ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ ДЛЯ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Термитная сварка крупногабаритных деталей

Термитная сварка широко применяется в различных отраслях промышленности и транспорта. Она используется для сварки крупногабаритных стальных и чугунных конструкций и арматуры железобетонных узлов. Термитной сваркой можно сваривать трубы и провода контактной сети, а также провода высоковольтных линии электропередачи.

Термитный металл обладает хорошими литейными свойствами, и может употребляться для прецизионного литья.

При эксплуатации в металлургической промышленности прокатного, кузнечнопрессового и другого оборудования, испытывающего большие динамические нагрузки и выдерживающего высокие температуры, происходят разрушение крупных деталей и выход из строя станин прокатных станов, прессов и ковочно-высадочных машин. Термитная сварка позволяет восстанавливать разрушенные детали. При этом необходимо обеспечить минимальную деформацию восстанавливаемого узла. Если, например, прямоугольная замкнутая рама разрушена с одного конца, то необходимо производить предварительный подогрев не только места сварки, но и противоположной стороны, чтобы компенсировать температурные деформации при сварке.

Нагрев противоположной стороны необходимо продолжить и после сварки до тех пор, пока сваренная часть несколько охладиться, а температура противоположных сторон рамы выровняется.

В технической литературе освещено применение термитной сварки:

  • 1) при производстве крупногабаритных деталей, состоящих из нескольких элементов: коленчатых валов, рулевых рам судов, приварке лопастей к гребным валам судов и пр.;
  • 2) при восстановлении цилиндров прессов, поршневых штоков, колонн кузнечных прессов, роторных палов, валков, а также ведущих реверсивных шестерен прокатных станов, всевозможных станин;
  • 3) при ремонте чугунного технологического оборудования сталелитейных цехов: изложниц, шлаковых ковшей, поддонов и т.д.

Термитную сварку крупногабаритных деталей лучше всего производить в литейном цехе, где имеется необходимое технологическое оборудование, а также грузоподъемные механизмы.

Летом в сухую погоду термитную сварку можно производить и под открытым небом—на монтажной площадке, удаленной от огнеопасных объектов.

Перед сваркой крупногабаритной детали следует сделать химический анализ на содержание в металле основных примесей, На основании полученных данных определяют, какими элементами нужно легировать термитную сталь, и производят расчет количества легирующих элементов и стального наполнителя для введения в термитную шихту. Необходимо также рассчитать количество термитной шихты для сварки данной детали. Для этого подсчитывают объемы всей сварочной зоны, литниковой и выпорной систем, а также прибыльной части.

Перед сваркой обрезают газом поверхности, которые будут свариваться, а затем зачищают их. После этого фиксируют взаимное положение частей, подлежащих сварке. Свариваемые элементы прихватываются электросваркой по зазору при помощи технологических перемычек. После прихватки одна из свариваемых частей должна быть раскреплена для свободного перемещения от температурного воздействия.

При определении габаритных размеров облива можно ориентировочно руководствоваться табл. 2.1.

Таблица 2.1

Ориентировочные размеры облива при термитной сварке крупногабаритных изделий

Диаметр, вписываемый в сечение свариваемого изделия, мм

Зазор,

мм

Размер облива, мм

по ширине

по высоте

50

12

35

15

100

17

50

20

150

25

70

30

200

30

90

35

300

35

ПО

40

400

45

140

45

Зазор между свариваемыми частями заклеивают бумажной лентой. Бумажную парафинированную ленту приглаживают нагретой металлической лопаточкой к наружным поверхностям деталей до тех пор, пока она будет плотно прилегать к металлу.

На бумажную ленту слоями наносят разогретый парафино-восковой состав до получения формы облива. Затем производят зачистку неровностей по обливу, пока не получатся плавные переходы к поверхности свариваемых элементов.

Из воска делают прибыльные и литниковые части. Изготовляют металлический симметрично-разъемный кожух-опоку, охватывающий место сварки, который крепят на свариваемом узле. В опоку засыпают формовочную массу, которую послойно утрамбовывают, при подходе ее к обливу закладывается горизонтально стержень диаметром 15 мм, по которому будет вытекать выплавляемая парафино-восковая масса. С противоположной стороны располагается стержень диаметром 30—50 мм для подогреваемого канала.

Формовку ведут до заливочной чаши. Выше ее располагается сливной канал для стекания шлака в шлакоприемник.

В процессе подогрева свариваемых деталей до 850—900 °С происходит выплавление восковой массы. Температуру подогрева контролируют термопарой. В процессе предварительного подогрева, который может длиться от нескольких часов до нескольких дней, проводятся подготовка тигля и загрузка в него термитной шихты.

Прокаленный и ошлакованный магнезитовый тигель необходимой емкости надежно устанавливают и фиксируют на жесткой металлической подставке. Положение тигля регулируют, чтобы его запорное устройство оказалось над центром литниковой чаши.

Термитную шихту загружают после установки тигля и монтажа запорного устройства.

Штепсель запорного устройства тигля должен быть увеличенных габаритов с диаметром внутреннего отверстия 18—20 мм. В этом варианте применяют запорный гвоздь с удлиненным стержнем, однако диаметр шляпки гвоздя не следует значительно увеличивать, так как это может затруднить выбивку запорного устройства.

При одновременном сжигании больших количеств термитной шихты можно использовать систему двух тиглей.

В системе тиглей следует применять автоматические запорные устройства — набор дисков, укладываемых в конусное отверстие штепселя, суммарная толщина которых определяет время, необходимое для их расплавления и, соответственно, является моментом выпуска из тигля продуктов термитной реакции.

В этом случае металл и шлак из тиглей через специальные желоба направляются в общую приемную чашу, а оттуда поступают в литниковую систему.

Большую массу термита можно поджигать дистанционным электрозапалом. Спираль электрозапала должна укладываться в тигель на высоте 1/3 части загрузки термита.

После окончания предварительного подогрева необходимо уплотнить формовочную массу в местах сопряжения с деталью, заделать подогревные отверстия и капал для выплавки воска, а также убрать из зоны сварки, все горючие материалы и лишние предметы. Затем следует освободить подходы к месту производства сварочных работы удалить посторонних лиц.

По окончании сварки опоку с формовочной землей не снимают, сваренную деталь в зависимости от мощности сваренного сечения охлаждают 12—24 ч.

Когда температура сваренной детали резко снизится, следует снять опоку, сбить формовочную землю, срезать газом прибыльную литниковую и выпорную системы, очистить облив от пригара земли и произвести нормализацию или всей детали, или только части ее.

Это зависит от наличия на месте производства работ соответствующего термического оборудования, а также и от габаритов детали. От правильно выбранного режима термообработки и добросовестного проведения ее зависит успешная эксплуатация сваренной детали.

Деталь помещают в холодную печь, а затем медленно поднимают температуру. При достижении предусмотренной температуры, после необходимой выдержки, постепенно охлаждают печь, а следовательно и деталь.

Если нет возможности провести термообработку в печи, ее производят на месте сварки. Для этого из огнеупорного кирпича сооружают временную печь, которая охватывает сварной шов и прилегающую к нему зону. Затем производят необходимый подогрев с последующим замедленным охлаждением.

При термообработке нужно контролировать температурный режим установленными в нескольких зонах термопарами.

Полезно также провести контроль качества сварного соединения гамма-лучами или ультразвуковым дефектоскопом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >