Холодная сварка чугуна электродами

Обновлено: 12.05.2024

Популярность чугуна очень велика. Но именно по этой причине постоянно приходится заниматься его сваркой электродами. Существует ряд тонкостей и нюансов, от которых зависит качество выполнения этой процедуры.

Особенности и сложности

Разговор про сварку чугуна электродами стоит начать с характеристики этого материала. От стали он отличается содержанием большого количества углерода. Такая добавка позволяет существенно увеличить твердость материала, однако его однородность оказывается под вопросом. Чугун не просто порист – включения углерода нарушают нормальную кристаллическую решетку. Точки такого нарушения подвержены образованию сильных механических напряжений, и потому плохо поддаются свариванию.

Чтобы хотя бы отчасти решить эту проблему, нужно применять тщательно подбираемые присадки. Стоит учесть, что существует большое количество марок чугуна. Не на все из них даже есть проработанная сварочная документация. Опытным сварщикам обычно удается подобрать оптимальные электроды и режимы, ориентируясь на цвет излома, его механическое состояние. А вот в домашних условиях сварка чугунных изделий является подобием лотереи.

Способы

В подавляющем большинстве случаев чугун сваривают при предварительном разогреве. Именно работа в горячем состоянии наиболее эффективна и дает качественный результат в сравнительно короткий срок. Штатная технология подразумевает нагрев до 600-650 градусов. При полугорячей методике металл согревают только до 300-350 градусов Цельсия. Иногда практикуют и так называемый холодный режим, который вовсе исключает предварительный нагрев.

«Холодная» методика редко позволяет добиться хорошего результата. Однако ее все равно используют довольно широко. Подобное решение привлекательно для начинающих сварщиков из-за простоты и легкости процедур. Для работы применяют электроды особого ряда, содержащие заметное количество никеля либо меди. Иногда используют даже электроды, в которых есть обе такие добавки.

Маркировка электродов

Марки сварочных электродов говорят о трех важнейших вещах:

химический состав;
целевое применение;
серия продукта.

Когда изделие обозначено как МНЧ-2, можно не сомневаться, что это медно-никелевый (МН) электрод 2-й марки. Подобная серия содержит и ряд аналогичных изделий. Однако их состав может заметно отличаться. Маркировка может быть, впрочем, куда изощреннее.

Рассмотрим модель Э46-ЛЭЗС-УД-Е431 (3) РЦ13. Символы Э46 показывают, что сопротивление разрыву составляет 46 кг на 1 мм2. Вторая составляющая марки сокращенно показывает бренд производителя. Последние цифры в маркировке обозначают диаметр инструмента. Сокращение «УД» говорит о том, что электроды можно использовать для работы с углеродистыми и слаболегированными сталями. А буквы «РЦ» показывают наличие толстого рутилово-целлюлозного покрытия.

Специалисты отмечают, что чугунные коллекторы следует сваривать при помощи ЦЧ-4. Их толщина составляет от 3 до 5 мм. Работа возможна при нижнем расположении деталей. В зависимости от толщины электрода используют силу тока:

Обычным делом для сваривания самых разных чугунных деталей можно считать МНЧ-4. Полученные с использованием такого электрода швы очень хороши. Дополнительно принимают во внимание вариант обмазки и толщину инструмента. Кроме перечисленных марок электродов, могут использоваться и другие приспособления. Горячую сварку чугуна обычно ведут при помощи ЦЧ-4.

Если же металл разогревают слабо, рекомендуют применять ОК 92.18. На такой инструмент разрешается подавать и постоянный и переменный ток. Используя же ЦЧ-4 для холодной сварки чугуна (такое тоже возможно), требуется подавать электричество обратной полярности. Другим важным требованием будет нижнее размещение обрабатываемых деталей. Основная часть сварщиков отдает предпочтение электродам с маркировкой, закрепленной в ГОСТ 2671.

В большинстве таких изделий присутствует меловое покрытие. Однако у ОМЧ-1 и некоторых других разновидностей используют покрытие специального образца. Иногда применяют также:

электроды на угольной основе;
УОНИ и АНО (сделанные из стали);
электроды с чугунным стержнем.

Варить тонкий чугун в холодном состоянии рекомендуется при помощи ОЗЧ-6. Такой инструмент отлично проявляет себя, если детали поставлены вертикально либо находятся в нижнем положении. Для ответственных деталей правильнее использовать МНЧ-2. Этот тип электродов поможет устранить дефекты, появившиеся в ходе отливки металла. Он же применяется и в наплавочных работах.

Можно легко создать прочный и надежный шов. Работа выполняется как в нижнем, так и в вертикальном положении. Некоторые опытные сварщики и вовсе работают в потолочном положении. Специалисты рекомендуют применять токи обратной полярности. Иногда наплавка чугуна без предварительного нагрева производится с помощью ОЗЖН-1.

Данный тип электродов пригоден даже для серьезных работ, когда есть крупные дефекты. Можно будет с их помощью наплавить значительный объем металла. Предпочтительны вертикальное и нижнее расположения деталей. Технологи подчеркивают необходимость использовать постоянный ток с обратной полярностью.

В последнюю очередь стоит упомянуть инструмент ОЗЧ-2, который тоже изредка применяют в холодной сварке чугуна.

Если возникает необходимость сваривать чугун со сталью, рекомендовано использование ЦЧ-4. Такой электрод применяют и по холодной, и по горячей схеме. Он обеспечивает наплавку 1 или 2-х слоев металла, оперативное устранение дефектов. Оптимальна работа в нижнем положении. Специалисты отмечают, что для ЦЧ-4 идеально подходит ток обратной полярности.

Ficast NiFe K берут, если нужно сваривать деталь из разносортной стали с чугунным изделием. Выбор технологического положения неограничен. Можно получить крепкий шов без трещин и обеспечить легкую обработку. Похожими параметрами отличается и Zeller 855. Эти типы электродов подходят даже для работы с неочищенными изделиями, ржавыми кромками, необязательно удалять и пятна от машинного масла.

Отдельно стоит упомянуть такие популярные иностранные модели, как:

UTP 86 FN;
Capilla 41, 43, 44;
разнообразные угольные электроды от Team Binzel;
Nickel-333N Unitor;
Amerarc Ni 99;
ОК NiFe-Cl-A;
Oerlikon Monel.

Технология

Рассмотрим технологические особенности сварки чугуна электродами.

Подготовка

При работе с чугуном в домашних условиях именно подготовительному этапу стоит уделить максимум внимания. От него зависит, не появятся ли дефекты в дальнейшем. Трещины внутри металла отличаются глубиной и весьма тонкой структурой. Их нужно разделывать как можно глубже. Практикуется разделка в варианте:

вырубки;
шлифовальных работ;
дуговой строжки;
кислородной подготовки;
термической резки.

Независимо от конкретного варианта, разделывают трещины на 5-6 мм шире их границ. Выходить на поверхность нужно плавно. Глубина разделки сквозной трещины на 1-2 мм меньше, чем толщина обрабатываемого изделия. Если работают с глухой трещиной, глубина разделки должна быть больше ее нижней точки залегания на те же 1-2 мм.

Рекомендация: приготовить надежные подходящие тиски заранее будет очень полезно в большинстве случаев.

Разделанные трещины засверливают на концах. Если это почему-либо невозможно, их полностью вырезают, а концы скругляют. На кромках толстых деталей готовят скосы под углом 45 градусов, при этом следят, чтобы сами кромки не имели острых углов. Обязательна очистка поверхности перед началом работы, иначе никакой выбор режимов не поможет. Внимание: если обычные механические и термические способы очистки не помогают, придется использовать газовую горелку.

Процесс

Горячая сварка чугуна практикуется главным образом в промышленных условиях. Дома почти невозможно прогреть его до 600-650 градусов Цельсия. Проблемы могут возникнуть и с обеспечением пожарной безопасности.

Важно: в любом случае нагрев должен идти равномерно. Если основная часть изделия и шов нагреты резко неоднородно, весьма вероятно появление разломов.

Сварка чугуна инвертором с плавящимся электродом обычно производится в холодном режиме. В этом случае применяют инструмент с содержанием меди либо никеля. При использовании ЦЧ-4 диаметром 3 мм нужно подавать ток на 65-80 А. Если используется электрод сечением 4 мм, силу тока увеличивают до 90-120 А. Пятимиллиметровые инструменты прогревают током от 130 до 150 А. Для ОЗЧ-2 эти показатели составляют соответственно 90-110, 120-140 и 160-190 А.

Разумеется, есть еще целый ряд технологических тонкостей и нюансов. Непрерывный шов можно делать длиной не более 3-5 см. Категорически следует избегать перерывов при работе – их делают только в самых критических случаях. Варить чугун, если не указано другое в конкретном случае, надо только на обратной полярности.

Отдельно стоит рассказать про обработку ковкого чугуна. Его электродуговая сварка возможна различными способами, в том числе с использованием разнообразных электродов. Стальной инструмент можно применять только в том случае, когда потом будет проводиться дополнительный отжиг. Отказ от такой процедуры вызовет избыточную хрупкость шва и сильно ухудшит качество готового изделия. Гораздо практичнее поэтому использовать латунные либо медно-никелевые электроды, снимающие проблему дополнительной обработки.

Довольно широкое распространение получили сварочные инструменты с медным стержнем сечением от 3 до 6 мм. Снаружи используется оборачивание тонкой жестью и нанесение дополнительного покрытия. Периодически применяют даже медные трубки с сердечниками из железа. Если работать правильно и аккуратно, можно сформировать отличные швы такими электродами. Но надо понимать, что есть риск образования пор, особенно на границе чугуна с наплавленным металлом.

Сократить пористость поможет грамотный подбор флюсов. В качестве флюса иногда применяют просто пережженную буру. Для покрытия используют мел с включением той же буры.

Варить чугун на полуавтоматах надо с проволокой марок:

Иногда применяют также и порошковую проволоку. Силу тока всегда делают меньше, чем при сварке стали. В околошовной области температура не должна подниматься выше 80 градусов Цельсия. После любого прохода, пока металл не успел остыть, делают «проковку» валика. Шпильки с резьбой можно расставить в шахматном порядке по краям свариваемых деталей.

В следующем видео представлен мастер-класс по сварке чугуна электродами.

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:

Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
Низкая пластичность.
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:

Сварочный агрегат. Рекомендуется применять аппараты-инверторы, генерирующие постоянный ток. Трансформаторное оборудование обладает низким коэффициентом полезного действия. Качество швов при использовании таких аппаратов снижается.
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.
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:

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

Минимизируют нагрев детали, применяя тонкие стальные электроды. Медленному повышению температуры материала способствует применение постоянного тока.
Электрод подсоединяют к плюсу агрегата. Такой вариант подключения называется обратной полярностью.
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:

Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
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:

МНЧ-2. Используется при формировании сложных металлоконструкций. Наплавку осуществляют без подогрева.
ОЗЖН-1. Стержни применяют при устранении крупных дефектов.
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:

Перед началом работы проверяют исправность всех блоков аппарата, целостность питающего кабеля. Необходимо использовать заземленное оборудование, гарантирующее защиту от поражения током.
Обязательно применение маски сварщика, защитного костюма и рукавиц. Рядом со сварочным оборудованием стелют резиновый коврик.
Детали, имеющие трещины или поры, нельзя закреплять на большой высоте.
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:

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

Трудносвариваемость чугуна объясняется следующим:

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

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.
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.
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.
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:

Вольфрама.
Прессованного графита искусственного происхождения.
Электротехнического угля.

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

Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
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:

Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
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:

Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
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.
При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
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:

Заготовки закутывают в минераловатный теплоизоляционный материал.
Соединение периодически подогревают паяльной лампой.
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:

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.
При сварке тонкостенных заготовок в качестве присадочного материала используют чугунные пластины.
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:

Применяют холодную сварку.
Шов набирают короткими прихватками длиной 2,5 мм.
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.

Какие бывают сварочные электроды по чугуну?

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.

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.

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.

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.

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.

Видео описание

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.

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.

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.

Читайте также: