Медно никелевые электроды для сварки чугуна

Обновлено: 25.04.2024

Чугун – один из самых широко используемых материалов в тяжелой промышленности. А про ковкий чугун можно сказать, что это основа машиностроения. Поэтому вопросы сварки этого материала являются актуальными всегда. Основными особенности этого сплава при сварке являются высокая скорость охлаждения, выгорание углерода и образование трещин.

В первой случае в месте сварного шва возможно образование так называемого отбеленного чугуна, который является намного более хрупким и хуже поддается механической обработке.

Если происходит выгорание углерода, то вокруг зоны сварного шва образуются пустоты, что приводит к потере прочности. Причина же трещинообразования – это перенапряжения в металле при изменении температуры. В нашем случае, ковкий чугун менее подвержен этому явлению, ввиду несколько большей пластичности и более благоприятной структуре графитовых вкраплений. Но все равно не стоит списывать возможность возникновения этой разновидности дефекта.

Рассмотрим же, какими электродами варить ковкий чугун методом электродуговой сварки. На практике возможны следующие варианты: электроды стальные, чугунные, на медной или никелевой основе. Для использования каждого конкретного вида есть свои предпосылки, например обрабатываемость, прочность или пластичность шва.

Сразу необходимо отметить, что стальные электроды для сварки ковкого чугуна использовать рекомендуется только в случаях, если после сварочных работ будет проводиться дополнительный отжиг детали. Без этого, полученный шов будет обладать крайне низкой пластичностью, и практически не будет поддаваться дальнейшей обработке. Так что в отдельности, такой вариант сварки можно использовать только в виде исключения для проведения мелких ремонтных работ.

Ведь если рассмотреть процесс получения ковкого чугуна – то его получает из белого в результате специализированного отжига. А под действием высокой температуры сварки углерод растворяется в железе, что приводит к образованию соединений цементита, и ковкий чугун переходит обратно в белый. И при сварке стальными электродами этот процесс наиболее ярко выражен. В случаях же, если после сварки также предусмотрена дальнейшая термообработка детали, то для сварки возможно использовать угольные электроды и присадку из стержней белого чугуна. Данные метод имеет широкое распространение на производстве, для заделки трещин и раковин в литых деталях, не прошедших еще цикл термообработки.

Основным же, и наиболее результативным видом электродов для сварки ковкого чугуна ручной дуговой сваркой, является использование латунных электродов или никеле-медных электродов, или как их еще называют, электродов из монель-металла. Его сплав содержит 67% никеля и до 38% меди. При сварке латунными электродами главным преимуществом является то, что температура плавления латуни 880°C, что позволяет не допускать распада углеродов отжига, и следовательно, сохранить свойства ковкого чугуна без отбеливания.

Для получения сварного шва повышенной прочности в отдельных случая используются электроды по ковкому чугуну из сплава меди с алюминием. При сварке чугуна медно-никелевыми электродами применяется постоянный ток обратной полярности. Нужно отметить, что сварку чугуна необходимо производить непрерывно, при больших объемах используется работа сразу двух сварщиков.

Ввиду вышеупомянутых более пластичных свойств ковкого чугуна чаще всего используется холодная сварка без подогрева, в вертикальном положении. Самыми распространенными из отечественных электродов для сварки ковкого чугуна являются МНЧ-2 и ОЗЧ-2. Реже используются ОЗЧ-4, они обеспечивают сварку не только в вертикальном, но и в горизонтальном положении, а также используются при сварке с предварительным подогревом.

Сварочные электроды МНЧ-2

Одним из наиболее часто применимых материалов является чугун. Сваривание чугунных изделий сопряжено со многими сложностями, решить которые помогут электроды МНЧ-2, разработанные специально для этого вида работ. Используя МНЧ-2 электроды, можно получить высокое качество шва и прочное соединение изделий из разного вида чугуна.

Область применения

Электроды МНЧ имеют маркировку, по которой можно узнать об их составе и области применения:

первая буква «М» свидетельствует о том, что в состав электродов входит медь;
вторая буква «Н» говорит о наличии в нем никеля;
третья буква «Ч» регламентирует, для каких видов металла может применяться данный вид электродов, а именно чугун;
цифра «2» - это номер определенной марки электродов.

Электроды МНЧ-2 подойдут для сварки любых видов изделий из чугуна - обычного, серого, ковкого, высокопрочного. Этими электродами также рекомендуется осуществлять проваривание первого слоя шва в изделиях, в которых имеются повышенные требования к их плотности.

Такой вид электродов имеет несколько производителей, их выпускающих. Несмотря на некоторые отличия, все они осуществляют выпуск продукции высокого качества. Производство электродов осуществляется согласно требованиям ГОСТа 9466-75.

Электроды могут использоваться для восстановления чугунных изделий уже бывших в употреблении.

Характеристики

Электроды МНЧ-2 имеют высокие характеристики, которые в частности обеспечивает их покрытие, позволяющее выполнять с их помощью высокотехнологичные работы. К особенностям такого вида электродов относится способность формировать шов, который будет проявлять стойкость к воздействию агрессивным жидких сред и горячих газов.

Стержень электродов в виде проволоки выполнен из сплава никеля с медью. Расход на один килограмм наплавленного металла составляет полтора килограмма металла электродов. Диаметр электродов составляет следующую последовательность: 3,0; 4,0; 5,0 миллиметров. Их длина соответственно равна 350, 350, 450 миллиметров. Высокое значение имеет твердость наплавленного чугуна.

Сварное изделие такими электродами будет иметь высокие прочностные характеристики.

Режимы

Получение качественного шва при работе с чугунными изделиями может быть обеспечено грамотным выставлением режимов сварочного процесса. Рекомендуемыми режимами являются обратная полярность и постоянный ток. Длина дуги должна быть предельно короткой.

Рекомендуемая сила тока в зависимости от диаметра электродов:

Диаметр, мм	Диапазон значений тока, Ампер
3,0	70-110
4,0	100-140
5,0	140-190

Перед началом сварки электроды следует подвергать прокаливанию при высокой температуре на протяжении одного часа.

Шов лучше формировать короткими отрезками. Их длина не должна превышать 2-3 сантиметра. Особенностью является то, что каждый отрезок сразу после сварки следует охлаждать струей воздуха до температуры приблизительно 60 градусов.

После окончания процесса легкими ударами молотка по валику шва осуществляют ковку, что увеличивает его прочность и стойкость к внешним воздействиям. Допускается сварка однослойная и многопроходная.

Интересное видео

Электроды для сварки чугуна

Сварка чугунных изделий является одним из самых непростых процессов в этой области. Это объясняется особыми качествами этого материала. Облегчить труд и получить надежное крепкое соединение помогут специально изготовленные для этого электроды для сварки чугуна.

Работа с чугуном

Чугун - это вид металла, в котором имеется железо, углерод и небольшое количество других элементов. Такое сочетание определяет его характеристики и особенности. В частности, технология получения чугуна приводит к появлению в нем такого качества, как повышенная хрупкость. Поэтому его не используют для изготовления изделий, работающих под высокими нагрузками.

Однако, чугун имеет широкое распространение в черной металлургии и машиностроении. Его преимущества заключаются в том, что он легче стали, хотя и менее прочный. Чугун относится к чистым материалам в области экологии, проявляет стойкость к кислотно-щелочным средам, не теряет свои качества при длительном использовании. Имеются некоторые различия между серым и белым чугуном. Белому чугуну свойственна хрупкость, а серому - небольшая пластичность.

Трудоемкость сваривания чугунных изделий объясняется тем, что в этом металле повышено образование трещин и пор, при накаливании приобретается текучесть. Для получения качественное соединение изделий, изготовленных из чугуна, требуется некоторый опыт. Снизить образование дефектов также помогут сварочные электроды для чугуна, разработанные специально для этой цели.

Чтобы разобраться, какими электродами варить чугун, следует знать, что существуют разнообразные марки электродов для сварки чугуна. Из их числа необходимо сделать грамотный выбор для осуществления конкретной работы. Имеется ограничение - чугун, длительное время находившийся в неблагоприятных условиях, подвергавшийся воздействию кислой среды, масла и влажности, обработке не подлежит, то есть чугун является металлом, имеющим ограничение по сварке.

При соединении деталей из чугуна могут произойти некоторые неприятности:

при нарушении температурного режима в месте образования шва возможно появление дефектов;
низкая текучесть чугуна при слишком высокой температуре может привести к увеличению внутренних напряжений в месте соединения;
при плавлении металла возможно образование тугоплавких окислов, имеющих температуру плавления более высокую, чем у чугунных деталей;
выгорание углерода может привести к образованию в сварном шве пор;
при остывании после окончания сварочного процесса на сварном шве могут появиться трещины, что объясняется наличием в металле графита.

Поскольку чугун является жидкотекучим материалом, сварку следует проводить в нижнем горизонтальном положении. Грамотно выбранные электроды по чугуну помогут решить эти проблемы.

Подготовка к сварке

Электроды для чугуна могут применяться профессионалами и домашними мастерами. В любом случае необходима предварительная подготовка изделий к этому процессу. Она заключается в очистке соединяемых поверхностей от загрязнений, ржавчины, пятен жира и краски. Также необходимо убрать оксидную пленку.

Свариваемые кромки необходимо подвергнуть шлифовке. При наличии на поверхностях трещин, неровностей, сколов существует опасность того, что в процессе сварочного процесса расплавленная масса начнет вытекать из этих трещин и других дефектов.

Наиболее значимой частью предварительной подготовки, когда используются чугунные электроды, является прогревание заготовок перед началом сварки. Чугун начинает плавиться при достаточно низкой температуре, достигающей 1200-1250 градусов. Из этого следует, что и предварительный нагрев изделий не должен превышать 500-700 градусов. Прогревать следует не только место будущего соединения, но и небольшую зону вокруг него. Такие действия позволят максимально снизить вероятность растрескивания чугуна.

Если сварка производится в промышленных условиях, то для предварительного прогревания используются особые тигли. Когда работы проводятся в домашних условиях, то можно применить газовую горелку, а работы производить в гараже.

Технология сварки

Существуют различные способы соединения чугунных изделий, при каждом из которых применяется своя марка электродов по чугуну. В промышленности наиболее часто применяется горячая сварка. При ее использовании необходим предварительный разогрев чугунных деталей до температуры 650 градусов. Этого трудно добиться в бытовых условиях, поскольку для таких действий потребуется специальное оборудование.

Сварочные электроды по чугуну при работе в обычных условиях используются в полугорячем виде сварочного процесса. Нагрев при этом не превышает 450 градусов. При холодном виде сварки предварительного нагрева не происходит вовсе. В этом случае применяются электроды для холодной сварки чугуна.

Существует большое количество различных методов осуществления чугунных соединений способом холодной сварки, но среди них можно выделить три основных:

сварка стальными электродами;
соединение электродами из цветных металлов и особых сплавов;
сварка электродами из чугуна.

Однако, следует учитывать, что соединения, выполненные методом холодной сварки особым качеством не отличаются.

Маркировка

Электроды по чугуну имеют характерную маркировку. Конкретно, в ней указываются основные составляющие химического состава, например, «М» - медь, «Н» - никель. Третья буква обозначает металл, для которого эти электроды предназначены. То есть буква «Ч» означает чугун. Следующая за буквами цифра соответствует номеру марки в данной серии. Маркировка осуществляется в зависимости от требований ГОСТа 7293-85.

Виды электродов

Марки электродов для чугуна могут различаться в зависимости от вида внутреннего стержня. Им может быть проволока - медная или состоящая из сплавов, например, железа с никелем, меди с железом, железа с медью и никелем. Особым вариантом является чугунный пруток.

Медно-железные электроды, представителями которых являются ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, представляют собой медные стержни с обмазкой, в состав которой входит порошок из железа. Никелевые и железно-никелевые содержат никеля до 90 процентов, а иногда и больше. Представителями этих марок являются ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1. Электроды марки МНЧ-2 - это расходные элементы с содержанием железа, меди и никеля.

Стальные электроды находят применение для сваривания старого чугуна, который уже подвергался высокому температурному воздействию. Для ковкого вида чугуна больше подойдут ферроникелевый вид электродов. Такие марки, как МЧН-2 и ОЗЧ-4 можно отнести к универсальным типам, поскольку ими можно сваривать все имеющиеся виды чугуна.

Электродами МНЧ-2 имеется возможность сваривать изделия, работающие при высокой влажности. Их преимуществом является обеспечение защиты от коррозии. Более узкую область применения имеют электроды ОЗЧ-2. Их используют не для всех видов чугунов, а только для серых и ковких.

Особое внимание заслуживает марка ЦЧ-4, стержнем которой является стальная проволока Св-08. ЦЧ-4 электроды и как варить чугун с их помощью имеет пространный ответ. Этот вид электродов применим, как для горячей сварки, так и для холодного вида соединений, при наплавочных работах для ремонта чугунных изделий, заварки дефектов различных видов чугуна. Также они могут применяться для соединения деталей из чугуна и стали. Технические характеристики ЦЧ-4 позволяют получать качественный и долговечный шов.

Заслуживают особое внимание и Кастолин электроды по чугуну. Они могут использоваться для соединения чугунных изделий совсем без подогрева или с минимальным подогревом, то есть методом холодной сварки. Электроды этого вида могут иметь стержень исключительно из одного никеля, или с примесями в виде железа и меди. Покрытие на основе графита сводит к минимуму возможность перемешивания с основным материалом, и, как следствие, образование трещин.

Действия после окончания сварки

После удачного соединения деталей из чугуна необходимо проведение их правильного охлаждения. Сваренные чугунные части следует засыпать мелким древесным углем или песком. Это будет способствовать их медленному остыванию. Чем оно будет длительнее, тем будет меньше образовываться трещин в полученном шве.

После того, как будет окончена работа и осуществится остывание, следует на место шва нанести специальный состав, увеличивающий срок службы.

Широкое применение чугуна для изготовления различных деталей потребовало разработки методов их ремонта. Обычные, хорошо известные способы не давали необходимых результатов. Это связано с его специфической структурой и физическими свойствами. Это потребовало разработать совершенно новые электроды для сварки чугуна.

Методы и особенности сварки чугуна

Отличительными особенностями сварочного процесса считаются:

после завершения работ происходит быстрое падение температуры в области созданного шва;
образование тугоплавких оксидов;
высокий показатель текучести;
не удаётся создать равномерный нагрев;
при перегреве происходит образование и интенсивное выделение различных газов;
присутствие в его составе кремния и других элементов, способных формировать тугоплавкие окислы, которые вызывают появление слабо проваренных мест или вообще к непровару.

В настоящее время для учёта перечисленных особенностей разработаны три метода:

горячий метод (с предварительным подогревом);
полугорячий;
холодный (без предварительного подогрева).

Каждая из этих методов применяется для решения отдельных практических задач. Первая применяется в основном в тяжёлой промышленности. Для его реализации необходимо специальное оборудование позволяющее нагревать изделие до высокой температуры. Основным ограничением в этом методе является поддержание необходимой температуры и недопущение его перехода в стадию расплава. Что приводит к изменению в структуре металла и образованию новых трещин. После завершения процесса охлаждение должно производиться медленно, естественным образом.

Второй метод сварки (полугорячая или с предварительным подогревом) предполагает нагревание свариваемых деталей до температуры в 300 градусов с постепенным введением в зону огня графитизирующих веществ. В качестве таких элементов используется алюминий или кремний. Они обеспечивают высокое качество полученного шва.

Для повышения качества шва при использовании этих методов применяют предварительное воздействие на заготовку:

легирование с помощью, так называемых, графитизаторов (позволяют стабилизировать внутреннюю структуру в процессе охлаждения);
легирование для получения перлито-ферритовой структуры, особенно это необходимо при сваривании чугуна с низкоуглеродистой сталью;
добавление кислородосодержащих компонентов для повышения степени окисления (выжигания) углерода, что способствует получению шва из низкоуглеродистой стали;
добавление сплавов цветных металлов (например, медно-никелевых, медно- железных и так далее, имеющих температуру плавления близкую к чугуну), что повышает пластичность шва.

Холодная сварка чугуна (без предварительного подогрева) предполагает точный контроль параметров сварочной дуги и кромок свариваемого металла. Целесообразно использовать этот метод для изделий, у которых длина шва не превышает 25 мм. Реализация всех трёх методов производится с помощью следующих процессов:

ручной дуговой сварки (с применением требуемых электродов);
полуавтоматической;
аргонодуговой.

Для них применяются электроды следующих типов: чугунные, с медной основой, никелевым стержнем, стальным сердечником.

Современные производители предлагают широкий ассортимент изделий для осуществления сварки. Оптимальный подбор производится на основе оценки следующих параметров:

какой материал планируется сваривать (только чугунные заготовки или чугун с другим металлом, например сталью);
марка металла;
каким методом планируется сварить чугун;
цели и решаемые задачи (сварка двух отдельных деталей, наплавка, заварка брака в литье);
надёжность производителя;
стоимость.

Проанализировав эти положения можно точно подобрать необходимую марку. Профессионалы советуют производить выбор электродов для сварки чугуна на основе существующих стандартов, рекомендаций и опыта проведения подобных работ.

Маркировка электродов по чугуну

Современные стандарты устанавливают для применения различные типы изделий для сварки. В них приведено, какие марки, для каких условий сварки пригодны. Маркировка состоит из двух составляющих. Первая это набор заглавных букв, каждая из которых позволяет расшифровать состав. Заглавная М указывает на наличие в его составе меди, буква Н свидетельствует о присутствии никеля. Последняя буква объясняет, для какого металла он предназначен, например буква Ч – это чугун. Последующий набор цифр указывает на марку в предлагаемой серии. В отдельных случаях в маркировку добавляют аббревиатуру, позволяющую уточнить конкретную принадлежность. Например, буквы УД – свидетельствуют о необходимости их применения для сварки стали углеродистой и низколегированной.

Лучшие электроды по чугуну

Отзывы профессионалов о качестве таких изделий и надёжности соединения, которое получается с их помощью, показал, что наиболее востребованными считаются изделия следующих марок: ОЗЧ-2 и 4; МНЧ-2; ЦЧ-4; ОЗЖН-1, ОК 92.18.

Как сварить чугун в домашних условиях

Проведение ремонта чугунных деталей в условиях домашней мастерской возможно при соблюдении следующего порядка действия. Получения качественного результата возможно при наличии определённых навыков проведения сварочных работ. Порядок действий заключается в следующем:

подготовительный этап (выбор сварочного аппарата, необходимых электродов, подготовка рабочего места);
аккуратная разделка дефектного места, на котором будет производиться сварка;
установка требуемого режима сварочного аппарата;
соблюдение техники безопасности в процессе проведения работ.

Каждый из этих этапов требует тщательного подхода, и соблюдения существующих правил. Всё в этой операции можно сделать своими руками. В различной литературе и на специализированных площадках Интернет предлагается большое количество схем и вариантов самостоятельной сборки сварочных аппаратов. Даже электроды можно приобрести готовые, а можно изготовить своими руками. Например, предлагается вариант изготовления электродов, в котором за основу (стержень) изготавливают из медной проволоки и наносят на его поверхность соответствующую обмазку.

Читайте также: