.

Детали, устанавливаемые с необходимым зазором (с учетом усадки термитного металла), заформовывают и нагревают.

Термит используется с присадкой ферромарганца и ферросилиция.

Термитный металл по сравнению с основным металлом при сварке чугунных деталей имеет улучшенные прочностные свой­ства и способен подвергаться механической обработке.

Внутренние напряжения в чугунных деталях после замедлен­ного охлаждения невелики, поэтому сваренную деталь нет необ­ходимости подвергать специальному отжигу.

Принцип сварки

При термитной сварке плавлением металл плавится под действием тепла, источником которого является расплав, формирующийся в результате химической реакции алюминиевого порошка с окислом металла. Образующаяся при этом окись алюминия (шлак) служит защитой металла от атмосферного воздействия. Во время термитной сварки протекает преимущественно следующая экзотермическая реакция:

Fe₂O₃ + 2A1 → 2Fe + Al₂O₃ + 198,3 ккал.

Тепловой эффект данной реакции является результатом высокого сродства алюминия к кислороду, которое выше, чем у большинства других металлов.

Известны три варианта сварки (рис. 1.), причем термитная сварка плавлением используется в вариантах с разливкой сверху и сбоку.

Рисунок 1.

a — термитно-муфельная сварка:

1. корпус шашки из стального листа;
2. запал;
3. свариваемое изделие (например, трос);
4. зажимное приспособление с устройством для осадки;

б — термитная наплавка:

1. термитный присадочный материал (до сварки)г;
2. шлак;
3. расплав;
4. ограничитель ванны (глиняный валик);
5. изделие;

в — термитная сварка плавлением:

1. термитный присадочный материал (до сварки) в тигле со стопором;
2. форма;
3. изделие;
4. отверстие для предварительного подогрева.

Контрольные вопросы:

1. Где в промышленности применяют термитную сварку деталей из серого чугуна?

2. Назовите условия успешного проведения термит­ной сварки чугунных деталей.

3. Принцип термит­ной сварки чугунных деталей.