По просьбе организации по обслуживанию лифтов, мы отремонтировали чугунную крышку электродвигателя лифта. Как пояснил заказчик, сама деталь некой Украинской фирмы, и на данный момент заказать такую деталь не представляется возможным. Плюс заказчика интересовал быстрый ремонт, так как лифт был остановлен. Итак начнём по порядку:
1. Для начала мы подготовили (зачистили) поверхность детали под сварку. Помимо краски были другие зарязняющие вещества, такие как масло и грязь, которые мы удалили механическим путём и обезжириванием. 

2. Подогрев детали. Мы решили сначала прогреть, но не сильно и, что самое важное, максимально равномерно, на сколько это возможно. Для этого воспользовались ацетиленовой горелкой. Главное контролировать температуру, и не допускать большого перегрева или неравномерного нагрева, который в свою очередь приводит к образованию трещин. 

3. Сварка. Даже не смотря на выполненную обработку поверхности крышки, не стоит забывать о том, что чугун интенсивно вбирает в себя масло и загрязнители, поэтому не всегда удаётся выполнить обработку на все 100%. В довесок ко всему мы решили показать как поведут себя электроды Castolin 2230, которые варят даже замасленный, загрязнённый чугун. 

Дополнительным испытанием для этих электродов послужило и то, что мы специально варили в неотапливаемом помещении. Это значит что разность температур между расплавленным металлом и атмосферой очень большая, а значит деталь после сварки должна остывать быстрее, что для чугуна носит негативный фактор, и швы могут растрескиваться, что является недопустимым эффектом. 
Итак, мы начали. Диаметр электродов 2,5 , сила тока 62А. При таком токе сварочная ванна становиться похожа на шарик, и сплавление с металлом детали не возникает не возникает. Увеличили силу тока до 80А. Наложение сварочных швов стало гораздо качественным и надёжным. Но швы имели наружные поры. Это объясняется работой выбранного нами электрода. Обмазка Castolin 2230 выжигает все ненужные и вредные примеси с поверхности металла, и после этого происходит наложение (плавление) металла. Так как все вредные примеси не успевают полностью выделиться при сварке, в уже затвердевшем слое образуются такие наружные дефекты. 
Мы несколько раз проверяли, и не только на этой детали - внутренних дефектов нам еще не попадалось, всегда внешние.
Устраняются такие дефекты просто простой подваркой. Шов получается надёжным и эстетичным. В ходе сварки мы дважды выполняли небольшой коротковременный подогрев. 
Итоги:
1.Деталь восстановлена и запущена в эксплуатацию;

2.Электроды Castolin 2230 справились со своей задачей. Выжигание вредных примесей, стойкость к холодным трещинам и выполненная сварка чугуна.

3. На работу потребовался 1 час.

Описание электродов: Castolin 2230
Описание сварочного оборудования: сварочный инвертор XuperMax 2500

Компания Castolinвсегда идёт на шаг впереди среди своих конкурентов, выпуская уникальные и неповторимые материалы для сварки, пайки, напыления и защиты от износа. Электрод, о котором написана эта статья, в полной мере доказывает, что за технологиями Castolinбудущее. Итак, начнём.

Электрод Castolin 2222 XHD– это уникальный по своим характеристикам и возможностям электрод. Его состав на основе хрома, никеля и молибдена обеспечивает отличную стойкость к холодному растрескиванию, высокую прочность и относительное удлинение, что благоприятно сказывается на сварке ответственных и нагруженных деталей. Так же, его выделяет из ряда других электродов то, что этим электродом можно сваривать стали с неизвестным составом, разнородные стали и сплавы, чёрные металлы с цветными, например с медью.(Кроме сварки чугуна).

Специальный хим.состав основы и обмазки электрода обеспечивает надёжные соединения без проведения последующей термической обработки, что в свою очередь экономит время и затраты. Имеет высокое относительное удлинение, что делает шов пластичным благодаря содержанию хрома, который затрудняет рост зерна.

Все эти преимущества делают данный электрод незаменимым и надёжным решением в ремонтно-восстановительных работах, а качество выполненных им работ наилучшим образом зарекомендовало себя у многих предприятий.

Наплавка является актуальным методом восстановления и защиты от износа. Наплавка выполняется многими способами. Так, для изготовления новых деталей часто применяют роботизированную наплавку при помощи сварочной проволоки или порошковых сплавов. В свою очередь для ремонтно-восстановительной наплавки часто используют электроды. Но, обо всем по порядку. Итак, что же такое наплавка:

Наплавка – это процесс нанесения при помощи сварки металла(износостойкого слоя) на поверхность изделия(детали).

Из вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что наплавка имеет два назначения:

• Восстановление уже изношенных деталей.
• Защита от износа новых деталей.

Восстановительно-ремонтная наплавка

На всех сегментах производства присутствует износ оборудования. Эта задача может решиться либо ремонтом, либо покупкой нового оборудования. Но, очень часто деталь целесообразнее отремонтировать, чем заменить на новую. Во-первых стоимость самой новой детали будет больше, чем отремонтированной. Во-вторых на заказ и поставку нового оборудования уйдёт гораздо больше времени, чем на ремонт. А это значит, что участок, на котором вышел из строя узел не будет функционировать до замены на новое оборудование. Это ведет к увеличению времени простоя, и как следствие к уменьшению мощностей производства. Это называется экономический эффект.
А теперь посмотрим какой экономический эффект от ремонтно-восстановительной сварки.

