Спосіб термітного зварювання чавунів

Спосіб термітного зварювання чавунів, що включає процес алюмінотермічної реакції отримання рідкого металу, який відрізняється тим, що лігатуру ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали, наприклад церій, вводять після завершення процесу алюмінотермічної реакції Винахід відноситься до ливарного виробництва, а саме до способів виготовлення чавунних заготовок зварюванням та литвом за допомогою термітної суміші і може бути використаний при терміновому виготовленні чавунних заготовок, а також при термітному зварюванні матеріалів у ремонтних цехах Найближчим до запропонованого способу є спосіб виготовлення додаткової частини ливарної форми, що включає отримання рідкого металу за рахунок алюмінотермічної реакції В результаті цього утворюється термітний сплав, що заповнює ливарну або зварювальну порожнину [1] Недоліком порівнюваного способу є висока ступінь випалювання модифікуючих елементів та утворення відбіленого шару при зварюванні чавунів різного типу Завдання винаходу полягає в отриманні високоперегрітого рідкого чавуну при мінімальному випалюванні модифікуючих елементів, а також в усуненні відбіленого шару при зварюванні різних типів чавунів за рахунок використання термітного чавуну з глобулярним графітом, утвореного у двокамерному пристрої Поставлене завдання досягається таким чином, що спосіб термітного зварювання чавунів, який включає процес алюмінотермічної реакції отримання рідкого металу, який відрізняється тим, що лігатуру ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали (наприклад церій) вводять після завершення процесу алюмінотермічної реакції Переваги запропонованого способу використання екзотермічної суміші для зварювання чавунів полягають утому, що термітний чавун з глобулярним графітом вміщує підвищену КІЛЬКІСТЬ СИЛІЦІЮ, який поступає з лігатури ферум-силіцій магнш-ршкісноземельні метали, і деяку КІЛЬКІСТЬ алюмінію, що попадає у метал із фероалюмінієвого терміту, що сприяє переходу частини СИЛІЦІЮ і алюмінію у проміжкову зону часткового оплавлення зварюваного чавуну та запобігає випаданню в ній при твердінні евтектичного цементиту, при цьому зварний шов отримується МІЦНІШИМ НІЖ ОСНОВНИЙ метал у випадку зварювання сірого чавуну На фіг 1 приведена схема металотермічного реактору, де 1 - верхня камера, 2 - нижня камера, З - пластинка, що розділяє камери, 4 - порожнина для термітного зварювання, 5 і 6 - чавунні деталі, що підлягають зварюванню, 7 - запобіжна пластинка Металотермічний реактор працює наступним чином - у верхній камері 1 проходить металотермічна реакція горіння фероалюмінієвого терміту і розчинення у термітній сталі графітового порошку, а також розділення рідких продуктів реакції на металічну і шлакову фази При цьому шлакова фаза спливає, а рідкий чавун збирається у нижній частині камери і пропалює тонку пластинку 3 Час пропалювання пластини, залежить від и товщини і повинен бути достатнім для повного розділення двох рідких фаз у камері 1 Камера 2 служить для проведення шмолд-процесу - пізнього модифікування чавуну і, одночасно, його легування СИЛІЦІЄМ та іншими елементами Розчинення пластини 7 приводить до виливання рідкого сплаву у порожнину зварювання 4, де і проходить оплавлення перегрітим термітним чавуном зварюваних чавунних деталей 5 і 6, а після охолодження і тверднення всієї системи - міцне їх зварювання Спосіб термітною зварювання чавунів здійснюють наступним чином у реакційній камері 1, де проходить горіння суміші терміту та порошку тер ю о C O Ю 53051 міту (мало випалюваного компоненту суміші) і розділення за питомою масою рідкометалічної фази від шлакової, отримують перегрітий рідкий чавун У камері легування та модифікування 2 відбувається взаємодія утвореного розплаву чавуну з лігатурою ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали під час перетікання його у порожнину термітного зварювання 4 При цій взаємодії проходить насичення рідкого чавуну СИЛІЦІЄМ І елементамимодифікаторами для глобуляризацм У наступному чавун поступає у порожнину термітного зварювання 4 і міцно зварює чавунні деталі, попередньо нагріті газовим полум'ям або електроконтактним та іншими методами до 300 - 350°С Приклад конкретного використання Використовується термітний чавун з глобулярним графітом, отриманий у двокамерному реакторі в результаті горіння термітної суміші такого складу, у мас % порошок графіту 3,5 - 6,3, лігатура ферум-силіцій-магнійрідкісноземельні метали (наприклад церій) 3,0 - 6,0, плавіковий шпат 2,0 - 3,0, фероалюмінієвий терміт решта На фіг 2 зображена схема метало-термічного реактору для зварювання чавунних деталей, де 1, 2 - чавунні плити з СЧ20 товщиною 20мм , 3 - формувальна суміш, 4 - пінополіуретан, 5 - опока, 6 вертикальний ливарний канал, 7 - двокамерний реактор, 8 - отвір, 9 - нижня камера, 10 - верхня камера, 11 - стержень з отвором, 12 - пластина, 13 - суміш терміту та графітового порошку Плити 1 і 2 заформовували у піщано-глиняну суміш 3, при цьому щілина між ними шириною 30мм заповнювалася пінополіуретаном 4 Плити 1, 2 і поліуретановий прошарок 4 прикривалися опокою з формувальною сумішшю 5, яка мала рівні лади У верхній напівформі передбачався канал 6, на якому встановлювався двокамерний реактор 7 У формувальній суміші передбачався тимчасовий отвір 8, через який подавалося полум'я газової горілки, що пропалювало пшополіуретановий прошарок 4, розжарювало торці плит 1 і 2 та прогрівало порожнину термітного зварювання, а одночасно і канал 6, нижню 9 та верхню 10 камери реактору Після завершення операції прожарювання у камеру 9 закладалася лігатура ферум-силіцій-магнійрідкісноземельні метали і стержень 11 з отвором, який перекривався тонкою пластиною зі сталі, як варіант - алюмінієвого або титанового сплаву Після цього у камеру 10 засипалася суміш терміту і графітового порошку 13 Проводився розігрів плит 1 і 2 горілкою приблизно до 250°С Суміш підпалювалась термітним сірником або запальними порошками магнію чи титану, які у свою чергу підпалювали звичайним сірником Приблизно через 20 - 25 секунд після початку технологічної операції пластина 12 пропалювалась термітним чавуном, який виливався у камеру 9 розчиняючи на своєму шляху лігатуру ферум-силіцій-магнійрідкісноземельні метали, а далі стікав у канал 6 і у порожнину зварювання Шар на торцях плит 1 та 2 оновлювався розплавом чавуну, який вміщував СИЛІЦІЙ Плити міцно приварюються одна до одної у процесі їх оплавлення перегрітим чавуном і його твердіння Результати дослідження зварного шва показано у таблиці Таблиця Властивості термітного зварного шва Властивості зони зварювання № п/п 1 2 3 Метал Сірий чавун Перехідна зона** Високоміцний чавун КІЛЬКІСТЬ глобулярного Твердість, °в 5ю*, графіту у НВ Па % структурі 0 170 210 0 30-70 — — 85-95 190 550 4,5 — * Механічні властивості визначено па стандартних зразках діаметром 10мм ** Відбілу нема Запропонований спосіб дозволяє проводити зварювання чавунних заготовок з отриманням міцного зварного шву Техніко-економічна ефективність Термітне зварювання чавуну запропонованим способом у З - 4 рази дорожче традиційної технології зварювання чавунних деталей Економічний ефект досягається утому випадку, коли чавунні деталі необхідно зварювати в умовах відсутності звичайного зварювального обладнання, ЗОВНІШНІХ джерел енергії При зварюванні досягається висока якість за рахунок відсутності у зварюваного шва зони відбілу В результаті зварювання сірого чавуну шов набуває структури і властивостей високоміцного чавуну Очікуваний економічний ефект - 500тис гривень в рік Винахід може бути використаний у ливарному виробництві та ремонтних цехах при терміновому отримуванні сплаву, а також для зварювання чавунів і для виготовлення або живлення чавунних виливків при застосуванні технології екзотермічних ливарних додатків Джерела інформації 1 А с №444600 "Способ изготовления прибыльной части литейной формы" - прототип 53051 Фіг.1 'іг 2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24