Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для виготовлення конструкцій використовуються різні сплави. Одним з найбільш поширених матеріалів є чавун. Багатьом він знайомий по радіаторів опалення, а також ванн, які виготовляються переважно з нього. Чавун є сплавом, в якому велика частина його складу припадає на вуглець і залізо.
Складові компоненти чавуну
Вміст заліза і вуглецю становить 2, 1%. Крім них, цей сплав містить кремній близько 3%, а також марганець близько 1%. Крім перерахованих елементів, до складу цього сплаву входить також сірка і фосфор.
При його виробництві до складу вносяться легирующие добавки у вигляді:
- нікелю;
- хрому;
- алюмінію.
Якщо легирующие добавки в складі чавунного сплаву відсутні, а процес термообробки він не пройшов, то це призводить до зниження таких його якостей, як:
- Міцність.
- Твердість.
- Пластичність.
види чавуну
Як було сказано вище, одним з основних компонентів цього сплаву є вуглець. У цьому матеріалі він присутній у вигляді цементиту і графіту.
Залежно від кількості міститься в чавуні цементиту і форми присутнього в ньому графіту, чавунні сплави можуть відрізнятися на такі види:
- Білі.
- Сірі.
- Ковкі.
- Половинчасті.
- Високоміцні.
Білий чавун - під ним прийнято розуміти сплав, в якому міститься вуглець представлений в формі цементиту. На зламі цей сплав має світлий відтінок. Характерною особливістю білого чавуну є високі показники твердості.
Тому при його використанні обробці ріжучим інструментом його не беруть під. Зазвичай білий чавун використовують для виробництва різних видів кування.
Сірий чавун - в його складі вуглець представлений у вигляді графіту. На злам це сплав має сірий відтінок. До цього різновиду чавунного сплаву характерні високі ливарні властивості. Цей матеріал можна піддавати різним видам металевої обробки.
Ковкий чавун - його виробляють з білого сплаву з обов'язковою термічною обробкою. Одержуваний матеріал використовується головним чином для виготовлення чавунних виробів, які використовуються в конструкції автомобілів та тракторів.
Вуглець присутній в складі половинчастого чавуну. У ньому він представлений у формі графіту і цементиту. Використовують його головним чином як фрикційного матеріалу при виготовленні деталей, від яких потрібні високі показники зносостійкості.
Високоміцний чавун - цей сплав містить кулястий графіт. Його утворення відбувається в процесі кристалізації. Матеріал високої щільності застосовується для виготовлення важливих деталей, які використовуються в машинобудуванні. Також з нього виготовляють елементи високоміцних труб водопроводу, а також складові частини газо - і нафтопроводів.
Здатність чавуну до зварювання
У технологічному сенсі здатність чавуну до зварювання дуже низька. Це обумовлено безліччю причин:
Коли відбувається швидке охолодження зварного шва, виникають вибілені ділянки. Для них характерний високий рівень твердості. Це негативним чином відбивається на можливості обробки механічним способом.- Якщо зварюються матеріали нагріваються або охолоджуються нерівномірно, то на звареному шві виникають тріщини, що пов'язано з високою крихкістю чавунного сплаву.
- Так як чавун є жидкотекучим сплавом, то складним завданням є утримання від витікання розплавленого металу. Це створює труднощі для формування зварного шва.
- При зварюванні металу в шві можуть виникати пори, що обумовлено інтенсивним виділенням газів.
- Виконання робіт зі зварювання чавунних виробів призводить до непровар. Це обумовлено наявністю тугоплавких оксидів, які утворюються в результаті процесів окислення кремнію і ряду інших елементів, присутніх в складі цього сплаву.
Характеристики різновидів чавуну
Основними компонентами цього сплаву є залізо і вуглець. Крім них, чавун містить різноманітні домішки, завдяки яким він набуває певні властивості. При виробництві чавунного сплаву частка вуглецю в ньому не повинна перевищувати 2, 14%.
Якщо ця умова не буде виконуватися, то матеріал буде є не чавуном, а сталлю. Завдяки вуглецю він набуває високі показники твердості, але при цьому у нього знижуються такі характеристики, як гнучкість і пластичність.
Це пояснює те, що навіть якісний чавун є крихким матеріалом. При виробництві окремих марок чавуну до складу вводяться додаткові присадки. Завдяки їм чавун високої щільності набуває особливих властивостей.
Важливою характеристикою цього металу є щільність. У нього вона знаходиться на рівні 7, 2 гр. на кубічний сантиметр. Для виробництва деталей і виробів методом лиття цей метал є підходящим матеріалом.
Деталі й елементи, що виготовляються з нього, використовуються в різних галузях промисловості. У плані щільності чавун лише трохи поступається деяким маркам сталі, які по цій характеристиці перевершують всі сплави заліза.
Способи зварювання чавунних виробів
Для виконання зварювання матеріалу фахівці вдаються до використання покритих або вугільних електродів. Крім цього, застосовується порошковий дріт, а також обладнання для газового зварювання.
Якщо розглядати процес зварювання чавунних виробів високої щільності з технологічної точки зору, то потрібно виділити три основних напрямки:
- Отримання в складі матеріалу якісного зварного шва.
- Отримання низкоуглеродистого зварного шва.
- Отримання шва, що складається з сплавів кольорових металів.
При виконанні зварювання чавунних виробів високої щільності важливим завданням є запобігання виникненню загартованих ділянок. Щоб уникнути цього виконується попередній прогрів деталей, які будуть зварювати. За ступенем прогрівання виділяють наступні види зварювання:
- гаряча - при такому режимі зварювання попередній прогрів виробів здійснюється до температури 600-650 градусів Цельсія;
- напівгарячому - підготовлене для зварювання виріб високої щільності підігрівається до температури 450 градусів Цельсія;
- холодне зварювання - виконується без попереднього підігріву.
До використання перших двох режимів зварювання чавуну високої щільності слід вдаватися в тих випадках, коли стоїть завдання отримати сплав високої щільності в матеріалі зварного шва, який наближений до основного матеріалу.
Гаряча зварка. Коли виконується цей режим, то підготовлена для зварювання холодна деталь прогрівається до 650 градусів Цельсія. Це дозволяє створити умови рівномірного нагріву і повільного охолодження деталей після завершення робіт.
Напівгарячому зварювання. Коли з'єднання чавунних виробів проводиться методом напівгарячої зварювання, то для вирішення завдання підвищення графитизации вдаються до використання способу введення Графітізуючі речовин. У їх якості виступають алюміній, титан або кремній. Вони впроваджуються в область зварювання, а самі деталі прогріваються до температури меншою, ніж при гарячій зварюванні.
Холодний спосіб зварювання чавуну
До такого режиму з'єднання чавунних виробів високої щільності вдаються у випадках, якщо наявність чавуну не передбачено в складі зварного шва.
Він також використовується в тих випадках, коли необхідно отримати чавун високої щільності в складі матеріалу шва за умови використання під час зварювальних робіт Графітізуючі речовин і допустимості виникнення незначних дефектів.
Чавун - досить популярний матеріал, який широко застосовується в промисловості для виготовлення різних деталей, вузлів і механізмів. Його відрізняє висока міцність і щільність, чим і обумовлена його затребуваність.
Сварка чавунних деталей - це актуальна проблема, яка вимагає серйозного підходу. При з'єднанні заготовок або конструкцій необхідно правильно вибрати відповідний режим зварювання в залежності від властивостей і якісних характеристик зварного шва, який потрібно отримати.