Сварка чугуна цч 4

Обновлено: 26.04.2024

Электроды ЦЧ-4 используются для сварки чугунных конструкций, когда приходится работать с крупными изделиями из этого сплава. Это достаточно сложная задача, так как свойства металла неблагоприятно влияют на соединение. Здесь требуется не только подбирать специальные электроды, которые бы подошли для чугуна, но и максимально точно выставлять рабочие режимы. Соответственно, особые требования выдвигаются не только к электродам, но и к сварочному аппарату.

В последнее время для сварки чугуна применяются преимущественно электроды марки ЦЧ-4, так как они являются универсальными. Современные инверторы нормально справляются при работе с ними, особенно если поддерживают точное выставление параметров.

Это покрытые электроды, которые могут использоваться для сварки и наплавки чугуна. Они обладают основным покрытием. Марка незаменима для сварки серого и высокопрочного чугуна. Служит также для соединения разнородных металлов. Их используют в производстве для соединения поврежденных деталей и исправления дефектов во время отливки.

Электроды имеют отличные характеристики, такие как поддержка стабильного горения дуги и ее легкий розжиг. При плавлении обеспечивается минимальное разбрызгивание, а при сварке в нижнем положении – максимально высокое качество соединения. В составе марки ЦЧ-4 имеется ванадий, служащий заменителем карбида. Он создает карбиды, которые не растворяются в железе во время плавления. В качестве металлической основы используется пластичный металл без углерода.

Характеристики электродов ЦЧ-4

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам электродов ЦЧ-4 относят:

возможность сварки чугуна, что не удается многим другим маркам;
доступность на рынке;
правильно подобранный состав, который подходит для многих видов чугуна;
стабильное горение дуги и возможность использования не только в нижнем, но и в угловом положении.

Явных недостатков у данной марки нет. Электроды ЦЧ-4 не убирают все проблемы, которые имеются при сварке чугуна, и требуют точного соблюдения технических характеристик, чтобы достичь требуемого результата. Ими не рекомендуется проводить потолочную и вертикальную сварку, что также можно считать недостатком.

Технические характеристики

Характеристики электродов ЦЧ-4 нужно всегда учитывать при выборе подходящих параметров для сварки, так как они применяются для сложных соединений. Основные выглядят следующим образом:

Диаметр, мм	Нижнее положение
3	65…80 А
4	90…120 А
5	130…150 А

Соотношение химических элементов в составе наплавленного шва, %

Углерод	Сера	Марганец	Ванадий	Сера	Фосфор
				не выше
0,5–0,9	0,8–1,2	0,4–1	2,3–3,2	0,03	0,035

Свойства созданного шва (типичные)

Временное сопротивление на разрыв	Твердость
480–510 Н/мм 2	НВ 160–190

Производительность наплавления (при использовании 4 мм электродов), грамм в минуту	Выход шва, %	Расход материалов на 1 кг полученного шва, кг
18	115,0	1,8

Режим предварительного прогрева электродов перед началом работ

350 °С

1 час

Если сравнивать с другими марками электродов, которые не предназначены для работы с чугуном, выделяется повышенный расход материала для наплавки нужного количества металла. Если сравнивать с электродами для чугуна других марок, разница становится не столь существенной.

Рекомендуемая сила тока при плавке электродами ЦЧ-4

Технологические особенности и правила применения

Новички могут столкнуться с тем, что качество полученных соединений далекое от желаемого. Это связано с тем, что они не знают, как варить электродами ЦЧ-4. Здесь есть ряд особенностей, которые требуется учитывать при работе. Несмотря на то, что чугунные изделия обладают высоким качеством и надежностью при низкой стоимости, соединять их оказывается достаточно сложно. У металла низкий коэффициент пластичности, что влечет за собой существенную разницу в подходе при сварке.

Важно! Особенности касаются и самого процесса создания шва, поэтому после длительной сварки обыкновенных сталей для работы с чугуном нужно еще привыкнуть к этим особенностям

Все это определяется слабым коэффициентом пластичности металла и присутствием свободного графита в матрице кристаллов. Для работы с электродами ЦЧ-4 требуется постоянный ток обратной полярности. С их помощью можно проводить многослойную сварку, если соблюдать ограничения по положениям. Во время сварки валики нужно создавать диаметром не более 3,5 см. Перед началом работы над следующим слоем не нужно давать шву остыть полностью. Достаточно только охлаждения до 60 градусов Цельсия. Для высокопрочного чугуна требуется увеличить это значение до 110 градусов Цельсия.

Чтобы улучшить качество соединения, необходимо предварительно прогреть необработанные кромки основного металла до температуры 650 градусов. Желательно это делать около 1 часа, особенно для толстых видов металла. После этого можно провести дополнительные процедуры по разделке кромок. При соединении поверхность должна остывать не сразу, а в течение определенного времени. Лучшим решением являются специальные печи, которые применяются для остывания. Если в наличии нет таких печей и прочих установок, можно обойтись обыкновенным теплоизоляционным материалом, которым требуется обернуть место соединения.

Электроды марки ЦЧ-4 не рекомендуется просушивать более двух раз, так как это грозит осыпанием покрытия. Лучше просто брать необходимое количество изделий с минимальным запасом. В то же время не стоит пренебрегать тем, что расходные материалы нужно прогревать. В особенности это касается случаев, когда кромки основного металла хорошо прогреты. Если будет большая разница между температурой электрода и свариваемых деталей, возникнет риск повышенного разбрызгивания металла, что при большом расходе данной марки становится серьезным экономическим недостатком.

Заключение

Не так много электродов, которые могут обеспечить соединение чугуна. Несмотря на все ограничения по пространственному положению и наличию высокого расхода материала для создания шва, при соблюдении всех правил работы эта марка отлично подходит для своих целей. Она является относительно недорогой и ее можно встретить во многих местах продаж. Электроды подходят для промышленного и домашнего использования, хотя в частной сфере применяются редко.

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.

Особенности и важные нюансы в применении электродов типа ЦЧ4

Электроды для сварки

Одной из самых сложных и трудоемких задач современного сварочного производства является соединение изделий из чугуна, особенно когда речь идет о крупногабаритных конструкциях. Сегодня для качественной сварки чугунных изделий преимущественно используют электроды ЦЧ-4.

Общие характеристики электродов типа ЦЧ4

Конструктивно элементы этого типа представляют собой стержни, на которые нанесено основное покрытие. Применяются для работы по чугуну высокой степени прочности (с шаровидным графитом в его составе), а также для сварки изделий из серого чугуна (с графитом пластинчатого типа).

Функциональное назначение этих электродов включает качественное соединение объектов, изготовленных из разнородных металлов, сварку поврежденных элементов конструкций, формирование новых сварных швов и исправление (заварку) различных дефектов, возникающих в процессе отливки, специальную наплавку начальных слоев металла на чугунные детали.

Параметры сварочных материалов

Для качественных сварочных работ важно, чтобы все параметры электрода были оптимально подобраны.

То или иное практическое применение влияет на выбор диаметра указанного элемента – он может варьироваться от 3 до 5 мм. В зависимости от предстоящей сварочной операции необходимо установить правильный режим тока – 65-80, 90-120 или 130-150 ампер.

Для эффективной работы следует предварительно прокалить электроды. Чтобы добиться наилучших результатов, сделать это рекомендуется при температуре +170…+200°C.

Химический состав наплавленного металла

В модели ЦЧ-4 присутствуют следующие химические компоненты:

углерод (С) – 0,25%;
марганец (Mn) – 0,5/2,5%;
фосфор (P) – 0,07%;
сера (S) – 0,04%;
кремний (Si) – 0,10/0,80%;
ванадий (V) – 8,5/10,5%.

Стержень электрода имеет железную основу.

Этот металл позволяет качественно работать с материалом, из которого изготовлен свариваемый объект, обеспечивает получение высокопрочного шва.

Классификации и одобрения

Сварочные электроды ЦЧ-4 отвечают техническим условиям ТУ У 28.7-34142621-006:2012 и одобрены:

TUV – Объединение аудиторских компаний союза технадзора за объектами котельного оборудования (ФРГ);
СТБ – Госстандарт (Республика Беларусь);
KZ-standard – ГОСТ 9466 (Республика Казахстан);
MD-standard – ГОСТ 9466 (Республика Молдова).

Преимущества элементов

Электроды марки ЦЧ-4 обладают рядом функциональных достоинств, среди которых можно выделить следующие:

Позволяют сваривать предметы/конструкции из чугуна, а также воедино – из чугуна и стали, что невозможно с помощью многих других марок электродов.
Для них характерны упрощенное зажигание и стабильное горение сварочной дуги, результатом чего является равномерное прочное соединение свариваемых деталей.
Химический состав подобран таким образом, чтобы можно было работать с чугунами разных видов.
Универсальны. Их в равной степени эффективно применяют как в нижнем, так и в угловом положении, как при холодной сварке (без нагревания), так и для горячего вида сварки (при температурах выше 250°C).
Прекрасно устраняют дефекты и отлично справляются с подготовительным наплавлением на деталях от 1-го до 2-го слоя.
В процессе сваривания металл формируется в шве практически без разбрызгивания металла.
Доступны для покупки.

При правильной эксплуатации эти электроды гарантируют прочное сварное соединение с ровным и долговечным швом. Причем они подходят как для промышленного использования, так и для применения в домашних условиях.

Электроды этой марки прекрасно показывают себя в сочетании с современными сварочными аппаратами.

Технологические особенности и свойства

Сварку с применением ЦЧ-4 осуществляют посредством коротких валиков (длиной 25-30 мм) с поваликовым охлаждением на открытом воздухе (до температуры +60°C и ниже). Если свариваются детали, основу которых составляет ковкий или высокопрочный чугун, допускается увеличение длины валика до 80-100 мм.

Для достижения требуемого качества сварочных работ важен каждый технический параметр, поэтому необходимо обращать внимание на следующие характеристики описываемых электродов:

Нюансы и условия применения

В процессе сварки деталей из малопластичного, со свободным графитом в своем составе чугуна работник, особенно если он только осваивает новое для себя дело, может получить соединение, качество которого нельзя назвать оптимальным. Чтобы не допустить такой результат, стержни ЦЧ-4 должны эксплуатироваться при постоянном токе обратной полярности.

Улучшить функциональные параметры соединения позволит предварительный прогрев необработанных кромок основного металла до температуры +650°C на протяжении часа. После сваривания необходимо дать поверхности остыть в течение некоторого времени. Лучше это делать в специальных печах для остывания или обернув место соединения теплоизоляционным материалом.

Для исключения риска осыпания электродного покрытия элементы ЦЧ-4 можно просушивать не чаще 2 раз.

Правила хранения

Электроды поставляются заказчикам в упаковках с пленочной термозащитой. Ненадлежащее хранение может минимизировать эту защищенность. Поэтому хранить указанные изделия надо в помещениях с температурой не ниже +15°C и минимальным уровнем влажности.

Необходимо предусмотреть надежную защиту от случайных падений на хранящиеся стержни других предметов или сваливания со складских полок. Механические повреждения нарушают целостность покрытия, что может негативно сказаться на качестве сварки.

Минусы электродов ЦЧ4

Очевидных недостатков у этой марки нет. Есть только некоторые ограничения в применении – электродами ЦЧ-4 не рекомендуют выполнять вертикальную и потолочную сварку.

При наплавке необходимого количества металла марка ЦЧ-4 затрачивает больше расходного материала, чем иные электроды, не предназначенные для работ по чугуну. Но в сравнении с другими видами стержней для чугуна эта разница оказывается не столь очевидной.

Обзорная характеристика электродов марки ЦЧ-4 для сваривания чугуна - свойства, преимущества и недостатки

Одним из самых трудоёмких методов сварки чугуна можно назвать сварку электродами. Это связано с его физическими и химическими свойствами.

В этом металле могут образовываться поры и трещины, при накаливании ему свойственна текучесть и вообще нужно много опыта, чтобы качество швов было высоким.

Для снижения вероятности повреждений были созданы стержни со специфическим составом и, как следствие, понизилась вероятность образования дефектов и, в свою очередь, характеристики сварного соединения улучшились.

Но все с точностью до наоборот. Они отлично проявили себя и при наплавке, и при работе с чугуном разного типа. Более детально мы поговорим об этом в данной статье.

Общие характеристики

Электроды ЦЧ-4 для сварки чугуна являются стержнями с основным покрытием. Они используются для работы с высокопрочным чугуном в составе с шаровидным типом графита и с серым чугуном в составе с пластинчатым типом графита.

Возможно формирование как новых швов, так и производство ремонта, наплавки металла и заварки дефектов.

Следует установить постоянный ток и обратную полярность и производить сварку в нижнем пространственном положении. Варить рекомендуется углом назад. Сварку можно производить на средней дуге, короткая дуга не является обязательной.

Для начинающих специалистов это большое преимущество. До процесса сварки необходимо в течение часа прокалить стержни в печи, температура прокалки не должна превышать двухсот сорока градусов.

Во время формирования шва желательно сваривать маленькими сегментами не больше двух – трех см. При использовании высокопрочного чугуна, длина сегмента может быть увеличена до десяти см.

Необходимо следить за равномерным охлаждением формируемого шва.

Свойства

У электродов марки ЦЧ-4 в работе с чугуном положительные характеристики. Специалисты отмечают довольно устойчивое горение дуги, металл в свою очередь, почти не разлетается во время работы.

Создается ровный и аккуратный шов, с отделением шлаковой корки особых трудностей не возникает. За счет специфического состава, возможность формирования трещин и пор минимизирована.

Электроды имеют средний расход, на 1 кг наплавленного металла приходится около 1.7 кг. Если диаметр стержней – 4 миллиметра, производительность будет приблизительно 2.2 кг в час.

Выводы

Электроды ЦЧ-4 4 мм для сварки чугуна подойдут скорее для опытных специалистов. У начинающих сварщиков могут возникнуть трудности с стержнями данной марки. Но дело тут не столько в электродах, сколько в самом металле.

Молодые сварщики отказываются от работы с чугуном из-за сложностей, возникающих в процессе варения. Но хотелось бы посоветовать, наоборот, браться за подобную работу чаще.

Только таким образом вы сможете понять все допущенные погрешности, осознать первопричину их появления и сделать работу над ошибками.

А у вас есть опыт работы по чугуну с электродами? Какой марке вы отдаете предпочтение? Может, вы работали с ЦЧ-4 для чугуна? Поделитесь своими мыслями в комментариях.

Ваша точка зрения будет полезна для тех, кто только начинает свой профессиональный путь. Желаем успехов!

Читайте также: