Чугунный блок двигателя и его сварка
Самой сложной частью автомобиля для сварочного ремонта являются детали из чугуна. Сваривание серого чугуна доставляет дополнительные трудности, которые определяет природа и свойства чугуна, например наличие включений из графита, значительное содержание углерода и кремния, неоднородность состава и структуры, чувствительность к нагреву, низкая прочность и т.д.
Для того чтобы уменьшить отрицательное влияние свойств чугуна, которые лежат в его основе, на результаты сваривания, следует производить подогрев деталей из чугуна перед свариванием и не допускать быстрого охлаждения после сваривания.
Горячее сваривание чугуна производят ацетиленово-кислотным пламенем в случае малой толщины стенок свариваемой детали и электрической дуги или стальным электродом, покрытым специальным покрытием. После горячего сваривания газовым пламенем получают сварочное соединение, которое не уступает по прочности основному металлу. В таком случае в сварочном соединении отсутствуют участки отбеленного чугуна, а деталь имеет минимальное внутреннее напряжение. Процесс горячего сваривания – это трудоемкий и дорогой процесс, требующий больших вложений сил и средств.
Горячее сваривание преимущественно применяют для чугунных деталей сложной конфигурации с сопряжениями стенок разной толщины, когда дефекты располагаются в месте, которое при нагревании не имеет возможности для свободного расширения, а при остывании – сжатию.
Для получения при сваривании блока двигателя минимальный напряжений и для предотвращения процесса отбеливания чугуна, а также полного применения нагрева блока, сваривание производится в специальном термоизоляционном кожухе. Для работы используется специальный стенд для сваривания и на нем можно быстро установить деталь в требуемое положение для комфортного сваривания.
Кожухи изготавливаются по конфигурации детали, которую требует отремонтировать. Материалом изготовления служит лотовая сталь толщиной 2 – 3 миллиметра. Стенки кожуха состоят из двух стенок и имеют прокладку между слоями из асбеста. Толщина прокладки составляет 15 миллиметров. Кожух имеет специальные окна с крышками, чтобы через них можно было иметь доступ горелки к местам, где расположены дефекты. Скорость охлаждения деталей в таком кожухе ниже почти в 1,5 раза, чем при охлаждении на воздухе, что увеличивает длительность сварочного процесса до 20 минут и повышает качество работы.
Использование кожуха значительно облегчает труд сварщика и защищает его от тепла нагретой детали, а применение стенда позволяет облегчить установку детали в требуемое положение для сваривания. Предельной температурой для охлаждения детали в процессе сваривания считается не ниже 350 – 400 градусов по Цельсию.
Как самому заварить алюминиевый блок двигателя
В статье мы можем увидеть несколько повреждений блока цилиндров из алюминиевых сплавов в автомобиле. Из них можно увидеть, как в отдельных случаях производятся восстановительные работы цилиндрического блока.
Повреждение блока цилиндров двигателя ЗМЗ-24
Повреждение заключается в трещине наружной рубашки охлаждения на углу блока. Одним концом она выходит к отверстию резьбы под шпильку крепления головки.
Техническими требованиями к свариванию является обеспечение прочности и герметичности сварочного соединения.
Наиболее целесообразным решением будет устранение повреждения с помощью аргонодуговой сварки. Вдоль трещины требуется разделать канавку и зачистить поверхность металла до полного снятия оксидной пленки, то есть перед свариванием должен появиться полностью чистый металл. Непосредственно перед началом сваривания вокруг трещины требуется произвести ее подогрев до температуры 250 – 280 градусов по Цельсию. Данную операцию можно осуществить с использованием пламени газовой горелки, на которой установлен наконечник номер 4 или номер 5. До требуемой температуры металл можно разогреть за 1,5 – 2 минуты. Чтобы предупредить возможное коробление металла под гильзу цилиндра в отверстие вставляется технологическая гильза.
Для сваривания применяется горелка номер 2, в которой установлен вольфрамовый электрод диаметром 5 – 6 миллиметров. Процесс сваривания ведется при силе тока 240 – 280 Ампер. Трещину можно заварить с любого конца, но лучше всего начинать сваривание от резьбового отверстия и после этого перейти на боковую поверхность блока.
Возможное образование пор в металле шва является следствием попадания в сварочную ванну накипей засасываемых с внутренней полости блока. Шов, в составе которого присутствуют поры, требуется переплавить без добавки присадочного материала. При этом горелке придаются серповидные движения поперек шва или петлеобразные движения перпендикулярно плоскости.
Окончив сваривание блока цилиндров, место проведения сварочных работ требуется накрыть асбестом для медленного охлаждения металла, таким образом, избегая резкого перепада температур. Для того чтобы полностью убедиться в герметичности сварочного соединения, блок цилиндров следует опрессовывать на гидравлическом стенде, воздействуя на него под давлением 0,3 — ,4 МПа.
В данном случае было произведено восстановление блока цилиндров до возобновления всех его рабочих функций. Для работы потребовалось использование аргонодуговой сварки, а также умение и опыт сварщика, которые являются незаменимым инструментом при проведении любых сварочных работ. Из данного примера можно увидеть, что сваривание блока цилиндров является не столь сложной работой, однако она требует внимательности и старания, благодаря чему сварочный шов станет прочным и долговечным.
Сварка чугунного блока двигателя
10702
+ Оглавление
Для сварщика, при ремонте изделий из чугуна, главное достичь максимально прочного шва, так как именно сварное соединение всегда является самым слабым местом. Когда идет сварка чугунного блока двигателя, то зачастую происходит заварка трещин, сколов и прочих повреждений. В основном, толщина такого блока составляет от 4 до 8 мм, поэтому, рекомендуется использовать электроды диаметром в 4 мм.
Электроды для сварки чугунного блока двигателя
Трещины возникают в рубашках блока охлаждения, так как она может подвергаться ударам и на нее негативно влияют процессы разморозки. В блоке также могут возникать проломы, которые получаются из-за разрушения гильзо-поршневой группы. Сначала может сложиться впечатление, что поломку можно заделать легко, но на самом деле это не так. Особенности свойства чугуна выдвигают дополнительные требования к технологии сваривания. Здесь также возникает большая ответственность, так как неправильными движениями можно испортить весь блок. Все это может занимать больше времени, за счет необходимости в прерывании шва, попутной обивке шлака и прочих вещей. Все это проводится по ГОСТ 2246-70.
Сварка чугунного блока двигателя в домашних условиях
Свариваемость чугуна и другие свойства 
Сварка чугунного блока двигателя полуавтоматом предполагает соблюдение всех особенностей обработки данного материала. Чугун является сильно насыщенным углеродом. Но при температурном воздействии он начинает испаряться и вступает в реакцию с окружающими элементами, что образует СО. Когда данное соединение попадает в металл, то это приводит к появлению трещин во время сваривания.
Сварка чугунного блока
Также стоит отметить свойство быстрого остывания металла. Если допустить резкий спад температуры, что в данном случае может произойти вполне естественным способом, то в металле могут образоваться поры и трещины, не говоря уже о других деформациях. Во время остывания в чугуне образуются различные по структуре кристаллической решетки соединения. Соответственно, все эти соединения могут иметь различных объемы. Из-за этого могут образовываться внутренние поры.
Читайте также: Сварка тонкого металла инвертором (полуавтоматом)
Также стоит отметить низкие пластичные свойства, что приводит к появлению перенапряжений в металле, от которого также появляются трещины. Особенно характерно это, когда идет сварка тонкого металла электродом. Металл обладает высокой хрупкостью, что создает дополнительные сложности в обработке и делает такие условия, при которых трещины могут образоваться даже при относительно небольших механических ударах.
Причины образования трещин
Сварка чугунного блока двигателя аргоном зачастую работает с заделкой трещин. Но они же могут появиться и в процессе сваривания. Основной причиной является резкий спад температуры, или резкое ее повышение. Чтобы этого избежать, следует постепенно подогревать чугун перед сваркой, а также делать это после нее, так как в ином случае он слишком быстро остынет. Трещины могут появиться из-за активного выхода углерода из состава при нагревании. Чтобы не допустить данный процесс, используют флюс, который возмещает утраченный углерод, а также используют защитные газы, которые помешают углероду соединиться с кислородом.
Образование трещин на чугунном блоке двигателя
Также может образоваться напряжение из-за водорода, который попал в шов из атмосферы, или же может попасть туда в обмотке электрода. Здесь нужно более тщательно выбирать покрытие и защитную среду чтобы обеспечить надежную изоляцию для металла. Недостаточное количество восполнения углерода, что случается при неправильно подобранном флюсе, также может стать причиной трещин. В таком случае деформация получается из-за неравномерности внутренней структуры элементов, в которых отсутствует углерод. Они создают деформацию, которая приводит к разрыву поверхности или созданию внутренних пор и раковин.
Режимы и характеристики
Существуют разные виды и способы сварки металла. Чтобы шов получился максимально надежным, при его создании нужно руководствоваться проверенными параметрами, которые смогут гарантировать удачное проведение работ.
Электроды для сварки автомобильного чугунного блока
Основной задачей сварщика при ликвидации повреждений на деталях из чугуна является получение прочных соединений и предотвращение появления новых трещин. Диаметр электрода, величина тока и длина дуги характеризуют режим ручной дуговой сварки. Зависимо от толщины сварного металла выбирается диаметр электрода.
Для сварки чугунного блока, где толщина металла равна 4-8 мм, в основном применяют электроды, диаметр который равен 3-4 мм. Величину тока выбирают из расчета 30-40 ампер на миллиметр диаметра электрода. К примеру, с применением электрода МНЧ-2, диаметр которого 3 мм, сварку производят при величине тока 90А, а при использовании электрода ОЗЧ-6, при аналогичном диаметре величина тока 80-100А. Сварки чугуна железно-келевыми электродами отличается от техники сварки стали.
Для сварки деталей с тонкими стенками применяют короткую дугу ограниченными участками 15-40 мм. Длина швов зависит от толщины стенки, чем тоньше стена, тем короче швы. В целях равномерного распространения тепла, которое выделяется при сварке, используют обратноступенчатый метод наваривания швов. При каждом последующем наложении шва необходимо использование проковки металла, с целью уплотнения наплавленного металла, а так же снизить напряжение стенки.
Проковка выполняется при помощи лёгких ударом молотка. Следующий участок сваривают только после охлаждения металла до 50-70С. Угол электрода к поверхности сварки должен составлять 70-85°. Необходимо, чтобы разница колебаний длины дуги составляла 2мм, от 3 до 5, с целью улучшения выводы газов. Чаще всего чугунные детали загрязнены всевозможными включениями, соответственно металл электрода хуже взаимодействует с такой поверхностью.
В подобных случаях применяется капельно-порционный метод сварки. После возбуждения дуги, электрод уводят от поверхности металла на максимальную длину, и на непродолжительное время удерживают в зените. При таком методике газы и другие включения выгорают намного эффективнее. При опускании электрода с него падают крупные капли металла, после, дугу обрывают и делают перерыв(10-15 с). Под действием температуры происходит процесс очистки металла от загрязнений. Далее снова нужно возбудить дугу и сплавить следующую порцию металла электрода.
И так продолжают накладывать шов до полной сварки щели. Применяя данный способ нужно избегать перегрева металла, а сварку вести небольшими участками и использовать проковку шва после его наложения, а также выдерживать пока наплавленный металл охладится. Необходимо также учитывать, что при сварке данным способом шов делают из двух или трёх слоёв, с целью увеличения плотности и прочности шва и используют электроды типа ОЗЧ, которые обеспечивают большую пластичность полученного шва.
Другой проблемой при сварке трещины является герметичность шва, если, даже используя послойную проковку, герметичность не всегда бывает ожидаемой. Для достаточной герметизации шва применяют обработку его эпоксидным клеем. Предварительно шов необходимо зачистить и обезжирить растворителем № 646, или, в крайнем случае, бензином, и только после этого кладут слой клея. Однако не рекомендуется применять эпоксидный клей для тех мест детали, где она нагревается при работе выше 120°С., а также на участках, где на деталь оказывают влияние силовые нагрузки.
В случаях, если применение клея невозможно, то используют метод «приржавления» для герметизации швов. Суть его в том, чтобы смочить шов раствором 10% хлористого аммония, вследствие чего происходит коррозия шва, который выполнен медно-железным электродом, а продукты её крепко закупоривают поры. Способ не очень известен в современном авторемонте, поэтому применяется довольно редко.
