Электроды для сварки чугуна

Обновлено: 13.05.2024

Наряду со сталью чугун является основным конструкционным материалом. Однако в силу своего физико-химического состава он имеет массу особенностей, которые следует учитывать при сварке. Кроме того, типов чугуна несколько, что также необходимо брать во внимание при выборе сварочных расходников. Какие же бывают сварочные электроды по чугуну? Для начала рассмотрим специфические свойства.

Особенности чугуна

В отличие от стали чугун содержит в себе значительное количество углерода — от 2 до 6%, при этом СО2 находится в нем в свободном состоянии — в виде графита. Это обуславливает его уникальные характеристики — он чрезвычайно тверд, но при этом хрупок, обладает низкой пластичностью и вязкостью. Эти свойства сказываются при обработке и сварке металла. При неправильно выбранных параметрах, материалах и технике сварки существуют следующие риски:

• из-за наличия графита в металле могут образовываться трещины;
• углерод выгорает, что приводит к образованию пор в сварном шве;
• образуются тугоплавкие окислы, у которых температура плавления выше, чем у чугуна.

Кроме того, затруднения при сварке может вызвать и такое его свойство, как высокая жидкотекучесть, препятствующая образованию качественного шва.

Быстрое охлаждение серого чугуна после температуры нагрева более 750°С ведет к превращению графита в карбид железа — цементит. Сам чугун превращается из серого в белый. Такой чугун сварке не подлежит.

Марки электродов по чугуну

Указанные особенности требуют выбора специальных марок электродов. Они должны обеспечивать одинаковую концентрацию СО2 в основном и присадочном металле и их одинаковое время остывания. В состав электродов по чугуну часто входит медь (медно-никелевые, медно железные электроды), однако они могут быть и стальными, ферро-никелевыми или никелевыми. Тип покрытия стержня — основной, реже кислый. В ряду наиболее популярных марок, которые используются для сварки по чугуну, — МНЧ-2, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ОК 92.18, ОЗЖН-1. Часть из них универсальна по назначению, позволяет работать со всеми типами чугунов (кроме указанного выше белого), часть имеет более узкую специализацию (об этом — ниже).

Холодная сварка чугуна

Для холодного метода сварки тебуются специальные электроды. Сюда относят такие марки, как МНЧ-2 (хорошо сваривают детали в ответственных конструкциях) ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 (особенно эффективны при работе с тонкостенными изделиями), ЦЧ-4, а также ОЗЖН-1 (устранение серьезных дефектов).

Горячая сварка чугуна

Собственно «горячим» методом называется тот, при котором металл нагревается до температуры +500. + 600 °С, «полугорячим» - температура достигает +300 +400 °С, «теплым» - +200 °С. Наиболее часто для этого используются универсальные электроды марки ЦЧ-4, а также OK 92.18 («теплый» способ) и ОМЧ-1. Также в этом случае применяются электродные прутки марок УОНИИ, АНО, угольные и другие электроды.

Основные марки электродов по чугуну

Универсальные никелемедные электроды, позволяющие работать с любыми видами чугуна — ковким, серым и высокопрочным. Изделия этой марки специально разработаны для того, чтобы сварку можно было выполнять без предварительного прокаливания. Сердечник из монель-металла (большая часть — никель, 28,5% медь, также присутствуют железо и марганец) имеет специальное покрытие. Основное назначение: холодная сварка, наплавка, заварка дефектов литья. Сварка возможна в любых пространственных положениях кроме потолочного и сверху вниз, производится при постоянном токе обратной полярности. Помимо универсальности применения в ряду преимуществ:

• отсутствие в необходимости прокалки — незначительный подогрев требуется только при работе с толстыми изделиями;
• легкий поджиг, стабильное горение дуги, высокая скорость расплавления при сравнительно низкой температуре, легкое отделение шлаковой корки;
• отличное качество получаемого шва по прочности, пластичности, стойкости к коррозии;
• цветовая идентичность основного и наплавляемого металла;
• низкая твердость шва, благодаря чему при эксплуатации конструкции риски образования трещин в районе соединения минимальны.

Данная марка электродов по чугуну для электродуговой сварки повсеместно применяется при ремонте изношенных деталей в шестернях, насосах, редукторах, экскаваторных ковшах и других узлах и механизмах. Аналоги марки МНЧ-2 по международной классификации — электроды типа ENiCu-B.

Важно. Если осуществляется многослойная наплавка, валик необходимо постепенно охлаждать до температуры 60 °С и проковывать легкими ударами молотка. Таким образом снижается внутреннее напряжение в структуре металла и снижаются риски появления в околошовной зоне трещин. Длина самого сварочного валика — от 30 до 50 мм.

По своим свойствам эти электроды с основным покрытием практически так же универсальны, как и марка МНЧ-2 — с ними можно выполнять сварку чугунов любого вида. Электроды позволяют получить шов повышенной износостойкости (что важно, если эксплуатация изделия предусматривает постоянное трение металла о металл), а также высокую технологичность при обработке резанием и высокую стойкость к ударным нагрузкам. Для сварки и наплавки используется ток обратной полярности. Возможное пространственное положение — нижнее и вертикальное. При технологии сварки следует соблюдать требования, предъявляемые и к изделиям марки МНЧ-2 (охлаждение и легкая проковка валика), однако в отличие о МНЧ-2 в данном случае необходима предварительная часовая прокалка при температуре 250…280 °С.

Важно. Наиболее эффективно электроды ОЗЧ-4 проявляют себя при сварке последних слоев, обеспечивая металлу шва высокую сопротивляемость истиранию и ударную вязкость.

Электроды с основным покрытием, предназначенные как для горячей, так и для холодной сварки ковкого, высокопрочного, серого чугунов. Основное назначение — заварка дефектного литья, наплавка при ремонте чугунных деталей. Также это — электроды по чугуну и нержавейке, они позволяют качественно сваривать два этих сплава с разной структурой. Нередко для получения более эфективного результата применяются только для наплавки первых слоев, после чего она выполняется другими, специальными электродами.

Это медные электроды для сварки чугуна (медный сердечник) с кислым покрытием. Имеют ограниченную сферу использования — применяются для работы только с ковким (мягким и вязким) и серым чугуном. Спектр работ — холодная сварка, а также наплавка и заварка дефектов литья при восстановлении чугунных изделий. Длина валика, которыми рекомендуется выполнять сварку, - небольшая, в диапазоне 30. 50 мм. Полученный валик необходимо охладить до 60 °С и далее проковать несильными ударами молотка. Перед сваркой электрод следует прокалить в течение часа при температуре 190-210 градусов. Сварка допустима в нижнем и вертикальном положениях постоянным током обратной полярности.

ОЗЖН-1

Сфера использования — исключительно холодная сварка. Используется постоянных ток обратной полярности. Типы свариваемых чугунов — высокопрочный и серый. Перед сваркой необходима часовая прокалка электрода при температуре 350°С. Как и в случае с другими марками по чугуну, валик следует проковать легкими ударами молотка для снятия внутреннего напряжения в металле шва. Данная марка часто используется при заварке крупных дефектов литья и многослойной, с большими объемами металла, наплавке. В последнем случае эти электроды необходимо комбинировать с МНЧ-2 или ОЗЧ-3 (ими наплавляются первый и промежуточные слои).

OK 92.18

Новое название этих электродов - OK Ni-Cl. Имеют основное покрытие с высоким содержанием графита. Предназначены для сварки с минимальным подогревом. Работают и на постоянном, и на переменном (при этом пониженных) токах. Хорошо зарекомендовали себя при ремонте изделий из нетолстых деталей (заварка повреждений и дефектов в коробках передач, корпусах насосов, блоках двигателей и т. д.). Отвечая на вопрос, какие подходят электроды для сварки чугуна и стали, отметим, что наряду с ЦЧ-4 подходят и эти.

Сколько стоят электроды по чугуну

Основные факторы, определяющие стоимость этого расходного материала, — бренд и страна-производитель, тип электродов, их марка и состав покрытия. Традиционно более дорогими считаются качественные европейские и американские аналоги — например, продукция таких известных брендов, как ASPIK или UTP. Отличные потребительские свойства при работе с чугуном демонстрирует электрод UTP 86 FN немецкого производства и также немецкая продукция марки Capilla. Российские аналоги стоят дешевле, при этом качество современной отечественной продукции находится на высоком уровне.

Где можно купить электроды по чугуну

Покупать такую продукцию стоит только у известных производителей и проверенных поставщиков – это гарантия высокого заводского качества и репутация бренда. Именно такое высокое качество имеют электроды по чугуну, производителем которых является одно из старейших в России профильных предприятий – Магнитогорский электродный завод.

На нашем сайте вы можете купить продукцию по цене производителя. В зависимости от марки материал отлично подойдет как для сварки, так и для восстановительной наплавки. Изделия имеют сертификаты ГОСТ Р и санитарно-эпидемиологической экспертизы.

Правила подбора электродов для сварки чугуна

Электроды для сварки

В литейном производстве широкое распространение получила сварка электродами по чугуну. Она позволяет качественно ремонтировать оборудование и устранять недостатки литья.

Особенности сварки чугуна

Нестандартно материал показывает себя из-за вкраплений графита, которых может быть от 2 до 6% всего объема чугуна.

Минерал ответственен за твердость, хрупкость, малую пластичность, вязкость. Указанные свойства вызывают трудности, которые проявляются при сваривании.

Возможные сложности

Сварка может быть осложнена такими особенностями:

• температура в области шва стремительно падает после окончания работ;
• образуются тугоплавкие оксиды;
• металл обладает высокой текучестью;
• шов нагревается неравномерно;
• при перегреве образуются и выделяются различные газы;
• появляются слабо проваренные места или непровары из-за тугоплавких окислов.

Кроме того, графит серого чугуна может стать цементитом в результате быстрого охлаждения. Сам материал становится белым. Полученный сплав нельзя подвергать свариванию.

Особенности маркировки электродов

Для маркировки отечественных расходных изделий используются буквы М, Н, Ч. Они обозначают материалы, из которых были изготовлены электроды. Чаще всего это никель, медь, сталь, прочие металлы. В работе применяются электроды, в наименовании которых присутствует буква Ч. В маркировке используются числа, указывающие на номер марки.

Например, в марке МНЧ-2 содержатся такие элементы:

• М – меди около 30%;
• Н – никеля приблизительно 65%;
• Ч – только для чугунных изделий;
• 2 – номер расходуемого изделия.

В наименовании импортных электродов не исключены название производителя и обозначения, отличные от рассмотренных.

Основные марки изделий для выполнения наплавочных работ

Ниже приведен список марок, о которых хорошо отзываются любители и профессионалы.

Универсальный товар, который помогает заварить литьевые недостатки. Обработка допускается в нижней, полупотолочной, вертикальной позициях. К детали должен подводиться заряд “минус”.

Допускается до работы с высокопрочным, серым, ковким чугуном, но проводить сваривание можно только в вертикальной позиции. К детали должен подводиться заряд “минус”.

Электрод используется в работе с двумя методами сварки. Обработка проводится только в нижней позиции. Применяется описанный выше ток. Допускается переменный, если работа выполняется при повышенном напряжении.

Этим изделием обрабатывают все виды сплава кроме высокопрочного. Допускается ток, который к сплаву должен подводиться зарядом “минус”. Деталь обрабатывается в нижней или вертикальной позиции. Заготовки не подогреваются.

ОЗЖН-1

Электрод не работает только с ковким чугуном. К обрабатываемой детали должен подводиться заряд “минус”. Сваривание больших объемов производится в нижней или вертикальной позиции.

OK 92.18

Применяется в обработке изделий после небольшого подогрева материала. Нет ограничений к виду напряжения.

Популярные марки элементов в зависимости от метода сварки

При холодной обработке чугун предварительно не подогревается. При горячей сварке материал сначала прокаливается до 500-600ºC. Также у предыдущего метода есть подвиды: полугорячий и теплый. В первом случае сплав нагревают до 300-400ºC, во втором – до 200ºC.

Горячая

При горячем сваривании применяются токи в пределах от 600 до 1000 А. Диаметр электродов должен быть от 8 до 12 мм.

Чаще всего работают с универсальными марками ЦЧ-4 и OK 92.18. Для первой требуется обратный ток, вторая допускает любую полярность. Наличие мелового слоя у каждого расходного изделия положительно скажется на их характеристиках.

Холодная

В холодной сварке применяются ОЗЧ-2, МНЧ-2, ОЗЖН-1, ЦЧ-4. ОЗЧ-6 работает с металлами малой толщины. МНЧ-2 используется для удаления дефектов чугуна.

Другие разновидности электродов

Метод сваривания является не единственным признаком, по которому разделяют электроды. Еще один важный критерий – вид обрабатываемого чугуна. Также некоторыми электродами соединяется сталь с чугуном.

Для чугуна и стали

Чугун и сталь свариваются с помощью ЦЧ-4. Если необходимо приварить деталь, которая сделана из нескольких видов стали, к чугунной, то нужна марка Ficast NiFe K. Шов получится прочным, без дефектов, простым в обработке. К положению во время работы ограничений нет. Марка ZELLER 855 похожа по характеристикам на Ficast NiFe K.

Для ковкого чугуна

Сваривание ковкого чугуна происходит с помощью МНЧ-2, ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ЦЧ-4.

Для серого

В процессе обработки используются ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2.

Проверенные производители

В список зарекомендовавших себя отечественных производителей входят:

• UTP Schweißmaterial;
• Ashland Chemical USA;
• ESAB;
• Oerlikon Corporation AG.

Немецкие

Немецкий завод UTP Schweißmaterial изготавливает товары, которые предотвращают растрескивание шва. Capilla 41 и Capilla 43 от производителя CAPILLA используются для горячей и холодной сварки соответственно. TEAM BINZEL создают угольные электроды, которые работают не только с чугуном, но и с медью, нержавеющей сталью. Эти товары просты и удобны в работе.

Рекомендации и советы по выбору

Желательно выбирать для каждого вида чугуна специализированную марку электрода с особым стержнем, не обращая внимания на универсальные предложения.

Важна наружная обработка используемого изделия. Проявления кислого и основного покрытия в условиях эксплуатации отличаются друг от друга. Толщина покрытия показывает себя с лучшей стороны во время работы со старым загрязненным чугуном.

Толщина заготовки и расходуемого изделия должны совпадать. В противном случае появится залипание либо заготовка проплавится насквозь. Для первых работ лучше использовать МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ серии 2, 3, 4. Если есть желание применить качественный импортный электрод, то рекомендуется компания UTP с ее универсальными товарами.

Покупка и приблизительная стоимость

На стоимость расходного материала влияют бренд, вид электродов, марка, состав покрытия. Самыми дорогими будут продукты от компании UTP. Дешевле обойдутся отечественные аналоги, но по характеристикам они уступать не будут.

Товар хорошего качества могут предложить только популярные производители и проверенные профессионалами и любителями поставщики. На российском рынке лидирует “Магнитогорский электродный завод”, который предлагает:

• ОЗЧ-6 – 879,48 руб.;
• ОЗЧ-2 – 918,12 руб.;
• МНЧ-2 – 2492,32 руб.;
• ЦЧ-4 – 1176,12 руб.

Способы сделать электроды своими руками

Электроды для чугуна можно сделать в домашних условиях, если имеются проволока из меди и электрод для стали. Потребуется УОНИ или АНО-4, проволока диаметром до 2 мм. Ее нужно накрутить на электрод, после он годится для чугунной сварки.

Есть еще один распространенный способ, для которого потребуются жидкое стекло, прутки из меди диаметром не более 5 мм, порошок из металла, истолченная электродная обмазка.

Создание специальных изделий происходит следующим образом:

1. Нарезанные прутки очищают наждачной бумагой и обезжиривают.
2. Измельченную обмазку смешивают с опилками из металла, затем в нее заливают жидкое стекло.
3. Приготовленные прутки держат в электродной обмазке до тех пор, пока толщина покрытия не достигнет примерно 2 мм.
4. Конечный продукт прокаливают в электрической духовке при 200ºC.

Самостоятельное выполнение сварки по чугуну в домашних условиях

Устранять дефекты можно следующим образом:

1. Подготовить место для работы, нужные расходные изделия, сварочный аппарат.
2. Разделать дефект, который требует сварки.
3. Установить требуемый режим аппарата для сварки.

При выполнении работ необходимо соблюдать технику безопасности.

Преимущества и недостатки применения электродов

Электродуговая сварка хорошо работает с материалом и устраняет дефекты. Но нужно выбирать в каждом отдельном случае подходящий электрод, иначе деталь будет выглядеть испорченной. Еще одним достоинством является простота выполнения сварки даже дома. К наиболее распространённым относятся электроды э 42.

Из недостатков можно выделить только одно – для большинства электродов есть ограничения на положение сварки.

Как варить чугун в домашних условиях

Сварка металла

Для изготовления некоторых конструкций используют металлы, отличающиеся более высокой, чем у стали, твердостью. Сварка чугуна осложняется высоким содержанием углерода в сплаве. При использовании стандартных методов в шве появляются пустоты. Правильная подготовка и применение специальных электродов позволяют качественно варить чугунные элементы в домашних условиях.

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.

Не являющийся металлом углерод не способен образовывать связей с железом, он содержится в сплаве в виде графитовых вкраплений.

Сплав обладает следующими характеристиками:

1. Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
2. Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
3. Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
4. Низкая пластичность.
5. Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

Особенности и сложности сварки

Из-за повышенного содержания углерода свариваемость деталей из этого материала снижается. Негативно влияют на качество шва и легирующие компоненты, входящие в состав чугуна – фосфор, марганец, сера.

При выполнении сварки следует учитывать особенности, способные усложнять процесс:

• пористую неоднородную структуру сплава, снижающую свариваемость;
• низкую прочность готовых швов, быстро покрывающихся трещинами при остывании;
• быстрое окисление чугуна при нагреве;
• образование пустот в сварочной ванне, делающих шов неустойчивым к нагрузкам.

Подготовка металла к работам

Перед тем как варить чугун, выполняют следующие действия:

• очищают поверхности от пыли, масла и грязи;
• разделывают кромки;
• размещают шпильки (при использовании холодного метода сварки);
• прогревают металлические элементы (при использовании термических методов соединения).

Температуру деталей перед горячей сваркой повышают постепенно, на 100 °С в час. Также медленно охлаждают чугунные элементы.

Резка и разделка кромок

Эта операция является обязательной при сварке чугуна любым способом. Для этого края зачищают напильником или шлифовальной машиной с насадкой по металлу. Во время разделки кромок выпиливают трещины. При необходимости установки шпилек края срезают под углом. В торцах высверливают отверстия, формируют резьбу. После этого вкручивают шпильки. Внешние концы элементов необходимо приварить друг к другу.

Какие электроды используются

Для сварки хрупкого сплава могут использоваться не все типы расходных материалов. Перед началом работы следует изучить основные характеристики электродов.

Неплавящиеся

Варить чугунные детали можно разными типами таких элементов:

• вольфрамовыми;
• графитовыми;
• угольными.

Литые чугунные или присадочные электроды с содержанием легирующих добавок (меди, никеля) применяют в качестве расходного материала, участвующего в формировании шва. Сварочную ванну защищают аргоном или флюсами на основе буры. Наиболее распространенной является технология TIG-сварки с вольфрамовым стержнем под переменным током.

Простые для стали

Сварка чугунных элементов обычным электродами не позволяет получить качественный шов. Такие расходные материалы применяют из-за низкой стоимости. Для снижения вероятности образования дефектов используют присадочные прутки марки ЦЧ-4. Они предназначены для формирования первого плакирующего слоя с дальнейшим продолжением сварки простыми материалами.

Электроды УОНИ применяют только для устранения небольших дефектов в конструкциях, не испытывающих высоких нагрузок.

Покрытые дополнительным металлом

Такие элементы используют для сварки чугуна электродом в домашних условиях при необходимости устранения дефектов литья. Они имеют вид прутков круглого сечения, покрытых защитными материалами. Чаще всего сварочный процесс ведется при постоянном токе. Реже используется переменный. Требуемую силу тока рассчитывают по формуле 50-60 А на 1 мм электрода. Шов при электросварке с покрытыми элементами получается неоднородным.

Сварочные аппараты и расходники

Для проведения работ используют следующие приспособления и материалы:

1. Сварочный агрегат. Рекомендуется применять аппараты-инверторы, генерирующие постоянный ток. Трансформаторное оборудование обладает низким коэффициентом полезного действия. Качество швов при использовании таких аппаратов снижается.
2. Электроды. Диаметр стержня должен составлять не менее 3 мм. Сварка с использованием электрода помогает сформировать качественное соединение. Лучшими считают марки МНЧ-2 и ОЗЧ-2.
3. Защитный газ. Чаще всего при сварке чугуна используют аргон. Газовый метод позволяет соединять заготовки толщиной не более 4 мм.

Методы сварки чугуна с инструкцией

Выбор технологии зависит от толщины деталей и условий эксплуатации будущей металлоконструкции.

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет заварить детали многослойным способом. В сложных случаях устанавливают шпильки с резьбой. Их монтируют в шахматном порядке по кромкам соединяемых заготовок.

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

1. Диаметр крепежного элемента должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение – 1,2 см.
2. Шпилька вкручивается на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
3. Размер выступающей части должен составлять 0,7-1,2 сечения шпильки.

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

Для исключения перегрева операцию попеременно выполняют на разных сторонах. На заключительном этапе наплавленный металл проваривают несколькими швами.

Холодный способ

Метод применяют для устранения незначительных повреждений чугунных конструкций. При холодной сварке не выполняют предварительной подготовки. Качество соединения ниже, чем при использовании горячих способов, поэтому технологию не используют при ремонте двигателей и других важных конструкций. При соединении деталей, испытывающих повышенные нагрузки, применяют усиливающие стальные шпильки. Их заваривают с наружной стороны, покрывают верхним швом.

При холодной сварке соблюдают следующие условия:

1. Минимизируют нагрев детали, применяя тонкие стальные электроды. Медленному повышению температуры материала способствует применение постоянного тока.
2. Электрод подсоединяют к плюсу агрегата. Такой вариант подключения называется обратной полярностью.
3. Решая, какие электроды выбрать для сварки серого чугуна холодным методом, предпочтение отдают тем, что содержат минимальное количество углерода.

Желательно использование стержней, содержащих никель или медный сплав. Эти материалы считаются дорогими, поэтому их редко применяют в бытовых условиях.

В газовой среде

Газ используется для защиты и нагрева обрабатываемого участка. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяют присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления пруток обрабатывают флюсом. Иногда проволоку прогревают восстановительной часть горелки.

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

1. Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
2. После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
3. Очищают сварное соединение от шлака, при необходимости шлифуют.

Дуговая сварка электродами

Такой способ разрешен к применению, однако он характеризуется высокой стоимостью, отсутствием преимуществ перед остальными методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

• исключают перегрев обрабатываемых областей;
• постепенно повышают температуру сварочной ванны;
• медленно охлаждают готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

• фиксацию деталей в правильном положении с использованием тисков или струбцины;
• формирование защитного газового облака (подачу аргона начинают за 15 секунд до возбуждения дуги, прекращают через 7 секунд после завершения работы);
• настройку аппарата (силу тока и скорость подачи расходного материала выбирают с учетом толщины свариваемых заготовок);
• наложение шва (электрод ведут по направлению соединения);
• завершение сварки путем постепенного снижения мощности дуги реостатом.

При аргонодуговой технологии применяют полуавтоматический аппарат с никелевой проволокой или неплавящиеся электроды.

Методика наплавки

В таким случае используют специальные электроды следующих типов:

1. МНЧ-2. Используется при формировании сложных металлоконструкций. Наплавку осуществляют без подогрева.
2. ОЗЖН-1. Стержни применяют при устранении крупных дефектов.
3. ОЗЧ-2. Электроды этой марки помогают осуществлять наплавку серого или ковкого чугуна.

Газовая наплавка выполняется за счет тепловой энергии, выделяющейся при сгорании ацетиленовой смеси. В качестве присадочного материала применяют литые прутки и флюсы.

Безопасность при работе

При выполнении сварки необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед началом работы проверяют исправность всех блоков аппарата, целостность питающего кабеля. Необходимо использовать заземленное оборудование, гарантирующее защиту от поражения током.
2. Обязательно применение маски сварщика, защитного костюма и рукавиц. Рядом со сварочным оборудованием стелют резиновый коврик.
3. Детали, имеющие трещины или поры, нельзя закреплять на большой высоте.
4. Работать нужно в помещении с хорошими освещением и вентиляцией.

Рабочее место снабжают аппаратом, удаляющим образующуюся во время сварки пыль.

Как сваривать чугун со сталью

Сварка чугуна

Сварка чугуна со сталью применяется вынужденно, в основном для ремонта. При соблюдении технологии удается получить соединение с необходимой прочностью, позволяющее на какое-то время продлить эксплуатацию конструкции. При первой возможности поврежденные детали следует заменить.

Характеристики свариваемости металлов

Оба материала представляют собой сплав железа с углеродом. Различие состоит в количестве карбона:

С ростом содержания углерода свариваемость сплава ухудшается. Наиболее сложным в этом отношении является чугун.

Количество карбона в нем превышает порог растворимости, поэтому избыточный элемент выделяется в виде различных структур:

1. В сером чугуне – чешуек.
2. В ковком – дендритных образований, напоминающих снежинки.
3. В сверхпрочном – шариков.

Трудносвариваемость чугуна объясняется следующим:

1. Графитовые включения представляют собой концентраторы напряжения. Поэтому сплав плохо работает на растяжение. Нагрузки такого рода возникают при остывании шва, что приводит к появлению трещин.
2. Под действием высокой температуры дуги углерод выгорает. Вследствие этого в шве возникают поры.
3. Образуются окислы с более высокой температурой плавления, чем у основного материала.
4. Жидкий чугун обладает высокой текучестью.

Стали по свариваемости делят на 4 категории. Наиболее надежно соединяются низкоуглеродистые марки, наименее – высоколегированные.

В чем сложность сварки чугуна и стали

Главная проблема заключается в трудносвариваемости чугуна. Кроме того, влияние оказывают различия в следующих параметрах:

1. Температуре плавления. Для стали этот показатель составляет +1300…+1500°С, для чугуна – +1100…+1300°С. К моменту расплавления первого материала второй становится чрезмерно жидким. Поэтому приварить сталь к чугуну можно только в нижнем положении.
2. Коэффициенте теплопроводности. Он равен 16 Вт/м*С у нержавеющей стали, 54 – у низкоуглеродистой и 80 – у чугуна. Материалы остывают с разной скоростью, в результате чего могут появляться трещины.
3. Электропроводимости. Показатель зависит от характера распределения углерода. У стали он составляет 7-12% IACS, у чугуна – 2-3,45%. Разница влияет на положение дуги, искажает распределение плотности тока в ней.
4. Пластичности.

Коэффициенты температурного расширения у обоих материалов равны.

Из-за большого количества естественных препятствий следует уделить особое внимание устранению прочих негативных факторов. К ним относятся окисление наплавки, насыщение ее азотом (вызывает охрупчение материала) и водородом (является причиной пористости).

Какие технологии используются

Сварку материалов осуществляют несколькими способами. Выбор зависит от толщины заготовок, марки стали, имеющегося в наличии оборудования.

С плавящимися электродами

Такие расходники предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе работы металл сердечника плавится и переносится в сварочную ванну.

С целью предотвращения контакта соединяемых материалов с азотом и кислородом атмосферного воздуха на стержни наносят обмазку. При сгорании она продуцирует облако газов, окружающее сварочную ванну. Для соединения чугуна и стали используют электрод с обмазкой основного типа. В отличие от других покрытий, содержащих органику, она не выделяет водород.

Холодная сварка

По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:

Первый метод позволяет получить самое надежное соединение. Предварительный нагрев уменьшает неравномерность распределения температур в массиве заготовки и этим снижает риск раскрытия трещин.

Более низкая температура (второй метод) допускается при большом количестве легирующих элементов в материале заготовок. Они повышают прочность и пластичность шва.

Холодная сварка наименее энергозатратна. Но соединение получается малонадежным. Данный метод допускается применять только в случае, если шов будет работать на сжатие.

При помощи аргонодуговой сварки

Данный способ предполагает использование тугоплавких электродов.

Их делают из следующих материалов:

1. Вольфрама.
2. Прессованного графита искусственного происхождения.
3. Электротехнического угля.

Неплавящийся расходник не имеет обмазки и не служит источником металла для сварочной ванны. Поэтому в рабочую зону подают:

1. Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
2. Присадочный материал в виде проволоки или пластин. В первом варианте изделие может быть полым с содержанием внутри флюса.

Сварка чугуна со сталью электродом неплавящегося типа осуществляется одним из следующих способов:

1. Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
2. Автоматическим. Процесс сваривания обходится без участия человека.

Сопло для подачи защитного газа встроено в горелку. В него устанавливают тугоплавкий расходник.

Как выбирать электроды для стали и чугуна

Сплавы соединяют с помощью расходников следующих марок:

Это наиболее распространенные расходники. Есть и другие с аналогичными характеристиками, например ОЗЛ-25.

Методы избежания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

1. Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
2. При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
3. Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
4. Не рекомендуется пытаться сварить сталь и чугун с наибольшим содержанием углерода. Он склонен к появлению трещин и потому считается несвариваемым. Необходимо прибегнуть к альтернативным вариантам соединения.
5. При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
6. Работы надо вести с умеренной скоростью. При быстрой сварке образуются горячие и холодные разломы.

Наиболее надежными швы получаются при следующих условиях:

Дуге придают уклон в сторону заваренного участка, стараясь не затрагивать основной металл.

Инструкция по сварке чугуна со сталью

Каждый способ имеет свои особенности. Неукоснительное соблюдение технологии обеспечит высокое качество соединения.

Метод холодной сварки

Из-за своей низкой надежности данный способ предъявляет повышенные требования к подготовке соединяемых деталей. Их подвергают тщательной зачистке, особое внимание уделяют участкам со ржавчиной, окалиной и масляными пятнами.

Поверхностный слой чугунного изделия отличается пористостью. Он хорошо впитывает масла и грязь, поэтому простой обработки обезжиривателем будет мало. Материал снимают абразивным инструментом до плотного металла.

Из-за существенного перепада температур между холодной деталью и горячим швом в нем возникают большие усадочные напряжения. Их снимают т.н. проковкой: свежую наплавку уплотняют ударами молотка с округлым бойком. Операция считается завершенной, когда глухой звук сменится звонким.

Сварка при помощи плавящихся электродов

Перед началом работы настраивают сварочный аппарат. Параметры зависят от его мощности, характеризуемой напряжением холостого хода:

Устанавливают минимальную силу тока из диапазона, допустимого для расходника данного диаметра. Чтобы чугун не вытекал из сварочной ванны в случае сквозного проплавления металла, под стык подкладывают графитовую пластину.

Соединение выполняют короткими участками длиной 3-5 см. Швы большой толщины варят в несколько подходов. После каждого осуществляют проковку наплавки.

По завершении процесса следует обеспечить плавное остывание стыка. Есть 3 способа:

1. Заготовки закутывают в минераловатный теплоизоляционный материал.
2. Соединение периодически подогревают паяльной лампой.
3. Кладут детали в печь, где осуществлялся их нагрев, и дают остыть вместе с ней.

Третий вариант применяют в случаях, когда сварка ведется по горячей технологии.

Если стальная деталь имеет вид трубы, в нее рекомендуется засыпать песок или керамическую крошку. Теплоемкий материал уравняет скорость остывания обеих заготовок.

Применение аргонодуговой технологии

Присадочный материал подбирают по размерам и условиям работы заготовок:

1. В большинстве случаев применяется порошковая проволока ПП АНЧ-3 с никелем и другими легирующими элементами. Она выпускается с покрытием, но его необходимо удалить. При нагреве заготовок до 300°С используется модификация ПП АНЧ-2.
2. При сварке тонкостенных заготовок в качестве присадочного материала используют чугунные пластины.
3. Если соединение будет испытывать только сжимающие нагрузки – сплав на основе никеля.

Расход аргона устанавливается на уровне 20-25 л/мин.

Сварка толстостенных элементов с легированными вставками

Соединение таких заготовок выполняют по следующим правилам:

1. Применяют холодную сварку.
2. Шов набирают короткими прихватками длиной 2,5 мм.
3. Каждую последующую выполняют после остывания предыдущей.

Несмотря на то что прихватки следуют одна за другой, данная технология не обеспечивает герметичности соединения. Это объясняется тем, что новый шов ложится на уже отвердевший, поэтому они не сливаются воедино.

Кроме того, соединение получается хрупким. По этой причине способ не подходит, если в дальнейшем предполагается механическая обработка шва.

Сравнение методов: какой лучше

Наибольшие прочность и надежность обеспечивает сварка тугоплавким электродом (аргонодуговой метод) с предварительным нагревом заготовок. Она используется при ремонте ответственных конструкций.

Если доступен только аппарат для ручной дуговой сварки, используют плавящиеся стержни. Заготовки также лучше нагреть. Холодная технология допускается только для устройства соединений, работающих на сжатие.

Электроды по чугуну – характеристики, применение

Чугун – сплав на железной основе, значительную долю в котором (от 2 до 6%) занимает углерод и сравнительно небольшую – легирующие элементы. Наличие углерода в таком количестве задает материалу принципиально иные характеристики, чем те, что имеются у низкоуглеродистой стали. В силу этого для сварки изделий и конструкций из чугуна используют специальные электроды по чугуну.

Углерод присутствует в сплаве в виде графита – свободного соединения СО2. Графит добавляет чугуну твердость, но при увеличении доли в составе резко снижает его твердость и пластичность и повышает его хрупкость. Изделиям из чугуна противопоказаны высокие ударные нагрузки. При сварке проявляются следующие особенности:

• очень высокая жидкотекучесть металла при нагреве;
• выделение газов при выгорании углерода и проникновение газов в сварочную ванну из окружающего воздуха (водород, азот и другие) – появление газовых пузырьков ведет к образованию пор;
• очень высокая скорость остывания – при несоблюдении правильной технологии сварки в металле шва образуются карбид железа и другие тугоплавкие оксиды, из-за которых металл в зоне шва не способен провариться.

Помимо этого, наличие графита может привести к образованию в структуре межкристаллических трещин.

Особенности электродов

Сварочные электроды по чугуну должны нивелировать все перечисленные сложности и недостатки, имеющие место при сварке. Два важнейших требования, которые предъявляются к ним:

• равное время остывания металла получаемого шва и чугуна;
• одинаковое содержание углерода в чугуне и наплавляемом металле.

Для этих целей сегодня широко используются электроды на медной или никелевой основе и из низколегированной стали. При этом часть из них позволяют варить без обязательного ранее предварительного прогрева («горячей сварки»), при котором зона соединения нагревается до температуры от 200 до 600 °С. Благодаря «холодной сварке» решается проблема возможного перегрева металла, ведущего к образованию пор.

Электроды для холодной сварки чугуна

Данным способом сваривают чугунные детали без их предварительного подогрева. Как правило, для этого используются электроды с большой долей в составе меди или никеля. После наложения каждого валика сварного шва необходима его легкая проковка молотком, чтобы удалить внутренние напряжения в зоне соединения.

Электроды с медно-никелевой основой (Ni 66%, Cu >25%). Ими варят ковкий, серый, высокопрочный чугуны, также возможна наплавка. Позволяют получить высокоплотный сварной шов в ответственных конструкциях. Металл шва стоек к воздействию горячих газовых и жидких агрессивных сред, обладает высокой технологичностью при обработке резанием.

Детали варят с последующим охлаждением (до 60 °С) и проковкой каждого из валиков. Длина последних – не более 30 мм. Сварка – короткой и предельно короткой дугой постоянным током обратной полярности в нижнем, полупотолочном и вертикальном (снизу-вверх) положении. Перед работами требуется часовая прокалка стержней при температуре 190–210 °С.

Состав стержня – низколегированная сталь (Fe – основа, 8,6% ванадия, Mn, Si). Покрытие – основное. Используются для сварки, наплавки, заварки литьевых дефектов в сером, высокопрочном, ковком чугунах. Позволяют сваривать стальные и чугунные детали в рядовых конструкциях. При многослойной наплавке данными электродами обычно накладывают первые 1-2 слоя, остальные выполняют изделиями других марок.

Варят на постоянном токе. Возможна сварка трансформатором при высоком напряжении холостого хода (>60 В). Длина валиков при работе с серым чугуном и сварке чугуна и стали – до 35 мм, при сварке высокопрочного и ковкого чугуна возможна до 100 мм. Требуется прокалка в течение часа при t 160–200 °С.

Данные медные электроды для сварки чугуна (Cu>85%, Fe 10%) применяются в основном при работе с тонкостенными деталями, ими варят только ковкий и серый чугун. Отличительная черта – высокая производительность наплавки – 2,2 кг/ч (при d 4 мм). Пространственное положение сварки – вертикальное и нижнее, используется постоянный ток обратной полярности. Валики также необходимо охлаждать (минимум до 100 С°) и проковывать. Электродами этой марки можно заваривать на весу сквозные дефекты.

В составе – 48% никеля, более 50% железа, покрытие – основное. После наплавки каждого из валиков выполняется охлаждение металла (t до 60 С°). Рекомендуются при устранении выраженных дефектов на отлитых деталях, а также при многослойной сварке, когда применяются несколько электродов разных марок.

Данными электродами выполняют первый и промежуточный слои шва, их комбинируют с марками ОЗЧ-4 или МНЧ-2. Типы чугуна – высокопрочный, серый. Сварка – постоянным током обратной полярности, короткой дугой, короткими (до 50 мм) валиками в вертикальном и нижнем положении. Перед работами электроды прокаливают в течение часа при t 350 С°.

Помимо указанных марок, для холодной сварки широко применяются электроды ОЗЧ-2 (медная основа, кислое покрытие), а также шведская марка ESAB OK Ni-Cl, более известная по прежнему названию OK 92.18.

Способ горячей сварки предусматривает обязательный прогрев деталей в области соединения до определенной температуры для получения равномерного перехода химического состава наплавляемого сплава и чугуна.

Сварка может выполняться в трех температурных режимах: в зависимости от типа чугуна и толщины деталей изделия прогреваются до 200 С°, 300-400 С°, 500-600 С° (соответственно, теплая, полугорячая или горячая сварка). Наиболее широко для выполнения сварочных работ этим методом используются уже указанные марки, применяемые и для холодной сварки:

Обе позволяют варить на постоянном токе обратной полярности (оптимальный вариант) или переменном токе. Сварка выполняется электродами с толстым стержнем (до 8–12 мм), диапазон силы тока – от 600 до 1000 А.

В каталоге компании «Центр Метиз» вы найдете электроды для сварки и наплавки чугуна наиболее популярных и востребованных марок. Это сертифицированная продукция от нашего партнера, одного из крупнейших производителей России – Магнитогорского электродного завода. Рекомендации и инструкция по использованию представлены на упаковке.

Читайте также:

  
• Полуавтомат сварочный инверторный какой выбрать для дома
  
• Сварочный аппарат 220 в
  
• Предел текучести сварочной проволоки св08г2с
  
• Как варить сварочным аппаратом ресанта 160
  
• Что такое кристаллизация сварочной ванны