Сварка постоянным током чугуна
Обновлено: 17.05.2024
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.
Особенности сварки изделий из чугуна
Виды сварки
В данном случае необходимо строго соблюдать технологию подготовки и сварки, иначе материал можно перепалить, что сделает его хрупким или приведет к другим проблемам. Давайте рассмотрим процесс сварки более подробно.
Особенности материала
Данный материал характеризуется рядом свойств, затрудняющих процесс сваривания, а именно:
- формирование трещин и пор;
- образование каленых структур вследствие обработки;
- тонкие заготовки рассыпаются от перегрева.
В зависимости от состава, материал разделяется на белый и серый. Первые особенно трудно поддаются свариванию из-за своей хрупкости и твердости. С серыми работать значительно легче. Они более податливы обработке.
Мастера, имеющие значительный опыт работы и знающие, как сварить чугун, способны даже по разрезу определить его свариваемость. Мелкодисперсная структура металла является более приближенной к серому. Это значит, что работать с ней легче, чем с материалом имеющим в своем разрезе крупные зерна.
Длительное нахождение материала в масляной или водной среде делает его непригодным к сварке. В связи с этим не каждую деталь можно подготовить должным образом для получения качественного соединения.
Технология сварки чугуна.
В связи с ограниченной свариваемостью подобного металла необходимо принимать во внимание следующие его основные особенности:
- данный материал – жидкотекучий, в связи с чем работать с ним можно только лишь в нижнем положении;
- важно строго соблюдать температурные режимы, иначе можно выпалить углерод и сформировать поры;
- низкая пластичность и неправильные термические нагрузки приводят к развитию напряжений;
- при расплавлении образуются окислы с температурой плавления, превышающей таковую для основного материала.
Одной из основный трудностей, с которыми часто сталкиваются сварщики – формирование трещин в области сварки во время охлаждения изделия.
Указанные особенности этого материала, а также дефекты и недостатки могут доставлять трудности только при несоблюдении технологии сварки.
Существует несколько методов, позволяющих обрабатывать данный металл. Достаточно часто используется горячая сварка чугуна, может также применяться сварка чугуна аргоном или же, например, полуавтоматом.
Каждый из указанных методов обладает своими положительными и отрицательными сторонами. В связи с этим выбор той или иной технологии может меняться в зависимости от поставленной задачи.
Не стоит забывать и про необходимость правильно выбирать электроды по чугуну. Учитывая все тонкости работы с подобным материалом возможно достичь наилучших результатов.
Технология сварки электродами
Сварка чугуна полуавтоматом выполняется в соответствии с маркой материала, его размерами и наличием дефектов. Марка электрода для сварки чугуна выбирается по-разному в каждом конкретном случае.
Например, если используется холодная или горячая сварка чугуна, то выбирают электроды ЦЧ-4. Они используются как подготовка чугуна к сварке и позволяют наплавить 1-2 слоя на изношенную часть детали для последующей наплавки специальными стержнями.
ОЗЧ-2 наиболее часто применяются в ремонте тонкостенных конструкций. Они позволяют заварить чугун, чтобы убрать дефекты литья. МНЧ-2 также используется для устранения дефектов литья.
Сварка чугуна в домашних условиях – задача посильная каждому человеку. Тем не менее важно соблюдать некоторые рекомендации. Также потребуется наличие определенных навыков у того, кто выполняет работу. Если подобная процедура осуществляется впервые, тогда она может получиться не сразу.
При производстве чугуна выдерживается температура на уровне 1200°C – 1500°C. В связи с этим высокотемпературная обработка этого материала не представляется возможной, а его свойства определяются содержанием углерода.
Выделяют два вида выполнения соединения данного материала: холодная и горячая сварка.
Подогрев при сварке чугуна.
В каждом из отмеченных способов технологии сварки чугуна следует руководствоваться следующими правилами:
- Быстро охлаждать поверхность изделия строго запрещено.
Если необходимо деталь приварить к металлу, тогда увеличить продолжительность остывания последнего можно, засыпав его песком. - В жидком состоянии металл становится текучим, поэтому необходимо применять подформовку.
- Сварка чугуна ТИГ методом сопряжена с рядом трудностей.
В частности должно быть обеспечено прочное прилегание шва. К наиболее трудоемким операциям следует отнести процесс соединения неоднородных изделий. В связи с эти в работе следует учитывать параметры каждой детали.
Если необходимо сделать сварку с помощью сварочного аппарата, обычно используются определенные марки электродов, доступные к покупке в строительных магазинах. Также существует и альтернатива стержням в виде сварочной проволоки.
Проволока для сварки чугуна с графитовым стержнем позволяет формировать достаточно надежное соединение.
В независимости от метода, будь то технология сварки аргоном с использованием полуавтомата или ручная дуговая сварка, необходимо придерживаться следующей последовательности действий:
- подготовить поверхность чугунной детали, удалив с нее дефекты механическим или ручным способом;
- определить марку материала;
- использовать способ, позволяющий обеспечить наилучшее соединение, например, в некоторых случаях можно применять металлические шпильки;
- сварочные работы: данный материал можно варить с применением аргонодуговой сварки, но для этого следует соблюдать некоторые условия;
- после завершения работы детали засыпаются песком или другим материалом, не позволяющим изделию быстро остывать.
Если с первым пунктом, указанного выше перечня, все понятно, то второй следует рассмотреть подробнее. Дело в том, что подготовка включает в себя не только механическую обработку, но и определение всех возможных процедур, которые предстоит выполнить в работе.
Сначала рабочий визуально осматривает изделие и по срезу определяет стойкость к термическому воздействию. Исходя из такого визуального осмотра выбираются режимы сварки.
Что касается формирования надежного соединения, то тут можно применить метод с использованием шпилек. Суть отмеченной технологии заключается в том, что в деталь предварительно устанавливаются шпильки, укрепляющие ее.
Количество шпилек зависит от формы и длины соединения. Также в данном случае следует учитывать состав стержня, которым осуществляется соединение. Обычно такие электроды изготавливаются самостоятельно.
Схема наплавки при сварке чугуна.
Далее во время работы важно выполнять следующее условие: в сварочной ванне следует постоянно поддерживать небольшое количество расплавленного материала, а также его равномерное перемешивание в процессе работы.
Также в процессе формирования соединения часто используют присадки. Может понадобиться применение смеси, состоящей из азотнокислого натрия, соды и технической буры.
Если следовать простым правилам, то дуговая сварка не доставит много проблем и, при наличии определенных навыков, будет достаточно проста. Главное правильно выбирать варящие электроды. В некоторых случая стоит отдать предпочтение стержням марки РДС, а в некоторых – ЭСАБ.
Стоит помнить о том, что электросварка наиболее эффективна не только при правильном выборе электродов для чугуна, но и правильном определении марки материала. При наличии должных навыков сваривание и починка радиатора чугунной батареи не будет вызывать никаких проблем.
Как правильно сваривать чугунные детали?
Холодная сварка чугуна – это метод формирования соединения на материале без подогрева. Сварка чугуна аргоном по данной технологии осуществляется в случаях отсутствия возможности выполнения предварительного прогрева деталей. Влияние режима электрошлаковой сварки на размеры проплавления чугуна.
Причиной возникновения подобной ситуации может быть, например, слишком большой размер изделия или же специфическая форма детали.
Осуществляется сварка чугуна электродом с верхним слоем из стали с низким содержанием углерода. Также нередко используются электроды из нержавейки или медные электроды.
При выполнении сварки чугуна электродом в домашних условиях следует иметь ввиду, что применение стержня без покрытия не позволит достичь высокого качества соединения.
Это связано с неоднородным составом наплавленного металла, а именно, в процессе соединения нижние слои будут обогащаться углеродом и станут близки к чугуну, а верхние, наоборот, станут низкоуглеродистыми и более близкими к металлу.
Если правильно варить чугун по технологии холодной сварки, то в процессе работы материал будет закаляться из-за быстрого отвода тепла. В конечном итоге, твердость соединения окажется существенно выше, чем у детали.
Не стоит забывать и об усадке чугуна и стали, так как она у данных материалов сильно различается, поэтому не стоит допускать слишком больших объемов наплавленного материала.
Чем резать?
Необходимость выполнения подобной процедуры чаще всего связана с демонтажем чугунных труб, батарей отопления и других коммуникаций. На первый взгляд может показаться, что выполнение данной работы не вызовет много труда. Тем не менее в Советском Союзе трубы соединяли добротно, поэтому резать их не так уж и просто.
Горячая сварка чугуна.
Аргонная сварка чугуна позволяет формировать надежные соединения этого вещества со многими другими. Например, это может быть сварка чугуна со сталью или алюминием. В любом случае разобрать заваренную конструкцию не просто.
Тут главное правильно выбрать способ резки. Можно использовать хорошо знакомые инструменты, такие как труборез, зубило, лобзик, газовые резаки и так далее.
Каждый приведенный метод обладает своими достоинствами и недостатками. Например, в некоторых случаях можно спокойно обойтись обычным молотком и зубилом. Особенно если технология сварки чугуна была нарушена и сформированное соединение оказалось слабым.
В других случаях лучше использовать более продуктивные механические, а не ручные, инструменты, для которых электродуговая сварка чугуна – не помеха.
Разделка кромок
После того, как были выбраны электроды по чугуну, необходимо подготовить кромки детали к свариванию. В первую очередь следует позаботиться о чистоте поверхности изделия, о чем уже упоминалось ранее.
Далее, перед тем, как варить чугун электросваркой, следует разделать кромки. Особенно это касается ремонта различных приспособлений. В таких случаях разделка дефектных мест крайне необходима. Она осуществляется с одной или с двух сторон в Х-образной форме.
Сварка стали с чугуном будет более надежной, если перед началом работы сделать наплавку на кромку последнего никелевой присадки. Это позволит сформировать так называемый переходной слой, который положительно скажется на качестве шва.
Конечно же, маркировка электродов по чугуну в данном случае будет отличаться. Подходящими вариантами для соединения со сталью будут стрежни марок ЦЧ-4, ОЗЧ-2.
Марки электродов для сварки
Маркировка электродов по чугуну включает в себя следующие самые распространенные варианты: МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН. Существуют и другие обозначения, например, т590. Эта марка электрода по чугуну также способна обеспечить качественное соединение.
Электроды для сварки чугуна выбираются в зависимости от решаемой задачи. Например, уже упоминалось о том, что соединение со сталью лучше осуществлять с помощью ЦЧ-4.
В холодной сварке лучше работать стержнями с покрытием. Присадка должна отвечать по составу марке самого чугуна, ведь в зависимости от количества углерода в железе свойства материала будут меняться.
Стоит отметить, что не только сварочные электроды для чугуна дают наилучший результат. Приемлемого качества можно добиться и с использованием УОНИ-13/55.
Тем не менее сварка чугуна инвертором данными стержнями требует определённой осторожности, так как чрезмерный нагрев может привести к формированию трещин в области термического воздействия.
Итоги
Сварка изделий из чугуна может стать проблемой для любого новичка. Тем не менее достаточно следовать нескольким несложным правилам и соблюдать технологию рабочего процесса, и тогда сваренное соединение будет обладать хорошим качеством и надежностью.
Сварка чугуна электродами: особенности технологии и условия
Сваривать чугунные детали электросваркой можно как на специальном оборудовании, так и в домашних условиях. Предлагаем изучить правила подготовки деталей к свариванию, выбор метода и технику выполнения сварного шва с использованием обычного MMA-инвертора.
Чугун: особенности материала и работы с ним
Чугун — это расплав железа, к которому в процессе остывания был добавлен в больших количествах углерод. Из-за концентраций углерода выше предельной растворимости образованный сплав отличается высокой твёрдостью, но малой однородностью. По структуре своей чугун пористый, его кристаллическая решётка нарушена крупными вкраплениями углерода, из-за чего межатомные связи характеризуются малым пределом упругой деформации.
Из-за того что структура металла разбавлена крупными вкраплениями графита, чугун плохо поддаётся свариванию: в местах нарушения кристаллической решётки образуются местные напряжения и изделие становится особо хрупким. Для сваривания чугуна необходим тщательно подобранный набор присадок, обеспечивающий:
- хорошую смешиваемость шва с остальной толщей металла;
- как можно меньшую разницу в температурной усадке;
- минимальную из возможных толщину шва;
- высокий показатель равнопрочности.
Варить чугун электродом сложно ещё и по той причине, что разновидностей этого металла много. В то же время на большинство изделий не имеется конструкторской документации, и достоверно определить состав сплава не представляется возможным. Поэтому сорт чугуна определяют на глаз по цвету излома и затем подбирают электроды и режимы сварки, максимально близкие к оптимальным. В домашних условиях сварка чугуна почти всегда лотерея и широкое поле для экспериментов для достижения наилучшего результата.
Какой инвертор использовать
Детали чугунного литья обычно имеют внушительную толщину, и прогреть их вглубь без ощутимого расширения зоны прогрева — достаточно трудная задача. Оптимальный вариант — варить короткими прихватками в импульсном режиме, давая детали время на остывание.
В подобном режиме будет эффективно работать далеко не каждый инвертор. Наиболее пригодны для этих целей современные аппараты с улучшенным розжигом и форсажем дуги, мощной системой охлаждения. Токи при сварке чугуна повышенные из-за дополнительной проводимости обмотки и обмазки электродов. Потолок токового диапазона должен быть около 200–250 А при продолжительности включения на максимальной нагрузке не менее 50%.
Вообще чем более совершенная схема управления сварочным током используется, тем лучше. При сварке чугуна требуется быстрый розжиг, равномерное горение и быстрое прерывание дуги без образования высокотемпературного очага. При этом специальных режимов для чугуна ни один из бытовых и даже профессиональных автоматов не имеет.
Профессиональное оборудование от FoxWeld или KEMPPI справится с задачей без проблем. Из бюджетных вариантов можно рекомендовать инверторы таких производителей как Aurora и Tesla стоимостью от 10 000 рублей. Более дешёвые («Ресанта», «Сварог») инверторы тоже могут использоваться с переменным успехом, но для сварки ответственных деталей они малоприменимы.
Правила подготовки детали
Для чугунных деталей качество сваривания определяется ещё на этапе обработки и подготовки сварочного шва. В отличие от других материалов, здесь может иметь значение даже наличие жировой плёнки. Для удобства разделим подготовку на три вида в зависимости от характера соединений.
Трещины в чугунном литье нужно перед сваркой просверлить по краям, чтобы избежать дальнейшего растрескивания при температурной усадке. После этого по трещине делается пропил болгаркой. Распускать шов нужно на ширину около 3 мм, сохраняя на дне целик, равный по толщине стержню электрода или немного больше.
Детали, треснувшие на две половины, обычно можно сложить очень плотно и эту возможность нужно использовать при сварке. Единственное, что необходимо сделать — обеспечить неподвижность струбцинами или болтовым соединением и также распустить шов.
Третий вариант — две независимые детали, которые перед сваркой проходят подгонку. На торцах нужно убрать напильником или наждачным бруском риски от режущего инструмента и снять фаску со стороны сварки по аналогии с роспуском шва. При подгонке деталей их нужно резать очень аккуратно, не допуская перегрева.
Непосредственно перед сваркой соединяемые кромки нужно обезжирить. Оптимально, если под рукой имеется ацетиленовая или пропановая горелка: ей сварочный шов прокаливают, выжигая графит, с нагревом чугунной детали до тёмно-красного цвета.
Использование специальных электродов
Разновидностей электродов для сварки чугуна разных сортов невероятно много. Мы рассмотрим только наиболее пригодные для использования в домашних условиях.
Самыми ходовыми марками электродов для сваривания чугуна можно назвать ESAB (ОК) 92.60, 92.58 и 92.18. Первые две имеют умеренное содержание никеля, у которого ТКР сопоставим с чугуном. Марка 92.18 имеет высокое содержание никеля и требует отковки горячего шва для уплотнения кристаллической решётки и повышения пластичности шва. Эти электроды хорошо использовать для сварки серого и ковкого чугуна.
Несколько иной принцип сварки, иначе называемый высокотемпературной пайкой, используется при работе с медь-никельсодержащими электродами, такими как МНЧ-2. Такой припой состоит из веществ, не вступающих в реакцию с графитом, и поэтому вероятность образования «отбелов» на границе сварочного шва существенно ниже. Электроды с добавлением меди подходят для большинства сортов чугуна.
Для сваривания деталей без преднагрева применимы марки ОЗЖН-1 и UTP 86 FN. Это электроды на железно-никелевой основе с легирующими присадками, в основном их используют для сварки серого чугуна. Толщину электродов любого типа для работы в домашних условиях следует выбрать 3 мм, для особенно массивных деталей — не более 4 мм, иначе инвертор просто не выдаст нужного тока для полноценного прогрева.
Применение присадочной проволоки
В некоторых случаях в процессе ручной дуговой сварки чугуна могут вноситься специальные присадки, придающие материалу шва специальные свойства. В основу этих присадок входят всё те же никель и медь, иногда железо, нержавеющие сплавы и олово. Для использования проволоки потребуется маска-хамелеон, надёжная фиксация детали и немного практики.
Наиболее популярной присадочной проволокой считается ПАНЧ-11, которую используют в полуавтоматической сварке чугунных изделий. Проволоку вносят небольшими порциями при каждом розжиге дуги, причём контакт электрода с поверхностью происходит именно через припой. Так достигается хорошая смешиваемость и смягчается воздействие высоких температур.
Также очень полезными при сварке чугуна оказываются присадки на основе монель-металла. Это достаточно редкий и дорогой сплав, но он обладает требуемыми ТКР, твёрдостью и пластичностью, сопоставимыми с показателями самого чугуна. Монель вносится малыми дозами через мгновение после зажигания дуги. Горение при этом более длительное, что на качестве шва практически не отражается.
Режимы сварки, токи, техника работы
Чугун варят постоянным током преимущественно обратной полярности, хотя для некоторых марок электродов (МНЧ-2) может требоваться переключение минуса на держатель. Из-за высокой текучести чугуна его всегда нужно варить только в нижнем положении шва.
В домашних условиях можно использовать два вида сварки: с частичным подогревом и без него. Для каждой марки электродов это определяется индивидуально. Разогрев детали проводят задолго до начала сварочных работ, используя паяльную бензиновую или газовую лампу, либо же ацетиленовые горелки. Прогрев чугунной детали должен продолжаться и в процессе сварки, поэтому работу выполняют два человека.
Чугун сваривают короткими швами (по 2–4 см) с отступом в 2–3 длины шва. Каждый «стежок» выполняется многочисленными прихватками с длительностью горения дуги от 0,5 до 1,5 секунды, в зависимости от толщины металла и марки электродов.
Область наложения шва разогревают в течение 2–3 минут, затем сварщик накладывает металл в корень разделанного шва, а помощник аккуратно подогревает место сварки. Когда «стежок» завершён, его засыпают сухим песком или накрывают асбестовой тканью и убирают пламя.
