Как варить чугун электросваркой - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как варить чугун электросваркой

Технология сварки чугуна электродами. Описание процесса

У домашнего мастера выполнение сварочных работ со сталью не вызывает трудностей. А вот как варить чугун электросваркой знает не каждый сварщик-самоучка.

Особенности материала

Чугун — это сплав углерода с железом, где содержание углерода 2,14%. Что отрицательно сказывается на качественном соединении.

Процесс трудоемок ввиду:

  • образования трещин и пор;
  • при обработке появлению каленых структур и быстрому затуплению инструмента;
  • тонкий материал рассыпается от перегрева.

По составу чугун подразделяется на серые и белые:

  1. Белые не свариваются ввиду хрупкости и твердости. Подаются шлифовке;
  2. Серые (высокопрочный, ковкий) легко обрабатываются и ограниченно свариваются.

Технология сварки чугуна электродами

Существует 2 способа сварки чугуна — горячая и холодная.

К горячей относится и полугорячая .

При горячем соединении деталь нагревают до температуры 600-700°С, выполняют сварку и медленно охлаждают чугунное изделие в печи. При полугорячем соединении поддерживают температуру 300-400°С.

Горячая и полугорячая сварка нуждается в дополнительном оборудовании. В бытовых условиях применяется холодное соединение.

Разделка кромок

Сварка чугуна электродом в домашних условиях нуждается в разделке фасок. Обезжиривать и зачищать детали не требуется.

Снятие фасок выполняется:

  • напильником;
  • наждаком;
  • болгаркой.

Нюанс : острые кромки не допускаются. Остроту снимают подходящим инструментом.

Как правильно сварить чугунные детали на холодную

При соединении не перегревайте околошовную зону (не более 80°С). Делайте частые перерывы между проходами. Используйте многопроходную сварку.

  1. сначала выполните наплавку по краям фасок;
  2. затем постепенное заполнение шва;
  3. после каждого прохода делайте проковку валика по горячему.

Валики выполняйте длиной 40 мм, вразброс для снижения нагрева детали.

Как заварить чугун электросваркой в домашних условиях. Что понадобится:

  • источник тока (инвертор);
  • электроды 3 мм;
  • щетка для зачистки шва;
  • молоток для проковки и удаления шлака;
  • шарошка или фреза для разделки фасок;
  • щиток и перчатки.
  1. сначала разделка кромок и притупление острых углов;
  2. затем наплавка по краям фасок;
  3. далее постепенное заполнение шва.

Делайте проковку каждого валика по горячему. Не спешите, давайте время для остывания детали (нагрев околошовной зоны не более 80°С).

После заполнения сварочного шва, переверните деталь и разделайте кромки с обратной стороны. Выполните сварку, как описано выше. Соблюдая температурный режим и делая проковку каждого валика. По окончанию процесса, по желанию отшлифуйте наплавленную поверхность.

Видео:

Холодной сваркой ремонтируют батареи, тиски, блок цилиндров двигателя и другие конструкции из серого чугуна.

Марки электродов для сварки чугуна

В этой статье, вы можете познакомится с заводскими электродами и самодельными для соединения разных видов чугуна.

Таблица ниже, поможет выставить ток на аппарате для разных диаметров марок электродов:

Значение тока указаны для нижнего положения электрода. Для вертикального положения ток уменьшают на 15-20 А, кроме ЦЧ-2.

В целях экономии, домашние умельцы приноровились выполнять сварку чугуна обычным электродом с медной проволокой. Видео ниже:

Также, медная проволока поможет в сварке чугуна со сталью.

Некоторые умельцы спрашивают, как варить чугун полуавтоматом? На форумах по металлообработке опытные сварщики советуют применять проволоку ПАНЧ 11. Соединение выполняется стежками по 2-5 см с проковкой, без газовой защиты на прямой полярности. Ток 90-110 Ампер в зависимости от толщины металла.

Чем резать чугун

Виды резки делятся на термические и механические. Перечень инструментов и способов:

  1. Болгарка — простой и доступный способ. Минус: рез происходит по прямой.
  2. Труборезы хорошо себя зарекомендовали при работе с трубами.
  3. Сабельная пила.
  4. Электродом.
  5. Газокислородная резка — неплохой вариант. Кислородно флюсовая улучшит качество резки чугуна.
  6. Мобильные установки Терморезак 2М (вес до 5 кг).
  7. Кислородно-копьевая резка и плазменная.

Как видите, есть из чего выбрать! В бытовых условиях широко применяется болгарка.

Технология сварки чугуна покрытым электродом с помощью инвертора в домашних условиях

Существует две группы чугунных сплавов: белые и серые сплавы. Первые сварке не поддаются, работать со вторыми можно. Следует учитывать, что повышенное содержание углерода не всегда позволяет получить качественное соединение. Поэтому, если возможно, рекомендуется усилить стыки при помощи шпилек, болтов или хомутов.

Какие электроды выбрать

Для сварки чугуна в России выпускают специальные покрытые электроды:

  • ЦЧ-4;
  • МНЧ-2;
  • ОЗЧ-2;
  • ОЗЧ-3;
  • ОЗЧ-4;
  • ОЗЧ-6.

Электроды, произведённые в России по лицензии:

Имеются импортные аналоги. Компания UTP также даёт подробные рекомендации по использованию своих материалов:

  • UTP GNX-HD – обеспечивают стабильную дугу даже при малом токе, небольшое образование брызг, плавный перенос основного металла, швы не склонны к образованию разломов и трещин, хорошо подвергаются механической обработке. Варить нужно на короткой дуге, не перегревая заготовки. При работе с чугунными сплавами, склонными к подкалке, рекомендуется вести сварку маленькими валиками с последующей проковкой. Сварку в вертикальном и потолочном положениях лучше вести на переменном токе;
  • UTP 85 FN – применяют для сварки и наплавки любых (кроме белых) марок чугуна, особенно с шаровыми графитовыми вкраплениями (пример: ВЧ 42-12 – ВЧ 60-2 ) и для соединения этих материалов со сталями и литыми заготовками. Имеет отличные характеристики: во время сварки поддерживается ровная и плавная дуга, высокая скорость производства работ. В результате получается красивый мелкочешуйчатый валик;
  • UTP 86 FN – ферро-никелевый электрод с биметаллическим сердечником для сварки чугунных сплавов без подогрева. Используют для соединения и наплавок ряда типов (марок) чугуна: пластинчатого серого GG 10 – GG 40 (СЧ 10 – СЧ 40), высокопрочного (с шаровым графитом) GGG 40 – GGG 70 (ВЧ 42-12 – ВЧ 70-2), ковкого GTS 35 – GTS 65, а также для сварки этих сплавов с иными или сталей с литыми сталями;
  • UTP 8 – для сварки «холодным» методом. Применяемость: серые, ковкие, сверхпрочные чугуны. Литые стальные сплавы. Соединение со сталью, медью и медными сплавами. Лучше всего применять для работы за один проход, нанесения (или наплавке) коренного шва при многослойных способах. Также можно заваривать трещины на старых промасленных чугунных деталях при восстановительных и ремонтных работах.

Ряд сварщиков предпочитает использовать для сварки (и наплавок) чугунов обычные электроды по нержавейке, например:

  • ЭА-400/10У;
  • ЭА-395/9;
  • ЦЛ-11;
  • ЦТ-15;
  • ОЗЛ-6;
  • НЖ-13;
  • НИИ-48Г.

Но часто также используют УОНИ 13/55. Это самый бюджетный вариант. Иногда стержень предварительно обматывают медной проволокой.

Примерная стоимость электродов УОНИ 13/55 на Яндекс.маркет

В каждом конкретном случае требуется подбирать электроды в зависимости от марки чугуна. Если узнать состав сплава невозможно, то необходимо заварить образец, провести испытания с учётом условий эксплуатации.

Подготовка материалов к сварке

Электроды требуется тщательно просушить. Если в условиях производства для этого используют специальные печи, то в домашней обстановке можно оставить электроды в обычной духовке на несколько (3-4) часов, выставив максимальную температуру.

Чаще всего из чугуна делают литые детали – элементы автомобилей, станков. Лопнувшие элементы нужно предварительно обработать:

  1. Промыть от грязи, масла.
  2. Просушить.
  3. Разделать кромки с помощью болгарки так, чтобы очистить поверхности от графита.
  4. Острые кромки притупить зачистным кругом для предотвращения возникновения напряжений по время сварки.

Перед началом рекомендуется обезжирить поверхности ацетоном.

Настройки сварочного аппарата

При настройке аппарата рекомендуется учитывать информацию, указанную производителем электродов на коробках. В таблице на пачке всегда указывается род сварочного тока (переменный или постоянный), положение шва (нижнее, верхнее), величина силы тока.

Обратная полярность – минус – крепится на деталь, прямая – на электрод.

Процесс сварки

Для соединения двух чугунных деталей их нужно сложить на верстаке или сварочном столе, желательно зафиксировать при помощи струбцин, зажимов, специальных приспособлений для уменьшения вероятности появления деформаций. Если же требуется заварить трещину, крепить элементы необязательно. Существует два способа сварки чугуна при помощи покрытого электрода и инвертора.

Горячий способ с предварительным подогревом

Полностью соблюсти технологию сварки в домашних условиях сложно из-за необходимости прогрева деталей до высоких температур. Принцип метода описан в ГОСТ 30430-96:

  1. Собирают изделие на прихватки.
  2. Свариваемые элементы нагревают до 400-600 градусов.
  3. Производят сварку, тщательно перемешивая расплавленный металл. Важно не прерывать процесс до того, как графит не сгорел в сварочной ванне. В конце нужно вывести электрод за пределы стыка и прервать сварку на основном металле.
  4. После этого деталь снова нагревают и дают ей медленно остыть.

Для контроля над температурным режимом используют термокарандаши, плавящиеся при определённых температурах (ставят метки на чугуне) или переносные пирометры. Чтобы изделие медленно остыло, его помещают в песок.

При необходимости сварки чугуна в домашних условиях можно нагревать детали при помощи газового резака или горелки.

Холодный способ без подогрева

Универсальный способ подойдёт для применения в полевых условиях – в гараже или на даче. Но для осуществления сварки необходимо использовать соответствующие электроды. Суть процесса:

При появлении дефектов – трещин, свищей, пор – нужно удалить их с применением зачистного круга. Произвести сварку вновь.

Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна. Советы

Разные чугуны свариваются по-разному. Некоторые сплавы соединить невозможно. Типичные ошибки:

  1. Слишком большой ток – при сварке металл сильно кипит, после кристаллизации слышны щелчки, появляются трещины на поверхности шва.
  2. Высокая скорость сварки – образуются горячие и холодные разломы из-за того, что металл слишком быстро остывает. Часто ошибку допускают при использовании «холодного» способа. Рекомендуется варить небольшими швами с разных сторон, переворачивая деталь.
  3. Мало тока – шов плохо формируется, кромки недостаточно проплавляются.

Даже если видимых дефектов не замечено, это не значит, что деталь сварена надёжно. Ответственные соединения нужно проверять: на изгиб, растяжение.

Для получения качественного стыка также используют резьбовые гужоны – стальные стержни с резьбой. Их вкручивают в стыки свариваемых деталей так, чтобы они удерживали обе части. После этого торчащие головки срезают. Важно подготовить детали под сварку заранее, до установки гужонов, затем поставить прихватки и обварить изделие. Гужоны рекомендуется вкрутить таким образом, чтобы будущий сварочный шов как следует соединил их с чугуном.

При заварке трещин применяют метод рассверливания концов разлома. Это предотвращает появление его снова. Нужно отступить от краёв на 5-10 мм, сделать отверстия диаметром 5-6 мм.

Сложность сварки чугуна в домашних условиях заключается в том, что в сплаве повышенное содержание углерода (более 2,14%). После сварки шов получается более пластичным, чем околошовная зона. Из-за этого образуются трещины, разломы. Соблюдение технологии может помочь добиться надёжного соединения. Если «холодным» способом не удаётся получить приемлемый результат, рекомендуется попробовать «горячий» метод.

Сварка чугуна электродом

Содержание:

Прочный и надежный – чугун является одним из самых распространенных материалов, используемых в быту и промышленности. У него есть свои неоспоримые преимущества: он служит долго, стоит относительно недорого, легко поддается сварке, со временем не теряет своих эксплуатационных характеристик. Когда может понадобиться сварка чугуна электродом? Если, например, прохудился шов в радиаторе отопления, его требуется залатать, или к батареям требуется приварить еще несколько отсеков.

Чугун – виды, применение

Чугуном называется своего рода смесь из железа и углерода. Материал твердый и износостойкий, но, парадокс, довольно хрупкий, если неправильно с ним обращаться. Вот почему сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором, должна производиться только после тщательной подготовки (об этом будет сказано чуть ниже).

Читайте также:  Как выбрать бензогенератор для сварки?

В мире чугун известен давно – считается, что он появился в 6 веке до нашей эры.

Средняя температура плавления составляет более 1000 градусов по Цельсию. Работать с материалом можно при нагреве до 600 градусов.

По видам чугунный металл делят на следующие категории:

С течением времени чугун не теряет своей актуальности, его используют в разных сферах жизнедеятельности человека. Применяют материал для следующих целей и задач:

  • ковки оградок;
  • производства станков;
  • выпуска сковородок для домашнего хозяйства;
  • изготовления радиаторов отопления, труб, сантехнических соединений;
  • создания ванн;
  • в автомобилестроении – для выпуска коленчатых валов, цилиндров, двигателей и прочего.

Это – лишь малая часть задач, с которыми успешно справляется обыкновенный чугун. Важная особенность заключается и в том, что наплавка чугуна электродами осуществима в домашних условиях без помощи профессионального сварщика.

Виды сварки

Чтобы знать, как заварить чугун обычным электродом, важно разбираться в видах сварки вообще. Они подразделяются на:

Горячая действительно является таковой, происходит при температуре от 600 до 700 градусов по Цельсию. Нагревают металл в промышленных печах, которые считаются сверхмощным оборудованием. Чугун становится подвижным, как пластилин, с ним удобно работать. В процессе на изделии не появляются трещины или поры, которые препятствуют нормальной работе в дальнейшем.

Эксперты называют этот способ сварки максимально идеальным для чугуна. Естественно, на вопрос: можно ли варить чугун обычными электродами дома методом горячей сварки, ответ будет отрицательным. Создание такой колоссальной температуры в квартире или гараже, например, опасно для жизни и здоровья.

Полугорячая сварка тоже невозможна в домашних условиях. Она осуществляется при температуре в 300-400 градусов по Цельсию. Для нагрева используют специальные фены либо тэны. Данный способ применяют в промышленности. Основное его преимущество – скорейшее остывание в сравнении с горячим методом. Для начинающего мастера полугорячая технология сварки чугуна электродами практически неосуществима.
Холодная сварка подходит для дома. Она происходит при температуре максимум в 80 градусов по Цельсию.

Подготовка к сварке электродами

Чтобы начать сварочный процесс, необходимо произвести тщательную к нему подготовку. В частности:

  • произвести ошкуривание поверхности;
  • обезжирить части агрегата в обязательном порядке;
  • подготовить сварочный аппарат, убедиться в том, что он технически исправен;
  • определиться, как именно будет происходить сварка: по шпилькам или многослойно;
  • приготовить достаточное число электродов;
  • вспомнить правила техники безопасности.

Запрещается начинать работу, если поверхность не зачищена и не ошкурена – это создает вероятность возникновения опасной ситуации: острый элемент в процессе сварки отскочит и нанесет травму мастеру. Простые электроды в данном случае не подойдут. Необходимо приобрести те, что содержат в своем составе хром, медь и никель.

Нельзя начинать работу без теоретической подготовки к процессу. Несоблюдение технологии приведет к тому, что при застывании на материале образуются многочисленные поры и трещины, чугун потеряет свои превосходные эксплуатационные свойства, использовать его в дальнейшем будет просто нецелесообразно.

Особенности сварного процесса

Теперь расскажем: как сваривать чугун электросваркой. Когда мастер убедился в надежности оборудования, он может приступать к процессу. Для этого требуется выбрать, как варить чугун простыми электродами:

В первом случае мастер сначала устанавливает сами шпильки, а вокруг них образует шов. Опытные сварщики рекомендуют выполнять процедуру в шахматном порядке, чтобы не допустить перегрева материала. Завершают работу соединительным швом – он идет от одной шпильки и ее «окружения» к другой.

Многослойный способ заключается в следующем: создаются фаски, потом наплавляют начальный слой, его проковывают молотком, далее кладут второй слой, опять простукивают и так далее. После остывания шва, его в обязательном порядке ошкуривают, чтобы придать изделию эстетичный вид. Если есть возможность доступа к внутренней части изделия, то начальный слой при многослойном методе кладут с наружной и внутренней сторон. Так соединение становится еще прочней.

В целом, в том, как правильно варить чугун электродами, нет ничего сложного. Главное, соблюдать правила техники безопасности.

Техника безопасности

Еще до того, как варить чугун обычным электродом, важно позаботиться о соблюдении техники безопасности:

  • рядом с рабочим местом поставьте огнетушитель;
  • убедитесь в исправности сварочного аппарата;
  • наденьте на руки специальные защитные перчатки для сварных мероприятий;
  • закройте лицо маской или хотя бы очками;
  • работайте исключительно в плотной одежде, чтобы частички раскаленного металла не имели возможности соприкоснуться с кожей;
  • важно, чтобы в помещение, где производится сварка, всегда поступал свежий воздух;
  • если сварку вы производите впервые, разумно пригласить помощника или хотя бы стороннего наблюдателя, чтобы в случае ЧП, было кому прийти на помощь.

Естественно, работать желательно в светлое время суток или хотя бы при достаточном освещении, в абсолютно трезвом и здоровом состоянии.

Заключение

В целом, процесс того, как сварить чугун с металлом электродом, описан выше. Детали и тонкости расскажут опытные сварщики. Не стесняйтесь обратиться к ним за советом. Для работы дома выбирайте холодный метод. Работайте только с проверенным оборудованием, не забывайте про технику безопасности.

Интересное видео

Сварка чугуна электродом в домашних условиях: доступные способы и практические советы

Многие из нас неоднократно сталкивались с необходимостью сварить металлические полосы для виноградной арки на даче или отвалившуюся петлю в гаражной двери. В большинстве случаев проблем эта операция не вызывала. Совсем не так просто обстоит дело при необходимости соединить чугунные элементы. Кто сталкивался с такой проблемой, тот знает можно забыть все, все о сварочных работах.

С целью недопущения ошибок рассмотрим, как выполняется сварка чугуна электродом в домашних условиях.

Специфика соединения чугунных изделий

Независимо оттого где производятся сварочные работы высокоуглеродистых сплавов, методика и способы ее осуществления мало рознятся. И на большом предприятии тяжелого машиностроения, и в полуподвале сомнительной фирмы проблемы, возникающие на стыке одни и те же. Обусловлен этот факт структурой и химическим составом.

Особенности сварки в основном определены графитовым включением, а точнее его формой. Ведь при одинаковой структуре железной матрицы (3 основных вида), эти включения могут принимать 4 основные формы, а также находиться в половинчатом состоянии между двух основных форм. Учитывая разницу в плотности железа и аллотропной формы углерода — графита, то очевидно, что их можно считать пустотами. Пустоты при температурном воздействии оказывают особо чувствительное влияние на пластичность металла, могут служить очагами деформации разрыва и пористости.

Чтобы избежать растрескивания шва металла, нужно использовать накопленный опыт сварщиков, которые разработали способы и приемы, учитывающие особенности сварки чугуна.

Не у каждого человека есть возможность определить химический состав и структуру чугунного изделия. Существуют простые правила известные опытным сварщикам:

  • серый цвет на изломе и мелкое, практически незаметное зерно — чугун поддается сварке, практически как высокоуглеродиста сталь
  • крупное зерно и практически черный окрас излома чугуна сигнализирует о том, что придется попотеть, прежде чем сваришь такую деталь
  • промасленное изделие без предварительной термической подготовки сварить будет крайне тяжело, а при определенных условиях невозможно

Химический состав, физика и механика поведения чугуна при изменении температуры относит его к сплавам с ограниченной свариваемостью. Учитывайте факторы поведения чугуна, и возможно вам станет легче справиться с поставленной задачей:

  1. Нижнее положение шва наиболее предпочтительное для сварки этого сплава, исходя из его текучести в жидком состоянии.
  2. В случае отсутствия вносимого снаружи углерода при наложении сварного шва – высокая вероятность выгорания углерода в толще металла, который соединяясь с кислородом, образует пористость
  3. Пластичность чугуна не достигает высоких пределов и это вызывает внутренние напряжения, области со структурными изменениями, закалку и в итоге разрушительные деформации.
  4. При расплавлении некоторые фазы жидкого чугуна соединяются с кислородом с образованием шлаковых частиц с высокой температурой плавления. Высокая плотность таких частиц оставляет их в толще шва, ухудшая качество сварки.

Технологическими приемами можно решить некоторые проблемы образования трещин. Можно изменять диаметр электрода, минимизировать ток, варить шов то в одном, то в другом месте. Технически вопрос можно решить, сделав вставки из чугуна или металла тем самым уменьшив количество наплавленного металла. Не забываем о волшебстве обработки давлением. Пока шов имеет красный цвет (не остыл) его можно простучать молотком. Это приведет к уменьшению естественной усадки, которая является основной причиной трещин.

Перед началом работы

Как и при обычной сварке, разделка кромки свариваемых деталей. Разделка может осуществляться как ручным, так и механизированным инструментом. Стружка, снимаемая за один проход, должна быть минимальной, так как чугун склонен к отколам. При этой процедуре соблюдайте следующие правила:

  • не уходите в сторону от линии раздела, без особой потребности
  • сверление под вставки должно быть около 12 мм от края кромки. Диаметр сверла и вставки плюс 1-2 миллиметра к толщине раздела

Если есть необходимость провести заварочный ремонт трещины, прошедшей насквозь, зачистите до блеска деталь вокруг трещины и изготовьте заплатку из низкоуглеродистой марки стали. Для уменьшения напряжений края у металла должны иметь фаску в 30-35 градусов. Приваривание происходит внахлест.

Разновидности сварки чугуна

В зависимости от того разогреваются свариваемые детали перед сваркой или нет, принято различать горячий и холодный процесс. При первом из них детали подвергаются нагреву до 650 градусов Цельсия, после чего производится сваривание. В случае второго способа никаких термических изменений данные детали не претерпевают.

При использовании горячей сварки вам понадобится позаботиться о дополнительной оснастке, придумать, как разогревать поверхности, поддерживать этот нагрев, контролировать температуру. Наградой за такие мытарства будет идеальный шов, лишенный видимых дефектов. То есть можно добиться полного сокрытия сварочных работ на обозначенном участке.

В домашних условиях потребность в горячей сварке и настолько высоком качестве неоправдана. Поэтому есть много рекомендаций и советов по холодной сварке.

Холодный способ сварки электродом

Простые и понятные правила способны ответить на вопрос как варить чугун электросваркой. Первое и основное правило это использование специальных электродов. Распространенными и доступными являются электроды марки ОЗЧ-2, в которых роль стержня отдана прутку из меди, а также МНЧ-2, с сердцевиной из сплава никеля, железа и ряда других элементов.

Интересная информация. В случае отсутствия под рукой электродов их можно изготовить самостоятельно из обычных электродов. Для этого берем медный стержень подходящего диаметра, зачищаем его, обезжириваем. Снимите с электрода АНО-4 обмазку, измельчите, смешайте с опилками железа и жидким стеклом. В полученную массу окуните стержень и медленно его вытащите. Просушите их сначала на сквозняке, а затем прокалите в духовке при температуре 240 градусов Цельсия.

Очень интересной и оправданной выглядит технология сварки чугуна электродом АНО-4, обвитым медной проволокой. Для домашнего пользования такого электрода хватит для заварки небольших трещин. Основное условие такая спираль должна быть в 3-4 раза массивнее самого электрода.

Сварка в домашних условиях пройдет гладко и порадует результатом, если она проводилась на малом токе, вразброс и не подвергалась локально высокому нагреву и быстрому охлаждению. Главное условие всех работ, проводимых в домашних условиях, является безоговорочное выполнение элементарных норм личной безопасности. Проводите сварочные работы в хорошо проветриваемом месте. Используйте специальные средства защиты органов дыхания, зрения. Не допускайте попадания искр на открытые участки кожного покрова.

Читайте также:  Самодельная контактная сварка на конденсаторах

Можно ли в домашних условиях сварить чугун электросваркой и как это сделать?

Для надёжного соединения металлических деталей применяют сварочные аппараты. С помощью этого оборудования можно сделать прочный шов, который выдержит нагрузку в десятки тонн. Сварочное оборудование применяется как на предприятиях, так и в домашних условиях. Начинающие сварщики часто сталкиваются с потребностью в сварке чугунных деталей, но это не так просто. Важно знать, как сварить чугун электросваркой, исходя из особенностей этого сплава.


Сварка чугуна

Особенности сварки чугуна

Способы сварки чугуна отличаются от тех, которые применяются для других металлов и сплавов. Связано это с особенностями материала. Чугун содержит в своём составе до 6% углерода, из-за чего считается хрупким металлом. Из-за этого его свариваемость ухудшается. Негативными факторами для сварки этого материала являются сторонние компоненты, содержащиеся в его составе. К ним относится марганец, фосфор и сера.

При проведении сварочных работ стоит учитывать некоторые особенности:

  1. Плохой показатель свариваемости из-за необычной структуры материала.
  2. Готовые соединения не будут обладать высокой прочностью из-за большого количества трещин, образующихся при сварке.
  3. Расплавленный чугун подвержен окислению.
  4. Большое количество углерода в составе способствует образованию пор во время сварочных работ.

Промышленные марки чугуна практически не поддаются воздействию сварочного оборудования.



Очистка деталей

Среда, в которой пребывала отливка, влияет на свариваемость не меньше марки сплава из-за впитывающих свойств чугуна. Например, выхлопные коллекторы, подвергавшиеся много лет воздействиям продуктов сгорания под нагревом, будет очень трудно сварить. Вне зависимости от марки сплава и происхождения нужно полностью очистить отливку в области сварного шва — удалить краску, жир, масло, окалину. Полезным будет осторожно и медленно нагревать место сварки в течение непродолжительного времени, чтобы выпарить летучие примеси из обрабатываемой зоны.

Аппараты и расходные материалы

Чтобы проводить сварочные работы, требуется использовать специальное оборудование. Специалисты рекомендуют использовать аппараты, вырабатывающие постоянный ток (инверторы). Сварочное оборудование, в котором используются трансформаторы, обладает низким КПД и ухудшает конечный результат.

Для работы инвертора понадобятся расходные материалы в виде электродов. Их диаметр должен быть не менее 3 мм. Сварка чугуна электродами позволяет сделать более качественный шов, чем при работе полуавтоматом. Лучшими расходными материалами для этого сплава считаются ОЗЧ-2 и МНЧ-2.

Чугун можно варит аргоном. Для этого применяется омедненная проволока. Процесс работы с этим оборудованием аналогичен использованию инвертора. С помощью аргоновой сварки можно сваривать пластины толщиной до 4 мм.

Типы электродов для работ


Таблица электродов для сварки.

  1. Прутки чугуна, имеющие тонкое покрытие. Ими можно варить чугун при подаче любого вида тока. Пруток покрывается специальным составом, в котором содержится очень много углерода. Сварочная дуга при этом работает намного стабильнее.
  2. Металлические стержни, покрытые слоем графита. Стоимость таких электродов невысока, но хромает качество сварочного шва. Наплавка металла получается неоднородной, очень сложно обрабатывать шов. Этими электродами сваривают только небольшие трещины декоративного литья.
  3. Стержни, имеющие медную основу. Сварочный шов состоит из сплава меди, углерода и железа. Высокое качество имеют маленькие швы, длина которых не превышает 6 см. Для такого метода требуется проводить после каждого прохода обязательную проковку шва. Этот способ не используется в местах, где нет свободного подхода.
  4. Стержень с никелевой основой. Этот вид позволяет получить отличный прочный шов, который можно обрабатывать. Такому шву также требуется проковка, но ее можно проводить без особых сложностей. Один-единственный минус есть у этого вида – они очень дорого стоят. Поэтому их продают в виде сплава железа, никеля и меди.

Сварка чугуна – это достаточно сложный процесс. Для него необходим точный выбор сварочного аппарата и соответствующих электродов.

Идеальным вариантом является метод, когда чугун прогревается перед сваркой и охлаждается после нее.

В результате получается очень надежный сварочный шов. Ручная дуговая сварка проводится с использованием сварочного инвертора. При этом применяются электроды, обрабатывающие зону шва.

Необходимый тип элемента во многом зависит от вида сварки. Правильно подобранный электрод позволяет быстро и с высоким качеством провести сварку чугуна. В результате получается шов высокого качества.

Способы сварки

Существует две технологии сварки чугуна — горячая и холодная. Сварщик сам выбирает какую применить в зависимости от обрабатываемых деталей.

Холодный способ сварки

Холодный способ соединения чугунных деталей подразумевает под собой использование специальных расходных материалов. Нельзя использовать обычные стальные электроды. В противном случае получится некачественный шов, который будет состоять преимущественно из вредных компонентов чугуна. При попытках зачистить готовый шов он может треснуть.

Чтобы сделать качественное соединение используются электроды малого диаметра. Работают с ними на малом токе. Холодный способ применяется в тех случаях, когда нужно провести небольшое количество работы без изначального нагревания заготовок.

Горячий способ

Чаще всего, применяется в домашних условиях. При повышении температуры нагрева сварочного шва его качество улучшается. Перед тем как обрабатывать детали электросваркой нужно решить, как будет разогреваться заготовка — частично или целиком.

Особенность технологии горячего способа сварки заключается в том, чтобы перед использованием сварочного аппарата заготовку разогревают, а после окончания работ дать ей самостоятельно остыть. Максимальная температура разогрева деталей — 650 градусов по Цельсию. В противном случае будет разрушена структура материала.

Подготовка чугуна к сварочным работам

Перед началом сварочных работ чугун необходимо подготовить. Эта процедура начинается с зачистки мест соединения при помощи болгарки со специальными насадками. Слой металла, расположенный на самом верху, очищается до чистой структуры, после чего эти места обезжириваются растворителем или бензином.

Трещины обнаруженные при зачистке, шлифуются до тех пор, пока полностью не исчезнут. В остаточных местах трещин сверлятся отверстия диаметром 10 мм.

На подготовительном этапе следует учитывать ряд особенностей, имеющих важное значение:

  • Использование стальных шпилек для придания структуре детали дополнительной прочности. Их количество строго регламентировано величиной соединений, но не выше 25% от общей площади изломов. Крепление может быть выполнено послойно, без каких-либо опорных элементов.
  • Разделка кромок, при которой удаляются острые края в местах соединений. После обработки они приобретают сферическую форму.
  • Для сварки чугуна понадобятся специальные электроды с присадками из никеля, меди, хрома и других материалов, облегчающих наплавление металла на чугун.

На шпильках следует остановиться более подробно. После того как они окончательно зафиксированы на своих местах, можно приступать к непосредственному свариванию швов. Вокруг шпилек послойно наносится металл, формирующий сварочный шов. Температура нагрева не должна превышать 80С, поэтому все действия рекомендуется производить поочередно с разных концов или в шахматном порядке. В самом конце наносится верхний соединительный шов проволокой из нержавейки, прочно объединяющий сталь, нанесенную возле шпилек.

Как варить чугун

Чтобы сделать качественный шов, требуется знать, как варить чугун электросваркой в домашних условиях. Технологический процесс можно разделить на два этапа — подготовительный и рабочий.

Подготовительные работы

Перед тем как запускать сварочный аппарат, требуется провести подготовку поверхности. Этапы подготовки:

  1. Грязь и ржавчину очистить с помощью металлической щётки или наждачной бумаги. Если загрязнения серьёзные или на поверхности чугуна присутствуют окалины, можно использовать болгарку с шлифовальным диском.
  2. Дополнительно поверхность обезжиривается с помощью растворителя.
  3. На краях, которые будут свариваться, требуется сделать фаску.

Последним этапом подготовки является зачистка поверхности деталей до металлического блеска. Сделать это нужно вокруг тех мест, которые будут свариваться.


Подготовка поверхности

Сваривание без подогрева

В первую очередь, необходимо купить расходные материалы. Оптимальным вариантом будут электроды, в состав которых входит медь или никель. Готовый шов будет легко обрабатываться. Режим использования сварочного оборудования указывается на упаковке с расходным материалом. Сваривать чугун без изначального подогрева заготовки требуется поэтапно. Сначала наносится начальный шов, которому дают остынуть. Сверху наносят второй. Важно не перегревать материал.

Сварка с нагревом

Основная проблема растрескивания чугуна в том, что материал без предварительного нагрева резко разогревается и остывает. Из-за этого образуются трещины. Зная, как заваривать чугун горячим методом, можно добиться надёжного соединения деталей.

Этапы проведения сварочных работ:

  1. Рабочая поверхность зачищается от ржавчины, грязи, краски.
  2. Сквозные дыры завариваются с помощью специальных форм.
  3. Детали предварительно разогреваются в индукционных печах до 600 градусов.
  4. Включается сварочный аппарат. Сварщик должен его настроить на работу при постоянном токе и прямой полярности.

Когда шок готов, заготовку требуется поместить в разогретую печь и выключить её. Они должны остыть вместе.

Сварка ЧУГУНА с секретом , ДЕДОВСКИЙ СПОСОБ, так сможет каждый!

Особые характеристики чугуна

Нет разницы занимаетесь вы сваркой просто во дворе вашего дома, или на крупном производстве, вам не избежать тех проблем, что могут случиться при работе с таким видом металла, так что лучше ознакомитесь с ними уже и далее вам удастся избежать ряда неприятностей.

Мы не скажем, что такой металл не простой в работе и вам нужно будет мобилизовать все свои силы и знания при выполнении сварки, но все же особенности лучше изучить.

Первое, что мы хотим вам посоветовав-это положение в котором нужно проводить сварку, оно должно быть нижним, поскольку такой металл, очень быстро начинает течь.

Это вид металла чувствителен к температурам, так что перегрев его будьте готовы к образованию пор, что далее просто станут трещинами, и ваше соединение будет не надежным.

Ещё важным показателем можно назвать, то, что такой металл при плавлении выделает газ, что плохо влияет на качество шва.

Так что если вы взялись за сварку чугуна, то все нужно делать очень быстро, и хорошо следить за тем, какая температура, поскольку перегрев навредит качеству.

Но при этом, если вы переохладите уже готовый шов на чугуне он точно, растрескается и это также будет очень плохим результатом вашей работы.

Если вам нужен результат, которым вы будете удовлетворены, то вам придётся учесть нюансы работы с таким видом металла, благо чугун достаточно не сложный в работе материал.

Вам ещё придётся провести подготовительные работы, выставите нужный режим работы на сварочном аппарате, очистите сам металл, используйте только нужные электроды.

Про все это вы сможете узнать в статье дальше, а начать мы ходи именно с подготовки самого металла. Ведь именно его подготовка-это первый и нужный этап сварки.

Меры безопасности

При работе со сварочным оборудованием, требуется соблюдать правила безопасности:

  1. Не работать с неисправными аппаратами.
  2. При работе сварочным оборудованием стоять на резиновом коврике.
  3. При наличии трещин и пор в заготовке не закреплять её над собой.
  4. Сварочный процесс является вредным для здоровья. Сварщику нужно использовать специальную маску, перчатки и спецодежду.

Нельзя прикасаться к только что сделанному шву.

Соединять детали из чугуна с помощью сварочного оборудования сложнее чем из других материалов. По этой причине требуется знать технологию создания швов, использовать подходящее оборудование и расходники.

Читайте также:  Сколько видов сварки существует?

Сварка чугуна

Углерод может находиться в чугуне в виде цементита Fe3C – твердого и хрупкого вещества, обладающего белым цветом, или в структурно-свободном состоянии в виде включений графита. Чугун с большим количеством цементитных структур называют белым (БЧ). Он очень тверд, хрупок и не поддается механической обработке, из-за чего в качестве конструкционного материала применяется ограниченно.

Чугун, в котором большая часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде мелких пластинчатых включений графита, называется серым (по цвету на изломе). Серый чугун (СЧ) легче поддается обработке, обладает хорошими литейными качествами и недорог. Все это определило самое широкое использование серого чугуна в промышленности и быту. Хотя серый чугун и не относится к легкосвариваемым материалам, при соблюдении определенных условий он способен образовать прочное сварное соединение.

Очень важной особенностью, имеющей отношение к свариваемости чугуна, является то, что при быстром охлаждении нагретого свыше 750°С металла, находящийся в нем свободный графит переходит в цементит (чугун превращается из серого в белый, т.е. “отбеливается”). Одновременно в нем образуется закаленная структура с большими внутренними напряжениями, нередко приводящими к трещинам.

Кроме железа и углерода в чугуне имеются и другие элементы – кремний (до 4%), фосфор (до 1,2%), марганец (до 2%), сера (до 0,2%). В специальные чугуны вводятся легирующие компоненты – молибден, хром, никель, ванадий и другие. Все эти элементы по-разному влияют на свариваемость чугуна – чаще отрицательно, чем положительно.

Свариваемость чугуна

  • Прежде всего, это высокая склонность материала к образованию трещин, обусловленная его неоднородностью (включениями графита), а также процессами закаливания и отбеливания, происходящими в шве и околошовной зоне во время охлаждения раскаленного металла.
  • Выгорание части углерода приводит к образованию пор в металле шва.
  • Во время сварки образуются тугоплавкие окислы, имеющие температуру плавления выше, чем у чугуна.
  • Высокая жидкотекучесть расплавленного чугуна затрудняет формирование шва (чем больше углерода, тем выше жидкотекучесть).

Все эти причины делают сварку чугуна не только трудной, но в известной мере и непредсказуемой в отношении конечного результата. Особенно в домашних условиях, когда сваривается металл неизвестной марки и, как правило, отсутствует возможность применить оптимальную технологию и необходимые сварочные материалы. Никто из варящих чугун в домашних условиях не может быть застрахован от того, что окончив шов, через несколько секунд не услышит характерные щелчки, которыми обычно сопровождается образование трещин в остывающем металле.

По мнению тех, кому приходилось часто сталкиваться со сваркой чугуна, хуже всего сваривается металл, имеющий на изломе темно-серый или (еще хуже) черный цвет. Это вполне согласуется с теорией, говорящей, что крупные включения графита, передающие чугуну свой черный цвет, крайне отрицательно сказываются на его свариваемости. Чугун с такими включениями оставляет следы графита на руках (“мажется”).

Способы сварки чугуна

  • без подогрева (“холодная” сварка);
  • с подогревом (“горячая” сварка).

“Холодная” сварка более проста в исполнении, но для получения качественного, прочного шва необходимо применение специальных электродов.

При использовании электродов для стали, металл шва при “холодной” сварке представляет собой высокоуглеродистую закаленную сталь со значительным содержанием кремния, марганца, а иногда серы, фосфора и прочих элементов, которые содержатся в чугуне. Помимо того, что такой шов нельзя обрабатывать режущим инструментом, он еще склонен и к образованию трещин. Быстрое охлаждение металла приводит к тому, что чугун, находящийся в непосредственной близости от шва, приобретает структуру белого чугуна, характеризующуюся хрупкостью и твердостью. Между швом и основным металлом образуется полоска отбеленного чугуна около 1 мм шириной, а за ней располагается широкая полоса закаленного чугуна. В шве могут возникать поры из-за газообразования. Таковы последствия сваривания чугуна стальным электродом без подогрева.

“Горячая” сварка избавлена от многих недостатков “холодной” – особенно тех, которые связанны с закалочными процессами и отбеливанием чугуна. Она имеет различные вариации в зависимости от характера и вида подогрева – общего или местного, горячего (500-600°С), полугорячего (300-400°C) или теплого (150-200°С).

Технология сварки чугуна “горячим” способом заключается в подогреве детали до необходимой температуры, непосредственно перед сваркой и медленном охлаждении металла. Основные требования к подогреву – температура не должна превышать 600-650°С во избежание нежелательных структурных изменений в чугуне, а скорость нагрева должна быть 120-150°С в час. Медленным должно быть и охлаждение, т.к. иначе происходить отбеливание чугуна. Плавного охлаждения добиваются используя различные подходящие способы, – осуществляя поддерживающий подогрев, поместив деталь в горячую печь и охлаждая вместе с ней, или, в крайнем случае, укутав ее каким-нибудь негорючим теплосберегающим материалом.

Подготовка чугуна к сварке

Имеющиеся трещины необходимо засверлить по краям, исключив их развитие, и разделать на всю глубину с достаточным для проварки углом разделки. Трещину можно и не засверливать, но в этом случае нужно позаботиться о том, чтобы ее концы были скруглены, а сама она была вырезана до самого основания.

Зону сварки нужно тщательно очистить от окалины и прочих посторонних включений – с помощью болгарки, наждачной бумаги или металлической щетки. Хорошее качество очистки обеспечивает пескоструйка. Масло удаляют с помощью подходящих растворителей, в случае сильных загрязнений – пламенем горелки.

Холодная сварка с использованием специальных электродов

Медь также не образует соединений с углеродом, но в отличие от никеля она не растворяется в железе, поэтому наплавленный шов получается неоднородными и может включать высокоуглеродистое железо высокой твердости.

Существует много марок специальных электродов для чугуна на основе меди и никеля: железно-никелевых, медно-железных, железно-медно-никелевых. Наиболее распространены следующие отечественные марки:

  • медно-железные электроды: ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, представляющие собой медные стержни, покрытые обмазкой, содержащей железный порошок;
  • никелевые и железно-никелевые: ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, содержащие до 90 и более процентов никеля;
  • железно-медно-никелевые: МНЧ-2.

Специальными электродами можно выполнять не только нижние швы, но и вертикальные. Кроме отечественных есть и импортные электроды для чугуна, качество сварки которыми, разумеется, не уступает качеству сварки электродами российского производства.

Режимы сварки специальными электродами указываются в описании к ним, но в основном они предназначены для работы постоянным током обратной полярности. Общее правило сварки чугуна гласит – нужно стараться как можно меньше проплавлять металл. Поэтому необходимо использовать по возможности небольшой ток, электроды малого диаметра, короткие швы. После наложения каждого шва делается перерыв для охлаждения детали до температуры 50-60°С.

При отсутствии фирменных электродов можно сделать электроды, близкие по характеристикам к маркам ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, самостоятельно. Технология их изготовления такова. Берется медная проволока марки М2 или М3 диаметром 3-5 мм, зачищается наждачной бумагой, обезжиривается и покрывается самодельной обмазкой. Последнюю проще всего приготовить из покрытия обычных стальных электродов (например, для сварки чугуна постоянным током подойдет покрытие электродов марки УОНИ-13/55 или ОЗС-2, а для сварки переменным током – покрытие электродов АНО-4 или АНО-5), соскребя его со стержня, измельчив, смешав в пропорции по массе 1:1 со стальными опилками или железным порошком и добавив в смесь жидкого стекла (силикатного клея) до сметанообразной консистенции. Получившееся покрытие наносят способом окунания электрода, обеспечивая при этом постоянную скорость окунания. Толщина покрытия должна составить 1,5-2 мм. После того как стекут излишки, электроды сушат на воздухе в вертикальном положении, а затем прокаливают при 200-250°С в духовке или на плите. Режим сварки самодельными электродами не отличается от режима работы фирменными.

Сварка чугуна стальными электродами

Из обычных стальных электродов (УОНИ 13/45, АНО-4 и др.) можно изготовить самодельный медно-железный электрод, намотав на него спираль из медной проволоки (нельзя использовать латунную проволоку, т.к. в воздух активно выделяются, ядовитые, цинк и его оксид) диаметром 1,5-2 мм прямо на покрытие. При этом следует исходить из расчета, что масса меди должна в 4-5 раз превосходить массу стального стержня. По свидетельству мастеров, такой электрод обеспечивает приемлемое качество шва. Иногда медную проволоку не наматывают, а используют в качестве присадочного прутка.

Использовать стальные электроды для сварки чугуна целесообразно лишь при заварке небольших повреждений в неответственных деталях. Чтобы добиться более или менее удовлетворительного качества шва, необходимо выполнять те же требования, что и при сварке специальными электродами, направленные на меньшее проплавление металла с целью уменьшения закалочного и отбеливающего эффектов.

Самым эффективным способом повышения качества шва является подогрев детали с медленным охлаждением после сварки. Положительный эффект сказывается даже при сравнительно небольшом нагреве – до 150-200°C.

Из-за повышенной жидкотекучести чугуна сварку нужно производить в нижнем положении шва.

При сварке чугуна стальными электродами общего назначения наиболее слабое место сварного соединения – околошовная зона у границы сплавления. Хрупкость этой зоны и наличие в ней трещин нередко приводят к отслаиванию шва от основного металла. Для увеличения прочности сварного соединения используют стальные шпильки или болты, которые частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения.

Шпильки имеют резьбу, их ввертывают в свариваемые детали. Размеры шпилек обычно зависят от толщины чугуна. Практикой установлены следующие рекомендации: диаметр шпилек 0,3-0,4 толщины детали, но не более 12 мм; глубина ввертывания шпилек 1,5 их диаметра, но не более половины толщины свариваемых деталей; высота выступающей части 0,75-1,2 диаметра шпильки. Шпильки располагают в шахматном порядке на скошенных кромках деталей и в один ряд на поверхности детали с каждой стороны стыка, причем расстояние между ними должно быть равно 4-6 диаметров шпильки.

Выступающие части шпилек обваривают по периметру, постепенно заполняя весь шов. Сначала ведется сварка всех шпилек кольцевыми швами электродами диаметром 3 мм на малых токах, вразброс для избегания сильного местного перегрева. Затем вокруг места их сварки накладывают кольцевые швы до тех пор, пока вся поверхность завариваемого участка не будет покрыта слоем наплавленного металла.

Толщина слоя наплавленного металла должна быть не больше толщины чугуна, так как при большой толщине слоя наплавленного металла могут быть сильные усадочные напряжения влекущие появление трещин.

Сварка неплавящимися электродами


Сварка чугунными электродами

Качество сварного соединения при холодной сварке чугуна чугунными электродами неоднородно, так как трудно обеспечить такую скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, при которой не было бы отбелки на всем протяжении шва. Этот метод сварки широкого применения не имеет. Лучшие результаты получаются при подогреве детали до 300-400°C, т.е. при полугорячей сварке чугуна.

Проковка швов

Особенно полезной считается проковка при сварке медными и никелевыми электродами. Однако проковка швов имеет нюансы, не зная которых можно вместо усиления ослабить шов. Чтобы обеспечить высокие механические свойства, процесс проковки желательно закапчивать при температуре около 500-800°С. Легкие удары наносятся только по шву, молотком массой 0,6-1,2 кг, имеющим закругленный боек – до изменения рисунка шва. При многослойной сварке проковывается каждый слой за исключением первого (в нем могут возникнуть трещины от удара) и облицовочного.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector