Чугун — сплав железа и углерода (содержание превышает 2,11-2,14%), в состав которого входят примеси: кремний (не более 3%), марганец (до 1%), сера, фосфор и легирующие добавки: хром, никель, ванадий, алюминий, магний и другие. Без специальных добавок и термической обработки чугун обладает низкими прочностью, твердостью и пластичностью.
Углерод может присутствовать в сплаве в виде цеменита и графита. В зависимости от доли данных веществ в составе, можно выделить несколько видов чугуна.
Некоторые из них поддаются обработке методом сваривания, другие — нет. Для каждого вида сплавов существует определенные марки электродов. Далее мы рассмотрим сварка какого чугуна электродами выполняется в различных ситуациях.
Белый чугун характеризуется тем, что весь углерод присутствует в сплаве в виде цеменита. Этот вид обладает высокой твердостью, не подлежит обработке режущим инструментом.
Большая часть или весь углерод присутствуют в сером чугуне в виде графита. Данный вид хорошо поддается обработке; обладает высокими литейными свойствами, благодаря которым активно используется в качестве материала для литья. Сварка серого чугуна электродом ОЗЧ-2 выполняется постоянным током обратной полярностью.
Также для данного вида предназначены марки ОЗЧ-4 и ОЗЧ-6, ОЗЖН-2, МНЧ-2.
Ковкий чугун является результатом отливки и термообработки белого чугуна с образованием хлопьевидного графита; используется при производстве автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Электроды, предназначенные для работы с ковким сплавом: ОЗЧ-2 и 6, МНЧ-2, ЦЧ-4. Сваривание осуществляется постоянным током, полярность при сварке чугуна — обратная.
- В половинчатом чугуне углерод присутствует в двух видах: графит и цеменит; применяется при изготовлении деталей, эксплуатирующихся в условиях повышенной износостойкости.
- Высокопрочный чугун содержит шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации; используется для производства ответственных деталей в машиностроении, а также для нефте- и газопроводов, труб водоснабжения.
- В статье мы рассмотрим, как варить электродами по чугуну в зависимости от применяемого способа соединения.
Сложности при сварке чугуна
Прежде чем, приступать к работе исполнителю необходимо учесть особенности сварки чугуна электродами. Данные специфические черты обусловлены уникальными свойствами чугуна.
Одним из главных недостатков чугуна является плохая свариваемость, которая обусловлена следующими факторами:
- плохая соединяемость чугуна методом сварки объясняется его химической структурой и свойствами;
На фото: пора в сварочном валике - различные элементы, в частности кремний, окисляются в сварочной ванне, что приводит к образованию оксидов. Тугоплавкость этих оксидов приводит к появлению непроваренных участков;
- быстрое охлаждение соединения и околошовной зоны приводит к образованию участков цеменита, отличающегося повышенной твердостью. Данные участки сложно поддаются механической обработке;
- чугун характеризуется высокой жидкотекучестью, что затрудняет удержание расплавленного металла в ванне и осложняет формирование шва;
- неравномерный нагрев и охлаждение хрупкого чугуна с большой вероятностью может привести к появлению трещин;
- расплавленный чугун склонен к выделению газов из-за чего в шве могут образоваться поры.
Несмотря на данные трудности и особенности, исполнителю любого уровня по силам получить качественное и надежное соединение. Для этого необходимо верно подобрать расходные материалы. О том, какие электроды для сварки чугуна выбрать мы расскажем далее.
Подготовка чугуна к сварке
Трещины, имеющие на поверхности изделий, нужно разделать на всю длину с достаточным для качественной проварки углом разделки и засверлить по краям. Если трещины не засверлены, то их необходимо вырезать, а концы трещины можно закруглить.
Рабочую зону следует очистить от посторонних включений с помощью болгарки, металлической щетки или наждачной бумаги. Зачистку также можно произвести пескоструйным способом. Масло удаляется с помощью растворителей. Сильные загрязнения рекомендуется удалять пламенем горелки.
Способы сварки чугуна
Выделяют три метода сварки чугуна, в зависимости от температуры предварительного подогрева изделий:
Горячая сварка является основным и наиболее «правильным» способом. Перед свариванием заготовки прогревают до температуры в 600-650°C.
Полугорячая сварка подразумевает нагревание чугунных деталей до температуры 300-350°C.
Холодная сварка не предусматривает нагрев рабочих изделий.
Применяя различные виды сварки чугуна — виды электродов при этом также разнятся. Независимо от выбранного исполнителем способа, следует четко следовать правилам и рекомендациям. Тому, как правильно варить чугун электродами различного вида и посвящена данная статья.
[ads-pc-2][ads-mob-2]
Холодная сварка чугуна специальными электродами
Электроды сварочные МНЧ-2.
Холодная сварка проста и удобна в исполнении. Соединение осуществляется с применением специальных электродов, содержащих никель и/или медь. Существует достаточно много специальных стержней подобного типа. Наиболее популярными марками, изготовленными отечественными производителями, являются:
- основу электродов ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 составляет медный стержень, покрытый обмазкой, в состав которой входит железный порошок;
- никелевые и железно-никелевые расходники ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, с помощью которых проводится сварка чугуна постоянным током.
- железно-медно-никелевые МНЧ-2. Сварка чугуна электродами мнч 2 позволяет получить высокотехнологичный шов, обладающий коррозионностойкостью в жидких агрессивных средах и горячих газах. Данная марка обладает достаточно высокой стоимостью, поэтому используется, в основном, при реализации ответственных работ и в тех случаях, когда к соединению предъявляются жесткие требования относительно качества.
Видео
Или посмотрите презентацию холодной сварки чугуна электродом Zeller 855. Это действительно очень хорошие электроды, но дорого стоят и трудно купить.
О том, как варить чугун электродами по чугуну, будет рассказано далее.
Основные принципы. Сварка электродами по чугуну может выполняться в вертикальном и нижнем пространственных положениях. При этом применяется постоянный ток. Существует также ещё одно правило — стараться придерживаться небольшого проплавления основного металла. Для этого необходимо использовать небольшие величины тока, стержни малого диаметра и короткие швы. После наложения каждого шва следует делать перерыв, чтобы охладить деталь до 50-60°С.
Сварка всеми перечисленными марками электродов выполняется с помощью постоянного тока. Чтобы определить, какой полярностью варить чугун, следует ознакомиться с техническими характеристиками расходников, все марки которых у нас собраны на соответствующей странице.
Сварка чугуна простыми электродами (по стали)
Сваривание чугуна обычными стальными электродами не обеспечивает хорошего качества шва. Применяются расходники подобного типа ввиду их доступности и небольшой стоимости. Чтобы уменьшить отрицательные последствия применения стальных электродов, необходимо использовать специальные прутки ЦЧ-4. Эта марка является одной из самых популярных и востребованных у сварщиков.
Поэтому важно знать, как правильно варить чугун электродами ЦЧ-4. Данная марка предназначена для наплавки первых плакирующих слоев с последующим продолжением сварочного процесса обычными материалами (на картинке). Кроме этого, ЦЧ-4 подойдут как для горячей, так и для холодной сварки чугуна, заделки дефектов и соединения стали с чугуном.
Что касается УОНИ. Часто исполнители задаются вопросом про электроды УОНИ, можно ли варить чугун данной маркой. Следует отметить, что обычные электроды можно использовать только при заварке небольших дефектов в неответственных конструкциях. Так как качество соединения не будет отличаться высоким уровнем. Чтобы получить более или менее удовлетворительное качество, следует соблюдать те же правила, что и при сварке специальными электродами. Еще один эффективный способ повысить качество соединения — небольшой предварительный нагрев до 150-200°C и медленное охлаждение.
Сварочные электроды «УОНИ-13/55» в упаковке.
При сваривании чугуна электродами общего назначения самым слабым местом является — околошовная зона у границы сплавления. Данная зона характеризуется хрупкостью и наличием трещин. Эти дефекты часто приводят к отслаиванию наплавленного слоя от основного металла. Чтобы этого избежать, необходимо использовать стальные шпильки или болты.
Шпильки имеют резьбу и ввертываются в свариваемую поверхность. Из размеры зависят от толщины рабочего изделия. Существуют рекомендации относительно размеров шпилек:
- диаметр должен составлять 0,3-0,4 толщины детали, но не более 12 мм;
- глубина ввертывания — 1,5 диаметра шпильки, но не больше половины толщины свариваемых изделий;
- высота выступающей части шпильки — 0,75-1,2 ее диаметра.
Шпильки располагаются в скошенные кромки деталей в шахматном порядке на расстоянии в 4-6 диаметра.
Выступающие части шпилек обвариваются по периметру, постепенно заполняя шов. В первую очередь осуществляется сварка всех шпилек кольцевыми швами с помощью электродов, диаметр которых составляет 3 мм.
Применяется напряжение малой величины. Сваривание производится вразброс, чтобы избежать сильного перегрева.
После вокруг места сварки накладывают кольцевые швы, пока вся поверхность не будет покрыта слоем наплавленного металла.
Мы надеемся, что приведение здесь вышеперечисленных правил и рекомендаций позволит сориентироваться, как варить электродами правильно по чугуну, и успешно выполнить работы.
[ads-pc-3][ads-mob-3]
Сварка чугуна неплавящимися электродами
Чугун можно сваривать различными видами неплавящихся электродов: вольфрамовые, угольные или графитовые. Литые чугунные или специальные присадочные прутки, содержащие никель, алюминий, меди и другие металлы, используются в качестве присадочного материала. Для защиты сварочной зоны применяются инертные газы, чаще всего, аргон или флюсы, основным компонентом которого является бура. Наибольшей популярностью пользуется технология AC TIG — сварка вольфрамовым электродом с применением переменного тока в среде аргона.
Сварка чугуна покрытыми электродами
Чугунные электроды — специальные материалы для исправления дефектов чугунного литья, которые представляют собой литые круглые прутки с покрытием различного состава. В большинстве случаев соединение осуществляется на постоянном токе, но возможно и использование переменного. Величина тока определяется из расчета 50-60 А на 1 мм. электрода.
Качество шва, полученного в результате холодной сварки чугунными электродами, отличается неоднородностью. Поэтому следует выполнять полугорячее сваривание.
- Как правильно варить чугун электродами, видео представлено далее.
- Ознакомившись со всем спектром информации, исполнитель сможет выбрать лучший электрод по чугуну.
Электроды для наплавки чугуна
- МНЧ-2;
- ОЗЖН;
- ОЗЧ-2;
- ЦЧ-4.
Наплавка чугуна электродами т 590 также гарантирует получение качественного соединения. Данная марка широко применяется в различных сферах деятельности, для работы с разными конструкциями и деталями. Доступная цена стержней Т-590 делает эти расходники такими популярными у мастеров сварочного дела.
Более подробная информация представлена в статье «Наплавка металла: электродом и другие».
Данная статья поможет каждому исполнителю выяснить, какие лучшие электроды по чугуну.
Сварка чугуна в домашних условиях
Сварка чугуна требует другого технологического подхода. Это связано с химическими особенностями металла, что влияет на его обработку и, в частности, на сварку.
В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов.
Особенности материала
Чугун по своему составу — соединение элементов железа и некоторого количества углерода. Но, в сравнение со сталью, последнего в нем свыше 2,14 %.
В зависимости от составов чугуны бывают белые и серые.
Белый чугун по своей сути полуфабрикат и используется для производства ковкого металла. Он очень хрупкий и изделия из него не производят.
Серый вид этого металла чаще всего применяют в промышленности и изготовлении различных вещей.
Также есть ковкие и высокопрочные чугуны.
В чем особенности этого материала в сварочных работах? Главное — это трудности с получением качественного шва, связанные со следующими проблемами.
- Чугун в силу своей неоднородной структуры склонен к растрескиванию в месте сваривания. Это связано с воздействием на него высокой температуры дуги, что приводит к его отбеливанию и изменению состава в месте варки (высокая температура плюс быстрое остывание).
- Вследствие высокотемпературного влияния электрической дуги происходит выгорание части углерода в составе металла, как следствие — в сварном шве образуются поры. Это не добавляет прочности такому соединению и качество значительно ухудшается.
- При расплавлении чугун очень текуч, что не позволяет сформировать правильный шов. Чем выше процентный состав углерода, тем текучесть будет выше.
- Также при сварке могут образовываться окиси в составе шва, которые тоже не упрочняют соединение. К тому же, окислы более тугоплавки.
Такие особенности значительно затрудняют сварочные работы по чугуну. Главная сложность — это непредсказуемость результата в итоге сварки. Чаще всего образовываются трещины на поверхности уже во время остывания металла.
Самым плохим чугуном для сварки является темно-серого или черного цвета (высокая вместимость графита). Такие виды лучше всего не варить в домашних условиях, в большинстве случаев это приведет к растрескиванию шва и самой детали.
Определить такие виды металла можно проведя рукой по излому. При большой вместимости графитов чугун «мажется».
Но, несмотря на трудности, сварное соединение все-таки возможно. Как проводиться сварка чугуна?
Способы сварки
Способ сваривания такого металла, как чугун, зависит от того, как его подготовить к процессу. Зависимо от этого различают «холодный» способ (без предварительного подогрева поверхности) и «горячий» (с предварительным нагревом детали).
Холодный способ сварки
Сваривание чугунных деталей холодным способом более простое, но нужно использовать специально предназначенные для этой сварки электроды.
Если пользоваться обычными (стальными) электродами без предварительного нагрева, то в сварном шве образуется металл в виде высокоуглеродистой стали с элементами, входящими в состав чугуна (серы, фосфора, марганца и прочих).
К тому же, такой шов нельзя зачищать, ввиду его высокой способности к растрескиванию. Слишком быстрое остывание приведет к образованию белого чугуна в месте рядом со швом. Металл станет твердым и очень хрупким.
Холодное сваривание проводят электродами небольшого диаметра и на малом токе.
Чаще всего такой способ целесообразно использовать при небольших объемах работ и невозможности сделать подогрев деталей.
Холодную сварку чугунных деталей можно проводить стальным электродом только в том случае, если швы не будут испытывать нагрузки на растяжение. Чаще всего используются медно-никелевые электроды, или же имеющие в своем составе медь и железо.
Горячий способ
Использование такого метода сваривания чугуна более целесообразно в домашних условиях. При подогреве сварочный шов более качественный, так как отсутствую процессы отбеливания металла и его закалки.
- Горячий способ может быть местным или общим (частичный прогрев или полностью всей детали).
- Для нагревания стоит использовать печь, где деталь будет равномерно прогреваться со всех сторон.
- Также различают варианты прогрева в зависимости от температурного показателя
- Горячий — от 500 до 600 градусов.
- Полугорячий — от 300 до 400.
- Теплый — от 150 до 200.
Вся технология заключается в нагревании детали до необходимых температур перед свариванием и медленном охлаждении после завершения процесса.
Нагрев не должен превышать показатель 600-650 градусов. Иначе это приведет к изменению в структуре чугуна. Также нужно соблюдать неспешное нагревание, выдерживая скорость в 150 градусов в час.
Охлаждение тоже происходит неспешно. Лучше всего — поместить деталь в печь, в которой происходило нагревание, где и будет происходить остывание вместе с ней.
Как варить чугун
В работе с чугуном, как и с другим металлом, можно выделить два основных пункта: подготовка деталей и собственно сама сварка.
Подготовительные работы
Требования к предварительной подготовке при сварочных работах по чугуну намного выше, чем в стали.
- Во-первых, структура чугуна может привести к разрастанию повреждений.
- Во-вторых, пористость способствует проникновению загрязнения глубже в металл. Настоящая головная боль по очистке чугуна от машинного масла, которое очень глубоко проникает в поверхность.
Деталь требуется хорошо зачистить
Очищают поверхности чугунных деталей с помощью щетки по металлу и наждачной бумагой, тщательно устраняя все загрязнения и ржавчину. Можно воспользоваться болгаркой со специальной насадкой с металлическим ворсом.
При наличии машинного масла его нужно удалить, используя растворитель.
Также потребуется зачистка всех неровностей, поверхности должны быть ровными и гладкими.
По краям свариваемых деталей или трещин нужно сделать фаску. Кромки при этом скашивают, пользуясь подходящим инструментом.
При этом стоит помнить о хрупкости металла. Если края скругляют зубилом, то это делают очень тонкими слоями, постепенно. Толщина стружки должна быть не более 1 миллиметра.
Вокруг будущего соединения, на ширину в 20-30 мм, все зачищают до блеска металла.
После подготовки переходят к свариванию. Как заварить чугун используя основные методы в домашней мастерской?
Сваривание без подогрева
Сварка чугуна электродом в домашних условиях холодным способом возможна только при правильном подборе материалов. Чем варить чугун? Сегодня существует много видов различных расходников для сваривания практически любых металлов.
Лучше всего использовать электроды, в составе которых есть медь или никель. С последним углерод не вступает в соединения, что не приводит к образованию белого чугуна в шве. При этом сам шов не будет иметь слишком высокую твердость и легко зачищается и поддается любой обработке.
Такими же свойствами обладает и медь.
Чаще всего распространены железно-никелевые, железно-медно-никелевые электроды. С производителей можно обратить внимание на расходники от компании ESAB.
Режим сварки (сила тока и полярность), обычно указывается на упаковке с самими электродами.
Варка происходит в несколько этапов. После наложения каждого шва, ему дает остыть, после чего возобновляют работу.
Главное — это не пережигать металл, а как бы наплавлять расплав на свариваемую поверхность.
Для более качественной сварки лучше использовать горячий способ.
Сварка с нагревом
Главной проблемой при сваривании чугунных деталей является перепад температуры. Слишком большой нагрев с последующим охлаждением приводят к растрескиванию. Чтобы свести этот фактор к нулю, используют предварительное прогревание деталей равномерно по поверхности металла.
Итак, как варить чугун электросваркой с предварительным нагреванием?
- Поверхности заготовок или детали тщательно очищают от любого загрязнения.
- Если нужно заварить сквозные пробоины или трещины, то для предотвращения вытекания расплава используют специальные формы. Их изготавливают из графитовых пластин.
- Нагрев деталей в промышленных условиях производят в специальных индукционных нагревателях, дома для этой цели подойдет печь. Температуру нагрева определяют зависимо от массивности и толщины чугуна (от 300 до 600 градусов).
- Используя нужные электроды, выставляют соответствующую силу тока (сварка чугуна происходит на большей мощности, чем при варке стали).
- Нужно также настроить аппарат на постоянный ток при прямой полярности (кабель держателя ставят на минус, а массу — на плюс).
