Заварка дефектов литья из высокооловянных бронз

Изготовление высококачественных отливок – главная задача литейщиков. Несмотря на достаточно богатую научную базу, накопленную учеными-литейщиками по изучению природы образования дефектов при литье оловянных бронз и разносторонние подходы к их профилактике, не всегда удается получить бездефектную отливку. По данным [1] литейный брак в зависимости от культуры производства и технического уровня литейных цехов колеблется от 1% до 10%, а при изготовлении сложных отливок может достигать 50-70%. В связи с этим актуальной является проблема устранения литейного брака, в том числе и с применением современных сварочных технологий [7]. Особенно важное значение имеет надежная технология ремонта дефектов литья из высокооловянных бронз, которые являются и дорогими и дефицитными.

Наиболее простым и дешевым способом заварки дефектов является ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Анализ зарубежных публикаций показывает, что многие фирмы-производители электродов имеют в своей номенклатуре ограниченное количество марок электродов (табл. 1) для сварки и наплавки оловянных бронз. В основном это электроды обеспечивающие получение наплавленного металла с содержанием олова на уровне 5,0-7,0%. Исключением являются электроды марки UTP-320, которые позволяют получить в наплавленном металле до 13,0% олова. Однако цена на эти электроды очень высока и использование их для исправления дефектов литья не всегда экономически целесообразно.

В данной работе приведена информация о новых разработках Института электросварки им. Е. О. Патона в области создания сварочных материалов для ремонта дефектов литья оловянных бронз. Следует отметить, что для ремонтных технологий разрабатывались как покрытые электроды, так и специальные присадочные материалы в виде порошковых проволок для аргонодуговой сварки (наплавки)  вольфрамовым электродом. Последний процесс особенно эффективен для заварки сравнительно небольших дефектов, которые, как правило, обнаруживаются при механической обработке отливок.

Для ручной электродуговой сварки разработаны электроды марокАНБО-1 и АНБО-2,обеспечивающие получение наплавленного металла, химический состав которого приведен в табл.2. Основным отличием между этими электродами  является разное содержание олова в наплавленном металле.

Таблица 1.Электроды для сварки и наплавки оловянных бронз[2-6].

Обеспечение высоких показателей сварочно-технологических свойств электродов, таких как: зажигание дуги, стабильность ее горения, разбрызгивание, отделимость шлака, формирование валика,  достигается за счет специального типа электродного покрытия, а также оптимального соотношения основных компонентов в покрытии, а именно –  криолита, мрамора, натрия фтористого, кремнефтористого натрия.

Для получения требуемого химического состава наплавленного металла в состав шихты вводили порошки олова и фосфористой меди. Порошок фосфористой меди вводится также с целью эффективного раскисления сварочной ванны.

Типичная структура металла, наплавленного электродами АНБО-2, приведена на рис. 1б. По сравнению с литой бронзой (рис. 1а) металл наплавки имеет более мелкое зерно, и более четко выражено дендритное строение металла.

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом разработана специальная порошковая проволока, которая обеспечивает получение наплавленного металла с высоким содержанием олова (табл. 2). Характерная структура металла, наплавленного с применением присадочной порошковой проволоки приведена на рис. 1в.

Как показали исследования, разработанные сварочные материалы обеспечивают высокое качество наплавленного металла – отсутствие в нем дефектов типа пор, трещин, неметаллических включений.

Таблица 2. Химический состав исследуемого металла.

а                                                    б                                                      в

Рис. 1. Микроструктура исследуемой бронзы (х70). а) – литая бронза марки БрО10Ф1Л; б) – металл, наплавленный электродами марки АНБО-2; в) – металл, наплавленный с применением присадочной порошковой проволоки ПП Бр.ОФ10-1.

Прочностные свойства (табл. 3) наплавленного металла  не уступают, а такой показатель как  пластичность в 2,0-2,5 раза выше в сравнении с литой бронзой. Это связано с более однородной мелкозернистой структурой наплавленной бронзы.

Таблица 3. Механические свойства исследуемого металла.

Следует отметить, что для успешного выполнения ремонтных работ весьма важным являются как подготовка дефектных мест под сварку, так и соблюдение технологических рекомендаций по выбору температурного режима сварки (без подогрева, с предварительным или сопутствующим подогревом), оптимальных сварочных режимов, техники и порядка наложения швов. Эти рекомендации зависят от многих факторов, главными из которых являются: форма, размеры и расположение дефекта; толщина металла, габариты и сложность конфигурации детали, которые в свою очередь определяют жесткость свариваемого контура, и ряд других. Как правило, эти рекомендации обязательно отражаются в разрабатываемой нормативной документации на выполнение ремонтных работ и должны строго соблюдаться. Успешное промышленное опробование новых сварочных материалов при заварке дефектов литья высокооловянных бронз позволяет рекомендовать их для широкого применения.

Литература