Горячая сварка чугуна производится ацетиленово-кислородным пламенем при малой толщине стенок и электрической дугой чугунным или стальным электродом со специальным покрытием. После горячей сварки чугуна газовым пламенем получают сварное соединение по прочности не ниже основного металла. При этом в сварном соединении отсутствуют участки отбеленного чугуна, а сама деталь имеет минимальные внутренние напряжения. Процесс горячей сварки является трудоемким (особенно при дуговой сварке) и дорогим.

Горячая сварка применяется в основном для чугунных деталей сложной конфигурации (корпусные детали, блоки и головки цилиндров) с сопряжениями стенок различной толщины, когда дефект расположен в таком месте, что при нагревании в месте сварки не может быть свободного расширения, а при охлаждении — сжатия.

НИИАТ рекомендует при горячей заварке трещин блока цилиндров двигателя производить двухступенчатый нагрев до 200— 250° со скоростью 500—600° в час и окончательный нагрев до 600—650° со скоростью до 1500—1600° в час.

Для получения в блоке минимальных напряжений, для предотвращения отбеливания чугуна, а также для полного использования нагрева блока сварку производят в специальном термоизоляционном кожухе (рис. 128) на специальном стенде для сварки, на котором можно быстро установить деталь в необходимое положение.

Кожух изготовляют по конфигурации ремонтируемой детали из лотовой 2-3-миллиметровой стали. Стенки кожуха двойные с прокладкой между ними слоя асбеста толщиной 15 мм. В кожухе имеются окна с крышками для доступа горелки к дефектным местам Детали. Скорость охлаждения детали в таком кожухе почти в 1,5 Раза меньше, чем на воздухе, а это увеличивает продолжительность сварки до 20 мин, повышая качество работы.

Применение кожуха облегчает труд сварщика, защищая его от теплоты излучения нагретой детали, а применение стенда облегчает установку детали в необходимое для сварки положение.

Предельная температура охлаждения детали в процессе сварки должна быть не ниже 400—350°.

После сварки деталь необходимо отжечь для снятия внутренних напряжений, нагревая ее до 600—650° и охлаждая на воздухе или в яме, выложенной кирпичом и с двумя закрывающимися крышками.

Рис. 128. Теплоизоляционный кожух для сварки блока цилиндров двигателя

Приведенный тепловой режим рекомендуется применять для всех литых деталей из серого чугуна марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и СЧ 24-44.

Все дефектные места на деталях должны быть подготовлены к сварке. Блоки и головки цилиндров должны пройти предварительные гидравлические испытания, при этом дефектные места отмечают мелом. Мокрые или сухие гильзы блоков цилиндров, имеющие трещины в перемычках между цилиндрами, должны быть выпрес- сованы, шпильки, втулки и вставные клапанные гнезда удалены.

Концы всех трещин, расположенных в замкнутом контуре, должны быть просверлены насквозь сверлом диаметром 4—6 мм.

Из блоков и головок цилиндров с трещинами на рубашке охлаждения необходимо предварительно удалить накипь со стенок, так как исследования показывают, что отложения накипи загрязняют наплавленный металл.

В качестве присадочного материала при сварке чугунных деталей рекомендуются чугунные прутки марок А и Б диаметром от 4 до 12 мм.

Как показывает опыт ряда ремонтных заводов, хорошие результаты дают чугунные прутки следующего химического состава (%): С = 3,3—3,7;Si = 2,5—3,5; Мп=0,3—0,6; Сг=0,3; № = до 0,2. Возможно применение бракованных поршневых колец автотракторных двигателей, поступивших в ремонт.

Диаметр присадочных прутков выбирается в зависимости от толщины ремонтируемого места детали и размера повреждения.

Заваривать дефектные места следует как можно быстрее, применяя горелку с наконечником № 4 или 5; пламя должно быть с незначительным избытком ацетилена.

При газовой сварке чугуна применяют соответственные флюсы.

Обработку заваренного участка на несопрягаемых поверхностях деталей не производят; на поверхностях, сопрягаемых с другой деталью, наплавленный металл снимают заподлицо абразивным кругом, напильником или механической обработкой.

Полугорячая сварка чугуна применяется в тех случаях, когда завариваемый элемент или участок детали может при нагреве свободно расширяться, а при охлаждении сжиматься, но при сварке толстостенных деталей возникает опасность нагревания замкнутой жесткой части ее. При полугорячей сварке следует нагревать то место детали, где должны возникать напряжения, и во время сварки подогревать зону напряжения одновременно с местом сварки.

Полугорячая сварка чугунных деталей требует от сварщика больших знаний и навыков, поэтому применяется весьма ограниченно. Местный нагрев до 600—700° производят газовой горелкой в горне или муфельной печи. Хорошие результаты дает полугорячая газовая заварка трещин в головках блока автотракторных двигателей. Заваренная головка в зоне расположения трещин вторично нагревается после сварки до 600—700° и охлаждается на воздухе.

Холодная сварка чугуна применяется в тех случаях, когда дефект отстоит от жесткой части детали на таком расстоянии, что последняя не будет сильно нагреваться при сварке; кроме того, завариваемый элемент или участок детали может при нагреве свободно расширяться, а при охлаждении — сжиматься.
В ремонтной практике широко применяется газовая сварка чугуна без предварительного общего или местного нагрева. Отдельные трещины успешно завариваются электродуговой ручной сваркой стальным или медно-железным электродом без нагрева детали. Для сварки чугуна без подогрева, кроме чугунных, рекомендуются еще стальные электроды, а также электроды из цветных сплавов.

Стальные электроды Э-34 с меловой обмазкой и с покрытием УОНИ 13/55. Этими электродами заваривают изношенные резьбовые отверстия и трещины небольшой длины (до 100 мм), расположенные на поверхностях, которые не требуют последующей механической обработки. При толщине стенок детали до 5,0 мм и диаметре электрода 5 мм рекомендуется ток 100—120 а, при толщине стенок 10—15 мм и диаметре электрода 4 мм — ток 120— 160 а.

Медно-железные электроды имеют несколько разновидностей: стержень из красной меди помещают в жестяную трубку; кроме того, медный стержень покрывают электролитическим железом, а стальной стержень — электролитической медью; пользуются также пучком из двух медных и одного стального электродов.

Содержание меди в электродах перечисленных разновидностей должно составлять 60—80%, железа — 40—20%. На медно-желез- ные электроды наносится покрытие типа УОНИ 13/55.

Наиболее совершенной конструкцией среди медно-железных электродов обладают электроды марки 034-1, у которых стержень изготовлен из красной меди, а в покрытие введен железный порошок. ВНИИМПС предложил электрод марки. МНУ-1, стержень которого изготовлен из сплава монель-металла (65—70% Ni и Со, 2—3% Fe, 1,2—1,8% Мп, остальное — Си) ИЛИ константана различных диаметров. На стержни наносится покрытие УОНИ 13/55.

При правильном ведении сварки электродами из сплавов цветных металлов можно получить сварное соединение без отбеливания чугуна по линии сплавления, так как никель и медь являются графити-заторами.

После заварки деталей медно-железными электродами требуется проковка или чеканка шва (головки цилиндров). Прочность такого сварного соединения составляет 50—70% от прочности чугуна.