- Во время ведения шва нужно, чтобы сварочная ванна была достаточно заполнена расплавом, при этом его как бы перемешивают кончиком электрода.
- После завершения варки нужно обеспечить медленное остывание. Лучше всего сваренные детали засыпать теплоизолирующим материалом (древесным углем или сухим песком), также можно оставить чугун в остывающей печи, которую использовали для нагрева. Остывание зависит от массивности, слишком большие детали могут остывать до 5 суток (в промышленных объемах).
Горячий способ варки чугунных соединений более трудоемкий и ответственный, но его использование позволяет получить на выходе качественный шов без дефектов.
Сварка инвертором чугуна — довольно сложный процесс. Требуется тщательная подготовка самих деталей и внимательный подбор расходных материалов. Особенно важно, какими электродами осуществляется соединение при холодной сварке.
А что вы думаете по этому поводу? Есть ли у Вас опыт сваривания чугунных деталей электросваркой в домашних условиях? Какими приемами вы пользовались при этом? Ваш опыт важен для нас. Оставьте свои комментарии к этому материалу.
Как грамотно заварить чугун электросваркой
Когда нужно приварить две стальные детали друг к другу, то домашний мастер сразу принимается за работу. Другое дело, если вопрос идет о чугуне. Тут без предварительной подготовки не обойдешься. Далее разбираемся, как заварить чугун – рассмотрим все особенности сварки этого металла электродами в домашних условиях.
Соединение чугунных блоков Источник websvarka.ru
Особенности сварки чугуна
Сразу необходимо оговориться, что не любой чугун можно заварить. Дело в том, что этот металл состоит из сплава железа с углеродом. А последнего содержится аж целых 2,14%. Именно это обстоятельство и мешает качественному соединению.
Весь чугун делят на белый и серый. У первого на изломе виден белый цвет. А углерод в нем метастабилен и проявляется в виде цементита. Это обстоятельство выступает решающим в отношении обработки этого металла. Сварка совершенно невозможна. А из-за повышенной хрупкости, разрешается только шлифовка.
На изломе у серого чугуна проступает серебристый оттенок. Углерод в нем перешел в стабильную фазу и проявляется в виде графита. И это состояние позволяет проводить сварочные работы. Остается определиться, чем варить чугун и как.
Железо с большим количеством стабильного углерода в виде графита сваривать можно и даже нужно. Ведь необходимо же проводить ремонт деталей из чугуна, на которых образовались дефекты. Но характеристики у металла настолько специфические, что при работе с ним не избежать серьезных трудностей.
Сварочный процесс Источник svarkaspec.ru
Вот список того, с чем можно столкнуться при сварке чугуна:
- Если при работе чугун слишком быстро охлаждается, то его поверхность из серой превращается в белую. Со всеми вытекающими последствиями.
- При неправильном выборе режима температур в районе шва появляются трещины из-за перекалки сплава.
- Если не бороться с активным выделением газа, то шов покроется порами.
- Формированию шва мешает высокая текучесть чугуна.
- Если в зоне сварки позволить окисляться кремнию, то это приведет к появлению непроваренных участков.
Но учитывая все трудности, были разработаны технологии, позволяющие получать предельно качественные швы на поверхности чугуна. Необходимо только правильно подобрать метод воздействия на металл. А также провести предварительную подготовку и придерживаться всех нюансов методики.
Способы сварки чугуна
Для получения добротного шва на чугун воздействуют двумя способами. Существует такое понятие, как горячая сварка. Для нее необходимо прогреть металл до 650 °C. Такой температурный режим позволяет избежать появления трещин в районе шва.
Горячая сварка чугунной конструкции Источник stellastroy.ru
Но такие температуры возможно получить только в промышленных цехах. Поэтому в домашних условиях применяют полугорячую сварку. И чугун греют только до плюс 350 °C. В обоих случаях необходимо следить, чтобы температура шва и остальной поверхности повышалась равномерно. А самые большие проблемы связаны с правильным охлаждением металла.
Но все домашние умельцы практикуют второй способ, который называют сваркой по-холодному. Для него нет необходимости греть заготовку. А всю работу выполняют только специальными электродами. Но этого для качественного шва мало. Прежде нужно грамотно подготовить поверхность, а при сварке строго придерживаться технологической карты.
В этом видео наглядно о том, как варить чугун электросваркой:
Подготовка
Место будущей сварки тщательно зачищается. Для этого лучше взять болгарку с лепестковым кругом. При этом нужно следить, чтобы все кромки не имели острых углов. У рабочей поверхности должна быть только сферическая форма.
Далее необходимо провести обезжиривание. Для этого подойдет любой бензин или растворитель. Главное обеспечить полную нейтрализацию окисленного металла.
Отдельно нужно сказать о шпильках. Они являются опорными элементами и часто применяются для создания качественного соединения. Например, если нужно заварить трещину на поверхности чугунной детали, то после зачистки, на ее концах высверливаются отверстия. В них вставляются стальные шпильки.
Размер элемента имеет строгий регламент. Его диаметр не может быть больше 40 % от толщины чугунной поверхности. Выступать над плоскостью шпилька должна не более, чем 4-6 мм. А их количество ограничивается размерами трещины. Ведь расстояние между двумя шпильками не должно превышать шести их диаметров.
Сварка чугуна по шпилькам Источник cf2.ppt-online.org
После подготовки поверхности, прежде, чем сваривать чугун, уделяют внимание выбору электродов. Обычные (для стали) проделают еще большую дыру. Поэтому необходимы только те, которые имеют правильное напыление, позволяющее в нужном русле воздействовать на прихотливый чугун.
Подойдут электроды, содержащие медь, хром или никель. И самые распространенные из них: ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1 и МНЧ-2. Причем нужно проследить, чтобы их диаметр не отклонялся от 3 мм.
Процесс сварки
Когда куплены все расходные материалы, будет полезным прочитать инструкции на упаковках. Там указываются полезные сведения. От режима использования до необходимого количества электродов на определенный размер шва.
А для сварки по-холодному в домашних условиях есть основные правила:
- Выбирается обратная полярность подключения.
- Сварочный аппарат ставится на минимальную мощность.
- Не нужно делать непрерывный шов длиннее 5 см.
- Чтобы металл не перегревался, перерывы в работе делают, как можно чаще.
- Первый слой, а также последний обязательно проковывают молотком, но с самым малым усилием.
Разберем, как варить чугун на конкретных примерах.
Холодная сварка чугуна электродом Источник pp.userapi.com
По шпилькам
Шпильки устанавливаются в подготовленные отверстия. Электродом, слой за слоем, вокруг каждого вспомогательного элемента наваривается металл. В конце концом шпилька полностью закрывается наплавом.
Чтобы не превышать температуру поверхности свыше 80 °C, делаются перерывы. А лучше комбинировать их с переходами между шпильками. Немного отработав на одной, на время ее оставляют и переходят к следующей. Так и двигаются по кругу с небольшими паузами.
Когда все шпильки скрываются под наплавами, делается завершающий шов. Он соединяет весь наваренный металл между собой.
Многослойный
Проверяются фаски. Они должны быть сферической формы, без острых выступов. Двигаясь от одного края к другому, наплавляется первый шов. Пока он не остыл, его в легкую проковывают молотком. Затем ему дают остыть.
Если возможно, деталь переворачивают на другую сторону. С тыла наносится аналогичный слой металла, который также проковывается. Деталь возвращается в исходное положение, и уже теперь слой за слоем, наплавами закрывается весь дефект. Не забывая легонько проковывать каждый наваренный шов, а также делать перерывы, чтобы не перегреть металл.
В этом видеоролике показано, чем заварить чугун:
Коротко о главном
Если появилась трещина на чугунной детали, а дома есть доступ к инвертору, то можно считать, что одна треть дела сделана. Остается правильно подобрать электроды и выбрать один из способов ремонта.
Будет ли шов накладываться на шпильки или наплавляться слой за слоем, существенной разницы не играет. Главное строго соблюдать технологию и не дать металлу перегреться. И если все условия соблюдены, то домашний ремонт ничем не уступит, сделанному в мастерской.
Сварка чугуна: особенности, холодный и горячий способы, технология процесса
Сварка чугунных сплавов делается несколькими методами. Каждый из них выбирается как баланс между стоимостью и сложностью работ и прочностью, которая требуется от шва. Это вызвано физическими особенностями чугунных материалов, которые резко отличаются от подавляющей части остальных сплавов и металлов.
Особенности сварки чугуна
Чугун – это железный сплав с большим содержанием углерода. Углерод придает стальным сплавам твердость, при содержании его свыше 2,14% получаемый сплав уже является чугуном.
Поскольку углерод не является металлом, он не может образовать с железом кристаллических решеток и присутствует в виде вкраплений графита различных форм или входит с железом в химическую связь.
Из-за графита чугун имеет пористую структуру, насыщается газами и впитывает масло.
При сварке чугуна проблемы начинаются сразу после образования шва. При остывании, особенно быстром, легко возникают трещины, вызванные закалкой и сильными напряжениями в металле.
Образуется карбид железа (цементит), чугун “отбеливается”, получает высокую твердость и хрупкость.
Поэтому после сварки необходимо поддерживать температуру 200-300°C, постепенно снижая ее, чтобы избежать образования цементита.
Помогает также введение никеля в материал шва. Он смешивается с железом в любых соотношениях. При этом не образуется карбидов и повышения твердости, что позволяет избежать трещин. Можно использовать для этих целей медь, но она не обеспечивает такой однородности шва, как никель.
Сравнительно невысокая температура плавления чугуна (от 1200 до 1250 градусов) приводит к его высокой текучести и ограничивает положения сварки – особенно сложно варить потолочные швы. Кроме того, повышено газообразование, которое продолжается даже при остывании шва.
Так называемый “горелый” чугун (бывший длительное время под действием высоких температур) сваривать невозможно из-за появления окислов кремния и углерода. Вообще чугунные детали предпочтительно менять и при использовании не допускать их разрушения.
Основные трудности при сварке чугуна:
- образование трещин при остывании шва;
- сильное повышение твердости в области шва;
- выделение газов создает пористость шва;
- текучесть ванны усложняет технологию.
Подготовка чугуна к сварке
Перед сваркой, особенно ответственных деталей, необходимо произвести подготовку металла. Для этого выполняется перечень работ:
- очистка от грязи и масла для всех видов сварки;
- разделка кромок для всех видов сварки;
- установка шпилек для холодной сварки (при повышенных требованиях к прочности);
- прогрев деталей для горячей сварки;
- формовка ванны для горячей сварки.
Особенно тщательно следует удалять масло, применяя растворители или отжиг горелкой.
При разделке кромок необходимо выпилить все трещины. Если будут устанавливаться шпильки, то разделку кромок следует выполнить под углом. В кромках засверливают отверстия, нарезают резьбу и завинчивают стальные шпильки, по крайней мере, на два-три “калибра” (отношение длины к диаметру). Внешние концы шпилек должны допускать их проварку между собой.
Подготовительный нагрев деталей при горячей сварке производят постепенно, на 100-150 градусов в час. Так же медленно выполняют и охлаждение, подогревая детали с уменьшением температуры.
Варианты сварки чугуна и их краткие характеристики
В зависимости от требований к прочности и характера повреждений чугунных деталей применяют один из нескольких способов сварки.
Горячая сварка
Горячую сварку применяют в тех случаях, когда необходимо получить высокую обрабатываемость шва и близость его состава и структуры к остальной массе чугуна.
Свариваемые части подготавливают, как описано выше, и прогревают до температуры 700°C. При необходимости перед нагревом устраивают форму из материалов, применяемых в литейном деле.
Это требуется для сквозных и краевых (отколотых) повреждений. Шлифованные поверхности и резьбы следует защитить глиной.
Горячую сварку применяют для изделий большой массы в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. Тепло для ванны получают либо от электрической дуги, либо от газовой горелки. Горячая сварка отличается от других видов самым большим объемом ванны (до 0.5-1 дм. куб.). Это требует устанавливать заготовки только в нижнее положение.
Присадочный материал для горячей сварки – чугунные электроды увеличенного диаметра (от 8 мм и более) или порошковая проволока.
Полугорячая сварка
Полугорячая сварка чугуна производится аналогично описанной выше горячей, но температура предварительного подогрева здесь ниже, около 300-350°C. Это способствует понижению скорости остывания металла после сварки.
При полугорячей сварке меньше степень “отбеливания” чугуна по сравнению с горячим способом, что способствует и меньшей опасности возникновения трещин. Кроме того, требуется меньше энергии на подогрев деталей.
Полугорячую сварку делают малоуглеродистыми стальными электродами с легирующими добавками или автогеном, добавляя для присадки чугунный пруток.
Холодная сварка
Наиболее часто для небольших повреждений применяется холодная сварка. Слово “холодная” здесь означает то, что предварительный подогрев свариваемых частей не производится.
Это значительно упрощает процесс, хотя и не позволяет получить качества шва, достижимого при горячем способе. Но для мелких дефектов на ненагруженных деталях – корпусах механизмов, крышках и т. д.
– данный способ вполне оправдан.
Для деталей, несущих нагрузку, можно применить усиление шпильками из стали, которые завариваются с внешней стороны и затем закрываются верхним швом. При холодной сварке стремятся как можно меньше нагревать металл и применяют стальные электроды небольшой толщины (3-5 мм).
Для снижения нагрева применяют постоянный ток, а электрод подключают к плюсу аппарата (обратная полярность). Материал электродов должен содержать как можно меньше углерода. Но и без этого в шве образуется тонкий слой белого чугуна.
Избавиться от него не помогает даже продолжительный отжиг.
Хорошие результаты дает применение никеля или монель-металла (никель 70%, медь 20%) в сварочных электродах, но этот способ дорог. Его следует применять в тех случаях, когда требуется последующее точение, шлифование или фрезерование детали. Но необходимо учесть, что механическая прочность “никелированного” чугуна снижается.
Основные способы сварки чугуна
Серый чугун можно варить несколькими способами. Чаще всего это дуговая сварка стальными или специальными электродами. Эти способы относятся к холодному методу сварки.
Ручная дуговая сварка плавящимися электродами
Самые мелкие повреждения чугунных деталей можно заварить обычными стальными электродами 3 мм с тонкой обмазкой. Перед сваркой очищают швы и выпиливают или вырубают трещины. Сварка ведется небольшим током 80-120 ампер.
| Повреждения | Электроды | Дополнительно |
| Мелкие | Стальные | Поковка шва молотком |
| Средние | Медные | |
| Крупные | Медные и никелевые | Усиление шпильками |
Если требуется повысить качество шва при дуговом способе, то вместо трансформатора берется инвертор, так как он позволяет работать на постоянном токе. Это дает кое-какие дополнительные возможности, указанные в таблице ниже.
| Полярность | Деталь | Электрод | Особенности |
| Прямая | Плюс | Минус | Увеличение нагрева детали. Небольшой расход электродов |
| Обратная | Минус | Плюс | Умеренный нагрев детали. Большой расход электродов |
Причина такой разницы в физике процесса: положительный электрод сильно бомбардируется тяжелыми отрицательными ионами, что дает дополнительную энергию в общем балансе выделения тепла. Разница в температуре может достигать 700°C. В общем, за возможность избегать перегрева чугуна при электродуговой сварке приходится платить некоторую цену: тратить лишние электроды.
Применение трансформатора лишает сварщика возможности прогревать электроды разными способами, так как при переменном токе этой разницы нет – тепла выделяется поровну на каждом конце дуги. Кроме того, снижается стабильность дуги – на переменном токе она горит не все время.
Для уменьшения перегрева шва применяют движение электрода зигзагом или по кругу, как удобнее сварщику. Тепло при этом распределяется равномернее. Также полезно делить большие швы на меньшие участки, а в промежутках между выполнением участков давать остыть металлу до 80-50°C.
Чтобы повысить качество шва на чугуне, применяют электроды с добавлением меди, никеля или монель-металла (сплав меди с никелем). Наиболее простой и дешевый вариант: стальную проволоку Св-08 (Св-08А) обматывают медной проволокой и окунают в раствор силиката натрия (жидкое стекло). После высыхания обмазки можно варить.
Газовая сварка
Газ или электричество для сварки – это лишь способ нагрева, подвода энергии к сварочной ванне. Но из-за разницы в физике и химии этих процессов могут появиться технологические отличия.
При сварке чугуна газом можно использовать ацетилен или пропан-бутановую смесь, но оба варианта с кислородом. Вместо электрода используется присадочная проволока из никеля или чугунный пруток.
Чтобы избежать окисления, можно использовать обмазку присадочного материала флюсами (на основе буры), но часто бывает достаточно использовать прогрев металла восстановительной частью факела горелки.
Горелкой следует постепенно прогревать место вокруг сварки. Определить подходящую температуру в области шва (200-350°C) поможет только опыт сварщика. Добившись ее, производят сварку участка. Затем постепенно отводят горелку, избегая резкого остывания. Разумеется, газа тут расходуется заметно больше, чем при сварке стали, но это при газосварке чугуна неизбежно, иначе пойдут трещины.
Аргонодуговая
Аргонодуговая сварка чугуна возможна, но это слишком дорогой вариант, не дающий никаких особенных преимуществ перед другими видами сварки. Чугун не нуждается в такой тщательной защите от окисления, как, например, алюминий. Если все же приходится варить чугун аргоном, то здесь следует соблюдать те же правила:
- избегать перегрева металла;
- постепенно прогревать место шва;
- постепенно охлаждать после сварки.
Все это приводит к большому расходу аргона. Поэтому для подогрева лучше использовать другие методы. Обычно это та же ацетиленовая горелка, что лишает смысла вообще варить аргоном. При сварке аргоном обычно используют неплавящиеся электроды или полуавтомат. В последнем случае его потребуется зарядить нужным типом проволоки, например, никелевой.
Иные варианты
Из прочих вариантов можно дополнить раздел о горячей сварке. Этот способ требует самого большого расхода энергии и подготовки форм для сварочной ванны большого объема.
После очистки места для шва вокруг этого места (и при необходимости) снизу делают перегородки из огнеупорной глины. Для форм также используют графитовые пластины. Снаружи форма защищается коробкой из листового железа: это гарантирует, что ванна не разольется.
Для предварительного нагрева и медленного охлаждения деталей используют печи (в старые времена для больших деталей использовали костер).
При холодной сварке больших деталей металл разделывается под углом 90 градусов, а в разделочные фаски вворачивают шпильки небольшой длины из малоуглеродистой стали. Верхние концы шпилек обеих половин шва обваривают между собой также сталью с малым содержанием углерода. Они придают шву значительную прочность. Сверху шов заваривают медным или медно-никелевым сплавом.
Загрузка...