Время затраченное на ремонт, гораздо меньше, чем ввод в эксплуатацию нового оборудования. Часто ремонтные работы выполняются в течении суток или нескольких часов. Цена материалов для ремонта во много раз ниже цены нового оборудования. Так же немаловажным фактором является то, что ремонт возможно проводить на месте, без демонтажа вышедшего из строя узла.

Для придания лучших свойств уже восстановленную деталь защищают путём наплавки, повышая тем самым ресурс узла и мощности производства.

Наплавка на новые детали

Увеличить ресурс выпускаемой продукции, или же нового узла или детали оборудования помогает износостойкая наплавка. На поверхность наноситься путём дуговой сварки или газо-термического напыления наноситься металлический сплав с содержанием легирующих элементов. Каждый из них рассчитан для выполнения определенной задачи в силу того, что износ делиться на различные виды и как правило встречается в комбинированном виде.

Холодная сварка чугуна:

Этот термин был открыт Ренне Вассерманом, основателем Castolin Eutectic

Под этим термином понимают понимают сварочный процесс, в котором предварительный подогрев достигает 150-300 градусов, или же вообще не имеет места быть(без подогрева). Очень широко применяются электроды для ручной сварки из цветных металлов. Это связано с тем, что подобранный химический состав электрода должен решать ряд следующих задач:

• Шов должен быть пластичным
• Металл шва должен отличаться от основного металла
• Уменьшение склонности к закаливанию

Электроды на никелевой основе. Наилучшим образом подходят для сварки чугуна потому, что никель обладает способностью неограниченно растворяться в железе, и плюс ко всему не образует карбиды с углеродом. Никелевые электроды имеют высокую пластичность и низкую твёрдость. Для снятия напряжений и обеспечения лучшей герметичности швы после сварки проковывают. Надо заметить, что первым человеком, который изобрёл холодную сварку чугуна, и запатентовал ее является Рене Вассерман. Именно с открытия холодного метода сварки чугуна, начала своё существование компания Castolin в 1907 году. Недостатками никелевых электродов является прежде всего их дороговизна. В отдельных случаях содержание никеля в электроде превышает 90%. По этой причине в мире использовали медно-никелевые и медные электроды, но они имеют существенные недостатки:

• Медь не растворима в железе. По этой причине шов не однородный
• Обрабатываемость сварных соединений затруднена, в силу того, что по границе сплавления создаётся зона повышенной твёрдости из за появления ледебурита
• Медь делает металл шва склонным к образованию пор

Не стоит забывать, что лучше всего для сварки подходят серые чугуны, и сам процесс сварки должен сопровождаться низким тепло-вложением. Решить это можно настройкой обратной полярности, которая обеспечивает это условие. В настоящее время появляются электроды для отбеленных чугунов, для чугунов с шаровидным и пластинчатым графитом, а так же специфические электроды, позволяющие производить сварку загрязнённых чугунов, что очень удобно при ремонтных работах в полевых условиях.

В современном мире промышленности, будь то тяжелая промышленность, металлургия, машиностроение и т.п. чугун по-прежнему занимает основное место в числе конструкционных материалов. Объясняется это тем, что у чугуна хорошие литейные свойства, малая чувствительность к концентраторам напряжений и его высокая износоустойчивость. Так же, немаловажным фактором является то, что чугун способен гасить вибрации.

Наряду с вышеизложенными плюсами, чугун не лишён недостатков:

• Очень низкая пластичность( практически полное ее отсутствие);
• Низкая прочность
• Плохая свариваемость

Чугун – это железоуглеродистые сплавы, с содержанием углерода свыше 2.14%.

По диаграмме железо-углерод чугуны делятся на эвтектические, доэвтектические и заэвтектические. В зависимости от состава, условий кристаллизации и скорости охлаждения углерод в чугуне может находиться в химически связанном состоянии в виде цементита или в структурно-свободном состоянии в виде графита. Наличие цементита в сплаве придаёт излому светлый цвет. Поэтому чугун, в котором углерод находится в виде цементита, называется белым. Графит придаёт излому серый цвет, и такие чугуны называются серыми.

Графитизаторами в чугунах являются углерод, кремний, алюминий, медь, никель и др. Все эти элементы образуют с железом твёрдые растворы, увеличивающие в его решетке число вакансий и смещений. Самыми сильными графитизаторами является углерод и кремний. Кремний изменяет степень эвтектического сплава, под которой понимают отношение общего содержания углерода в чугуне, к содержанию его в эвтектике. Варьируя соотношение этих двух элементов можно добиться требуемой структуры в чугунной отливке.

Процесс графитизации зависит от скорости охлаждения отливки. Чем меньше скорость, тем полнее осуществляется процесс графитизации.

По структуре чугуны разделяют:

• Белые чугуны, в которых весь углерод находиться в процессе цементита(быстрое охлаждение отливки);
• Серые чугуны, в которых углерод содержится в виде пластинчатого графита;
• Высокопрочный чугун, с шаровидным графитом;
• Ковкий чугун, в котором графит содержиться в виде хлопьевидной формы;

Все перечисленные чугуны обладают плохой свариваемостью, и как правило сварка чугуна применяется для ремонта изделий и устранения дефектов литья.

И.И. Моцаренко,

менеджер по продажам,

технический специалист ООО «ЭЛМА»

Цементная промышленность – это значительный сегмент в отрасли производства строительных материалов, имеющий важное место в развитии экономики страны, особенно на фоне наблюдающегося строительного «бума». Производство цемента включает в себя различные технологические процессы, от добычи сырья до упаковки готовой продукции, и на каждом этапе этой цепочки возникают проблемы износа оборудования, которые сказываются как на себестоимости конечного продукта, так и на объёмах производства.

Износ в цементной промышленности проявляется как комбинированное воздействие таких факторов, как абразия, эрозия, коррозия, трение, давление, температурное воздействие, вследствие чего меняется форма, размеры и состояние частей оборудования. Решить задачи износа можно разными способами - от замены узлов до изменения технологических параметров на участке. Но, в большинстве случаев, наиболее технологичным и экономически обоснованным способом является восстановление оборудования и профилактическая наплавка материалами, устойчивыми к проявляющимся факторам износа.

В отдельных случаях экономически оправданным может быть полное изготовление новых узлов из износостойких плит. Износостойкие плиты, в свою очередь, представляют биметалл, в котором на основу наносится защитное покрытие методом наплавки. Так, на одном из цементных заводов Евроцемента, после замены двигателя на сепараторе на более мощный, возросла скорость подачи сырья, однако, вследствие резко увеличившегося износа и участившихся простоев на ремонты, ожидаемого роста производительности достигнуто не было. После изготовления корпуса сепаратора из износостойких плит простои сократились до уровня прежде принятых профилактических норм, а стоимость ремонтных работ снизилась в несколько раз по сравнению с прежними.

Износостойкие листы, из которых был изготовлен корпус сепаратора, представляют собой биметаллические плиты, основой которых является низкоуглеродистая сталь с нанесенным защитным покрытием, которое может быть выполнено:

- роботизированной наплавкой порошковой самозащитной проволокой;

- порошковым напылением с последующим проплавлением.

При роботизированной наплавке осуществляется контроль скорости охлаждения, позволяющий получить заданную кристаллическую структуру и форму кристаллов. Именно контроль скорости охлаждения позволяет добиться роста кристаллов, в хромо-никелевой матрице, перпендикулярно основе и направлению вектора износа.

Вследствие сильной анизотропии кристаллической решетки, вершины кристаллов карбидов максимально устойчивы к абразивному износу. Неравномерное распределение карбидов при неконтролируемой температуре нагрева-охлаждения, вдобавок ко всему, ведет к неравномерному распределению кристаллов карбидов, хаотично ориентированных в матрице, имеющих непостоянные размеры. Это, в свою очередь, приводит к их быстрому выкрашиванию из матрицы, снижая устойчивость к абразивному износу. Специальная волнообразная форма наплавки, как показала практика, даёт дополнительную устойчивость примерно на 35%.

Существуют задачи, которые решить при помощи готовых специально наплавленных листов не возможно, из-за геометрически сложных форм, небольших участков, подвергающихся износу и т.д. Для этих случаев российскими и зарубежными производителями выпускаются проволоки для наплавки, электроды для наплавки и шнуровые припои, устойчивые к различным видам износа.

Данные технологии позволяют производить наплавку на многие узлы цементного производства: зубья валковой дробилки, молотки, пластины, зубья шестеренок и конструктивные элементы питателей. Прежние разработки, не учитывавшие таких факторов, как потери металла на шлакообразования, перемешивание в сварочной ванне основного и наплавленного материала, высокого тепловложения, приводящего к охрупчиванию материала основы, теряют сегодня свою актуальность. Развитие нанотехнологий на основе взаимодействия разных научных отраслей (металловедения, кристаллографии, физической и коллоидной химии и пр.) предлагают новые решения, которые при их умелом внедрении, позволяют значительно сократить простои оборудования на время ремонтов, сократить затраты на закупку новых узлов, продлив срок службы старых, в кооперации с новыми системами АСУТП произвести модернизацию устаревшего производства до современных стандартов, решая еще одну проблему износа оборудования, но уже не физического, а морального.

И сварочные технологии сегодняшнего дня – это не только путь к снижению издержек производства, а еще и один из ключей в модернизации не только цементной промышленности, но и многих отраслей промышленности России.

Библиографические ссылки

1. Родин К.М. Практическая кристаллография. МИСИС,2005.-488с.
2. Балакаев А.А. Плиты CDP – надежный метод увеличения межсервисного периода работы оборудования составных цехов. Castolin Eutectic, 2013.
3. Литвинов А.А. Применение технологий Castolin в цементной промышленности, Мир Цемента