CC BY
7
УДК 621.791
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-462-465
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДАМИ СВАРКИ И ЛИТЬЯ
В.Г. Новиков
Изделия из чугуна можно получать разными способами, наиболее распространены ковка, литье и сварка. Причем последние 2 способа встречаются наиболее часто, что связано с низкой способностью большинства чугунов к пластическому изменению формы, однако литье и сварка этого материала тоже сопровождены некоторыми трудностями и особенностями, поэтому в данной работе рассматривается вопрос о сварке и литье чугуна. Приводятся основные способы сварки чугуна, анализируются технологические особенности процесса, приводятся методология сварочного процесса. Также описывается технологический процесс и анализируются особенности проведения литейных операций, связанных с формированием деталей из чугуна. Проблема производства чугунных изделий стоит очень остро из-за высоких сложностей при его обработке, что связанно с высоким содержанием углерода в чугуне. Поэтому в настоящей работе ставится вопрос о производстве чугунных изделий и приводятся пути решения возможных проблем.
Ключевые слова: чугун, сварка, литье, обработка, металл, металлическое изделие, получаемая деталь.
Изделия из металлов и сплавов широко используются во всех отраслях промышленности, особенно в машиностроении и тяжелой промышленности. При этом могут использоваться как черные, так и цветные металлы, и сплавы на их основе. Для каждой конкретной задачи используется определенный сплав, который отвечает всем необходимым требованиям для решения той или иной задачи. В частности, широкое применение находит чугун, который используется в качестве материала во многих изделий, например станины станков, шестерни и валы, изделия бытового назначения. Изделия из чугуна можно получать разными способами, наиболее распространены ковка, литье и сварка. Причем последние 2 способа встречаются наиболее часто, что связано с низкой способностью большинства чугунов к пластическому изменению формы [1-5], однако литье и сварка этого материала тоже сопровождены некоторыми трудностями и особенностями [6-11], поэтому в данной работе рассматривается вопрос о сварке и литье чугуна.
Литейное производство — это процесс, который позволяет создавать очень прочные и устойчивые к изменяющимся погодным условиям элементы. Литейное дело известно веками, но следует учитывать технический прогресс и современные технологии производства чугуна. Материал, который используется для чугунного литья, очень прочный, а изделия из него элегантные и стильные.
Первым шагом в производстве отливки является правильная подготовка проекта. Также следует позаботиться о необходимой документации. Чертеж должен быть конструктивным и показывать желаемую отливку. Также важно указать способ изготовления и предпочтительное использование материалов. Различают чугун серый и с шаровидным графитом. На следующем этапе переходят к модели и форме. Литейные модели, имеющие внешнюю форму литого предмета, изготавливают в увеличенных размерах. Металл дает усадку при затвердевании.
Формовочные материалы — это глина или формовочные пески. Они используются для отливки формы. Материалы, используемые для работы, должны быть пластичными. Кроме того, они должны быть термостойкими, легко отделяться от формовочной смеси и готовой отливки, иметь достаточную паро- и газопроницаемость.
Лепка может быть выполнена с использованием различных методов и техник. Существует также много видов формовочного песка. Наиболее важным элементом является форма, в которую заливается жидкий металл. Используются такие методы, как центробежный, гравитационный или напорный. Известен также процесс литья по выплавляемой модели, заключающийся в изготовлении модели отливки из горючего материала. Изделия, изготовленные таким образом, отличаются высокой точностью размеров и гладкостью поверхности. Литейные заводы производят детали как малых, так и больших размеров. Полученные чугунные элементы используются в автомобильной и бытовой промышленности. Кроме того, они применяются в отопительной технике и очистке сточных вод. Чугун можно применять практически везде.
Технология машиностроения
Наличие в чугуне повышенного количества углерода создаёт проблемы во время ведения сварочного процесса. Для этого существует специально разработанные методы. Во время проведения сварочного процесса чугуна на поверхности могут появиться трещины. Чтобы обеспечить качественное выполнение шва, требуется принимать во внимание следующие моменты:
1. В процессе выполнения работы в результате охлаждения металла на поверхности могут формироваться слоистые отложения белого чугуна. Этого допускать не следует, потому что он не поддаётся сварке.
2. Постоянно соблюдать установленный температурный режим, нарушение которого вызывает формирование трещин.
3. Не допускать продолжительного нагрева детали, чтобы не формировалась окись СО. Это может привести к появлению внутри чугуна пор.
Все эти условия должны быть выдержаны.
Чтобы качественно заварить чугунную деталь, можно воспользоваться двумя способами:
1. С применением подогрева. Для этого деталь предварительно разогревается до 650°. Такая работа характеризуется сложностями, поэтому проводится исключительно на производстве.
2. Без предварительного подогрева. Эта процедура, при выполнении которой выполняемый шов получается невысокого качества. Способ часто используется в быту.
Оба метода применяются в зависимости от сложившихся условий.
Если требуется заварить появившуюся в чугуне трещину, то сначала ведётся её обработка:
1. С помощью инструмента щель увеличивается на несколько миллиметров так, чтобы она приобрела вид фаски.
2. Также трещина увеличивается и в глубину примерно на 2 мм. Исключение составляет случай, когда она сквозная.
3. По краям щели выполняются отверстия. Появившиеся острые края подлежат закруглению.
Сварку обработанной трещины можно вести следующими способами:
1. Аргонно-дуговым. В качестве материала используются прутки, в состав которых входит бронза, никель и чугун.
2. Ручным дуговым. Может быть холодным и горячим.
3. Газовым. Перед началом проведения работы происходит нагрев детали.
4. Полуавтоматическим. Ведётся с нагревом детали, если сваривается деталь сложной конфигурации. Когда не требуется получение шва высокого качества, нагрев детали не ведётся
5. Неплавящимися электродами: вольфрамовыми, графитовыми или угольными.
6. Электрошлаковым. Характеризуется качественным выполнением шва.
7. Лазерным. Данный метод обеспечивает хороший результат.
Для проведения рабочего процесса на производственной территории специально выделяется участок, где устанавливается вытяжка.
Таким образом чугун является весьма сложным материалом для обработки, однако при выполнении определенных технологических процессов и учет особенностей производственных операций изготовление чугунных изделий станет возможным, как и получение качественных изделий.
Список литературы
1. Сварка и резка материалов: учеб, пособие для нач. проф, образования / М.Д. Баннов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин и др. / под ред. Ю.В. Казакова]. 3-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 400 с.
2. Теория сварочных процессов: учебник для вузов / [А.В. Коновалов, А.С. Куркин, Э Л. Макаров, В.М. Неровный, Б.Ф. Якушин]. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 752 с.
3. Основы технологии электронно-лучевой и диффузионной сварки / С.И. Глазов, А.В. Люшинский, В.С. Магнитов, В.В. Обознов, С.В. Чуклинов / под общ. ред. О.С. Сироткина, С.В. Чуклинова. — Рыбинск, ОАО «НПО «Сатурн», 2001. 287 с.
4. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах/ Под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. М.: Машиностроение, 2014.Т.1/ Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышов, Э.А. Гладков и др. 624 с.
5. Стаханова Я. А., Кутузова А. В., Гусев А. Д. Особенности сварки бронзы и латуни // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 7. С. 31-34.
6. Гаврюхина А. В. Сварка и контроль сварного шва труб, используемых для водоснабжения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 3. С. 279-282.
7. Евдокимов А. К., Ву Н. Т. Анализ напряженно - деформированного состояния при холодной сварке аллюминия АД1М // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 10. С. 127-130.
8. Головкова Ю. С., Иванов А. М., Сероченкова Е. А. Технология сварки водопроводных полипропиленовых и полиэтиленовых труб // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 12. С. 281-283.
9. A new control method of the joint position at the working current at electron beam welding / A. A. Druzhinina, V. D. Laptenok, A. V. Murygin, V. E. Petrenko // Welding International. 2022. Vol. 36. No 3. P. 187-191.
10. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автоматической и механической сварки / Л.П. Шебеко. - М.: Высшая школа, 1986. - 279 с.
11. Овчинников В.В. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях. Практикум: Учебное пособие / В.В. Овчинников. - М.: Академия, 2014. - 176 с.
Новиков Владислав Геннадьевич, студент, therealnovikov@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TECHNOLOGICAL FEATURES OF OBTAINING, PROCESSING CAST IRON PRODUCTS BY
WELDING METHODS AND CASTING
V.G. Novikov
Cast iron products can be obtained in many ways, the most common are forging, casting and welding. Moreover, the last 2 methods are most common, which is associated with the low ability of most cast irons to plastically change shape, however, casting and welding of this material is also accompanied by some difficulties and features, therefore, this paper discusses the issue of welding and casting cast iron. The main methods of welding cast iron are given, the technological features of the process are analyzed, and the methodology of the welding process is given. It also describes the technological process and analyzes the features of the foundry operations associated with the formation of parts from cast iron. The problem of the production of cast iron products is very acute due to the high complexity of its processing, which is associated with a high carbon content in cast iron. Therefore, in this paper, the question of the production of cast iron products is raised and ways to solve possible problems are given.
Key words: cast iron, welding, casting, processing, metal, metal product, resulting part.
Novikov Vladislav Gennadevich, student, therealnovikov@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