Медленное остывание имеет критически важное значение при сварке чугуна. Без него металл может сразу же покрыться паутинкой трещин, расходящихся от сварочной ванны, и изделие будет безнадёжно испорчено. Теплоизолирующая выстилка может укладываться и с обратной стороны шва заранее, но даже в таком случае каждый сварочный кратер должен сразу же защищаться от прямого контакта с воздухом. Небольшие детали рекомендуется на час отправлять в раскалённую духовку.
При сварке в первую очередь заполняется корень шва, полную заплавку проводят после полного остывания детали по точно такой же технологии с плавным отпуском. Если требуется герметичность соединения, между «стежками» выполняют ещё несколько промежуточных, а затем заплавляют шов полностью. Однако гораздо лучше в целях обеспечения герметичности воспользоваться полимерными или эпоксидными герметиками.
Все о сварке чугуна
Чугун, несмотря на широкое употребление стали и более новых материалов, остается весьма востребован. И именно поэтому полезно знать все о сварке чугуна в различных ситуациях. Мастер, владеющий хотя бы общей информацией по теме, знающий основные инструменты и материалы, ключевые варианты и схемы, вряд ли окажется в тупике.
Особенности и трудности
Сразу стоит сказать, что сварочные работы с любыми вариантами чугуна и изделиями из него весьма трудны. Основным препятствием для нормальной сварки является заметная концентрация углерода. И чем больше его количество, тем сложнее работать сварщику. Кроме того, расплавленный чугун слишком активно движется. Приходится принимать специальные меры, чтобы он надежно удерживался в отведенном объеме и не попадал за его пределы.
Не менее плохо то, что чугун варится с образованием тугоплавких соединений с кислородом. Они остаются твердыми даже после полного расплавления основной массы металла. Свойственная для любых деталей и конструкций из чугуна неоднородность тоже должна учитываться сварщиками.
А когда при сварке выгорает углерод, после него остаются плохо устраняемые поры. Недаром даже самая «сложная» сталь больше «любима» сварщиками, чем чугун.
И все же его приходится варить. Особенные трудности возникают при работе в домашних условиях. На производстве обычно используют материал контролируемого состава, да и лаборатории помогают. Оценить свариваемость металла в первом приближении помогает его излом. Если он окрашен в черный или темно-серый тон, правильно выполнить работу получится только опытным профессионалам и строго на промышленных установках.
Типы сварки
Ручная при помощи дуги
Для обработки чугунных изделий довольно часто применяют дуговой способ. Важно: это всегда горячая процедура, то есть свариваемые участки предварительно разогревают до 600 – 655 градусов. Такой прием позволяет равномерно обрабатывать материал и хотя бы частично компенсировать его недостатки. Для самой работы используют электроды из чугуна плавкого типа. В некоторых случаях также применяют угольные электроды.
Необходимо не просто обеспечить подачу большого тока, но и работать непрерывно. Потому чугун всегда следует варить двум сварщикам попеременно. И все равно, несмотря на отработанную процедуру, дуговая сварка чугунных конструкций остается весьма сложным делом, требующим высокой квалификации.
Себестоимость таких работ тоже велика. Потому везде, где требования к качеству швов менее высоки, стараются использовать иные методы.
Газовая
По простоте и удобству этот способ стоило поставить бы на первое место. Он делится на два основных направления — высокотемпературную и холодную (выполняемую без подогрева) сварку. Важно: когда речь идет о подогреве, то подразумевается предварительное общее повышение температуры всей целевой поверхности, а не одной свариваемой области. Целесообразно брать сразу 2 газовые горелки. Одна поможет нагреть сварочные кромки, а вторая расплавит присадочный пруток и обеспечит выполнение самой задачи.
Специалисты советуют применять «нормальное» сварочное пламя. Пропорция кислорода к ацетилену в большинстве случаев 1 к 1. Однако опытные сварщики могут немного сдвинуть баланс в пользу ацетилена. Удельный расход газа составляет от 100 до 120 л за час. Охлаждать изделие после окончания работы надо очень аккуратно и равномерно.
Существует и низкотемпературная методика газовой сварки чугуна. Разработавшие ее представители ВНИИавтогенмаш указывают, что кромки расплавлять не надо. Их прогревают только до 800-850 градусов. Потом в разделанные части добавляют флюс и в таком формате уже проводят саму сварку. Производится общий или локальный подогрев восстановительным пламенем до температуры 300-400 градусов.
При этом свариваемые кромки требуется покрывать пастообразным флюсом полностью. В этих местах нагрев производится до 750-790 градусов. Сварку ведут справа налево.
Как и в предыдущих случаях, остужать сварные швы нужно максимально медленно. Это позволит придать им необходимую плотность и надежность.
Механизированная
Чаще всего в таком варианте используют плавящиеся электроды. В сварочный объем вводятся химически стабильные газы. Наиболее распространен среди них углекислый газ, который ценят за дешевизну. К сведению: в ряде случаев может применяться самозащитная проволока. Независимо от применения ее или электродов нужно подавать постоянный ток с перевернутой полярностью.
Электрошлаковая
Такой метод тоже применяется довольно широко. Он подходит для белого и серого чугуна, отличающихся особо плохой свариваемостью в обычном режиме. Электрошлаковым способом можно будет также сварить чугунное изделие с утолщенными стенками. Подходит эта методика и для устранения дефектов в крупных металлических конструкциях. Обычно стараются брать для работы пластинчатые электроды, но могут применяться также и стержни любой геометрии.
Отличие от работы со сталью выражается, прежде всего, в увеличенном зазоре между кромками. Напряжение тока тоже повышают, а вот его силу уменьшают. Подобный режим позволит усилить разогрев металла, одновременно сократив интенсивность его охлаждения.
Важно: использование силикомарганцевых флюсов не допускается. Предпочтительны флюсы на основе фторидов.
Термитная
Этот вариант часто применяется в отношении деталей из серого чугуна. Именно таким образом, например, приваривают лопасти на судовые винты. Крупногабаритные детали необходимо предварительно анализировать с помощью профессиональной лаборатории. Это позволит подобрать оптимальный метод легирования термитной стали. Отдельно производится расчет объема термитной шихты.
Сварка больших деталей термитным способом экономически выгодна. Ее используют для:
- ковшей;
- поддонов;
- станин;
- реверсивных шестерен;
- изложниц;
- гребных валов;
- поршневых штоков.
Отдельная тема — водостойкая сварка чугуна. Ее ведут на основе эпоксидных клеящих смесей. Подобное решение очень хорошо подходит для работы с автомобильными компонентами, подвергающимися значительному нагреву. Особой подготовки для использования водостойкой «холодной сварки» не потребуется. Современные модификации таких препаратов совершенно безопасны для человека и окружающей среды.
Но при этом надо помнить, что даже лучшие клеи такого рода хорошо работают лишь при комнатной температуре. Промышленное использование подобной технологии невозможно. Даже при всех издержках и слабостях той же дуговой сварки она в целом оказывается лучше.
В отдельных случаях пользуются инверторной технологией. Весь процесс обязательно ведут на обратном токе, тщательно подбирая вид электродов для конкретной ситуации.
Инструменты и материалы
Часто возникает вопрос — можно ли пользоваться для сваривания чугуна электродом по нержавейке. Такой метод не годится, придется использовать специализированные электроды. Хорошим вариантом выступает модель ОЗЧ-2. Ее делают со стержнем, образованным медью. Компромиссом является применение нержавеющего электрода с поверхностной намоткой медной проволоки.
Альтернатива — использование МНЧ-2. В состав этих электродов входят:
Подобное решение позволяет добиться очень хорошего результата. Однако стоимость таких компонентов весьма велика. В некоторых случаях применяют сварку чугуна латунью холодным способом. Официальное название метода — холодная газовая сварка латунными припоями. Это помогает исключить перемену металла на химическом уровне («отбел», как говорят профессионалы).
Внимание: указанная выше возможность применять обычные электроды с медной обмоткой не годится для ответственных или сильно нагружаемых соединений. Работать с неплавящимися стержнями можно:
- в атмосфере изолирующего газа;
- при использовании флюсов;
- с применением присадок различного рода.
Кроме перечисленных моментов, важно обеспечить:
- инверторный сварочный аппарат;
- щетку с металлическими волокнами;
- газовую горелку (поможет разогреть рабочие поверхности);
- тиски, чтобы зафиксировать заготовки.
Подготовка
Независимо от метода сварки, чугун требуется основательно подготавливать к работе. В любом случае убирают с поверхности всю грязь и даже смазочные масла любого рода. Обязательным требованием будет и тщательная разделка кромок. Если планируется добиться повышенной прочности, надо ставить шпильки при холодной сварке. В горячем режиме практикуется предварительный нагрев, формирование специально продуманной «ванны».
С кромок непременно убирают даже небольшие трещины. Перед установкой шпилек разделку выполняют под углом. В других случаях это не обязательно. Стальные шпильки должны быть на 2-3 «калибра» (так называют соотношение длины и сечения). Внешние наконечники шпилек должны ставиться так, чтобы их можно было приварить друг к другу.
Многие люди интересуются методикой сварки чугуна в домашних условиях. Работать электродом рекомендуется по многослойной методике. Для соединения краев толстостенных деталей предварительно убирают при помощи УШМ фаски под углом 45 градусов. Заделать трещину можно использованием тонкого диска. На концах придется сверлить отверстия.
В некоторых случаях нужно приварить чугун к стали. Горячая и полугорячая методики подразумевают прогрев заготовок до 500 градусов и даже выше. Для домашней работы рекомендуется использовать электроды ЦЧ-4. В этом случае применяют постоянный обратный ток. Рекомендуется работать в нижнем положении.
Напряжение холостого хода не превышает 54 Вольт. Варят чугунно-стальную связку небольшими зонами. Величина валиков — не более 0,03 м (с погрешностью максимум 1 мм). Очень важную роль играет проковка шва. Зону контакта периодически остужают.
Кроме знания режимов надо знать и особенности сварки отдельных конструкций. При работе на чугунных блоках двигателя можно выбрать три варианта:
- полный нагрев;
- фрагментарный прогрев нужной зоны;
- электрическую сварку по холодному слою (это наиболее простое решение для устранения трещин).
Часто практикуется сваривание в аргоновой среде. В этом случае применяют электроды, содержащие графитизатор. В промышленных условиях применяют полуавтоматическую обработку с порошковой проволокой. Тогда необходимо создавать атмосферу углекислого газа. Это экономичное решение, можно ограничиваться прогревом поверхности до 80 градусов.
Достаточно обычной задачей является и сварка выпускного коллектора. Рекомендуется применять электроды с добавкой меди. Холодный метод хуже горячего, потому что создаются относительно непрочные швы. При работе с блоком цилиндров требуется засверливать трещины, неглубокие трещинки разделывать необязательно. Отверстия не должны проходить насквозь, требуется лишь раскрывать весь объем дефекта.
Рекомендации
Чтобы сократить опасность появления новых трещин при сварке, требуется:
- удалять фосфор и серу;
- добиваться более мелкой зернистости структур;
- варить металл с короткими швами на слабом токе;
- переходить от однопроходной к многопроходной сварке.
Бороться с появлением пор помогают:
- скрупулезное удаление ржавчины и прочих загрязнений;
- перевод водорода в нерастворимую форму;
- связывание азота в нитридах;
- уменьшение темпов охлаждения.
Среди различных видов газовой сварки оптимальным решением оказывается комбинация ацетилена и кислорода. В таком варианте нужно применять чугунные присадочные прутки, соответствующие ГОСТу 2671-80. Повысить смачиваемость кромок расплавом помогают флюсы. Если планируется выполнять механизированную сварку, для нее желательно использовать проволоку с повышенной концентрацией графитизаторов. Когда дефекты сварочного процесса обнаруживаются на финальной стадии, придется устранять их дополнительно — путем специальной пайки с флюсами на базе буры и борной кислоты.
Сварка чугуна представлена в видео ниже.
Сварка чугуна полуавтоматом: особенности и правила
Сварка чугуна полуавтоматом — относительно простая разновидность работ. Но как и в любых других сварочных манипуляциях, тут есть свои важные особенности и правила. Необходимо учесть нюансы каждого способа, обратив внимание на рекомендации специалистов.
Сварка полуавтоматом чугуна возможна по различным схемам. В отличие от стали, однако, чугун сваривается очень плохо. Потому к такой работе нужно подходить максимально вдумчиво. Недопустима сварка чугуна при помощи стальных электродов.
Даже самые тщательные работы по такой схеме неизбежно приводят к растрескиванию шва.
В подавляющем большинстве чугун можно варить:
- холодным;
- горячим;
- полугорячим методами.
Работа без заблаговременного подогрева деталей востребована, если приходится сваривать крупные конструкции. Но в этом случае придется применять электроды специального образца. Предпочтительны расходники, содержащие медь, железо и никель. Такие добавки не провоцируют повышения хрупкости шва. Однако все же обычной практикой является использование горячего и полугорячего методов.
Предварительный разогрев подразумевает использование либо печей, либо индуктивных нагревателей. Такие методы широко применяются в промышленных масштабах. Наиболее важным требованием является строгое исполнение теплового режима. Недопустим прогрев металла более чем до 600 градусов. При превышении этой планки неизбежно меняется структура чугуна, и он переходит в белый вид.
Полугорячий вариант — это нагрев до 350-400 градусов. Теплая сварка ограничивается прогревом до 250 градусов. Когда процесс закончен, металл охлаждают крайне медленно, иногда несколько суток, чтобы избежать растрескивания шва. Горячие методы отличаются повышенной трудоемкостью. Однако только они позволяют достичь качественных соединений.
В ряде случаев применяют сварку чугуна в защитной среде углекислого газа. Такая защита помогает существенно повысить производительность труда.
Кроме того, углекислотная изоляция от внешней среды полезна и при работах на особо ответственных участках. Для этой цели используют чугунные либо стальные (но со специальным покрытием) электроды. Для горячей сварки подходят только чугунные электроды с толстым защитным покрытием.
В холодном режиме можно применять электроды из:
- чугуна;
- стали со специальным внешним слоем;
- стали с оплеткой из меди;
- медно-жестяной смеси;
- медно-никелевого состава;
- железоникелевого состава.
Чугун перед сваркой требуется аккуратно вычистить. Недопустимы даже малейшие частицы грязи или пленок. Снимать следы масла помогает использование растворителей. Грубые дефекты убирают шлифовальной машинкой. Кромки расширяют по длине той же болгаркой.
Но зачищать металл требуется предельно тщательно. Его лучше снять послойно, потратить больше времени, нежели повредить изделие. Трещины заваривают, предварительно засверливая проблемные точки. В противном случае прямо в ходе сварки трещины будут расползаться.
Важно: на всех деталях, чья толщина больше 5 мм, на краях требуется сформировать фаску; угол ее формирования составляет 45-60 градусов.
Тонкие чугунные изделия надо варить, применяя подкладки из графита. Если их нет, расплав может вытечь и прожечь металл полностью. Сварочную проволоку подбирают сообразно применяемому варианту сварки. Для «холодной» методики нужна ПП АНЧ-1. Для полугорячего способа правильнее использовать ПП АНЧ-2, а для горячего — ПП АНЧ-3.
Описание процесса
Оптимальная технология горячей сварки чугуна полуавтоматом подразумевает сначала прогрев металла до 600 градусов, а затем немедленное начало работы. Степень разогрева надо внимательно проконтролировать. Если все же перегрев допущен, придется исключить малейшее попадание воды. Даже единственная капля может спровоцировать растрескивание и окончательную порчу изделия. Само сварочное оборудование должно быть тщательно настроено.
Полуавтомату задают слабый постоянный ток и обратную полярность. Чтобы четко сварить чугун полуавтоматическим способом, необходимо вести держатель под углом от 50 до 60 градусов.
Важно: все время работы следует контролировать визуально кончик проволоки и весь ход процесса. Швы формируют послойно, делая 2 или даже 3 прохода.
Нежелательны перемещения в поперечной плоскости или колебания во время создания первого шва – это приемлемо только при работе со сталью.
Второй и последующие проходы позволяют немного расслабиться и водить кончиком проволоки в поперечной плоскости. Когда сварка завершена, шлак аккуратно удаляют. Остывание металла будет идти равномернее, если его накрыть или обсыпать негорючими материалами.
Рекомендация: стоит заблаговременно потренировать навык быстрого выполнения шва и аккуратной подачи проволоки. Защищать сварочную ванну от проникновения кислорода помогает подача инертных газов, прежде всего аргона.
Полуавтоматы базового уровня отличаются однокорпусным исполнением. В общем модуле содержатся:
- генератор сварочного тока;
- двигатель, подающий проволоку;
- редуктор;
- пассивные части толкающего механизма;
- газовая нагнетательная система;
- блок управления.
Многие люди пытаются заварить с углекислотой различные чугунные изделия. Частая причина их неудач — несоблюдение технологии. Чтобы нейтрализовать частично угарный газ, нужно применять проволоку с небольшой концентрацией марганца. Рекомендуется подключать ток с обратной полярностью, иначе невозможно получить, действительно, стабильную дугу. Но прямая полярность вполне допустима, когда идет наплавка металла.
В углекислотной среде можно применять осцилляторы. Темп подачи проволоки выбирают такой, чтобы дуга оставалась стабильной при конкретном напряжении.
Особое внимание следует уделять размеру рабочего сегмента электродов. Очень большой вылет приводит к порче шва. Очень короткие электроды усложняют наблюдение за процессом, и часто предотвратить выгорание наконечника оказывается невозможно.
Полезные советы
В некоторых случаях полезнее использовать «дедовский» метод сварки чугуна. Этот вариант подразумевает использование «простого» электрода. Предварительно все неровности и шероховатости устраняют при помощи УШМ. Электрод нужно обмотать медной проволокой. «Минус» подают на деталь, а «плюс» – на электрод. Рекомендуемое напряжение — 80 А.
Перегревать чугун категорически нельзя – это даже более вредно, чем недостаточный подогрев. После окончания работы шов обстукивают молотком, зачищают и смотрят на полученный результат. Самые сложные участки можно проварить на 120-125 А. Сварка без меди нецелесообразна, потому что качество шва окажется слишком слабо.
Довольно часто звучит вопрос, как приварить к металлу чугун или, иными словами, как соединить его со сталью.
Тут также выделяются уже известные 3 ключевых метода — холодный, горячий и промежуточный режимы. Предпочтение надо отдавать второму типу, потому что он позволяет добиться максимально добротной связи свариваемых изделий. Однако надо понимать, что это наиболее долгий и трудоемкий процесс. Полугорячий метод подходит только для высоколегированных сплавов. А холодная методика рекомендована исключительно при наплавке, потому что в других случаях она не работает.
Соединить сталь с чугуном помогут электроды:
Как варить чугун, смотрите далее.
Читайте также: