Как сварить чугунные детали

Сварка чугуна в домашних условиях инвертором: технология и маркировка электродов

Выполнение сварочных работ с металлом не вызывает особых трудностей. А вот когда дело касается сварки чугуна, то с этой задачей может справиться не каждый, особенно если за дело берется любитель.

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

Чугун представляет собой железоуглеродистый сплав, с содержанием углерода 2.14 процента.

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.

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.

Подогрев при сварке чугуна.

В каждом из отмеченных способов технологии сварки чугуна следует руководствоваться следующими правилами:

1. Быстро охлаждать поверхность изделия строго запрещено.
   Если необходимо деталь приварить к металлу, тогда увеличить продолжительность остывания последнего можно, засыпав его песком.
2. В жидком состоянии металл становится текучим, поэтому необходимо применять подформовку.
3. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Как заварить чугун электросваркой?

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, с содержанием последнего больше 2%. Из-за низкой по сравнению со сталью температуры плавления (1200 – 1250 оС) он быстро переходит из расплавленного состояния в твёрдое.

При этом в шве образуются поры по причине интенсивного выделения газов из сварочной ванны, продолжающегося и на стадии кристаллизации.

Чтобы правильно определить, как варить чугун, необходимо учитывать следующие особенности:

• ускоренное охлаждение ведет к образованию отбеленной прослойки (цементита) в зоне около шва и создает трудности его дальнейшей механической обработки;
• его высокая при неравномерном нагреве или охлаждении вызывает появление трещин в процессе сварочных работ;
• высокая текучесть чугуна в жидком состоянии вызывает необходимость использования подформовки;
• сильное образование газов в жидкой ванне вызывает пористость сварных швов.

Как заварить чугун

Соединение чугунных деталей выполняют газовой, термитной, литейной, электрошлаковой, дуговой сваркой, а также пайкой. Сварочные работы выполняют без подогрева (холодная сварка металла), с местным или с общим подогревом изделия.

Горячая сварка

Заформовка детали

Технология процесса включает в себя механическую обработку под сварку, формовку свариваемых деталей, предварительный подогрев, собственно сварочные работы и последующее медленное охлаждение.

Подготовка дефектного места под сварку заключается в его тщательной очистке и в разделке свариваемых кромок.

Устранение сквозных трещин или заварка дефектов на краю деталей выполнятся с применением графитовые форм, предотвращающих вытекание расплавленного металла из сварочной ванны. Формы делают из графитовых пластинок, соединяемых формовочной массой, в состав которой входит кварцевый песок, замешанный на жидком стекле.

Дуговая сварка чугунным электродом выполняется с применением литых стержней диаметром 8 – 12 мм, на которые наносятся специальные графитизирующие покрытия. В состав покрытия входит ферросилиций, термит, графит, мрамор, алюминий (порошок), жидкое стекло и титановая руда.

Чугунные отливки и детали нагревают до 300 – 700 оС. Сварочные работы выполняется чугунными электродами либо порошковой проволокой с присадкой керамического стержня.

Подогрев выполняется в специальных печах требуется для того, чтобы по окончании сварки охлаждение всего изделия происходило равномерно и не образовывались трещины.

Горячая сварка чугуна выполняется при большой силе сварочного тока без перерывов до конца заварки дефекта. Например, для сварки электродом диаметра 8 мм требуется ток в 600 А, при диаметре 12 мм – ток в 1000 А. Работы про­изводят при постоянном токе обратной полярности.

Возможно применение смеси, состоящей из 23% технической буры, 50% азотнокислого натрия и 27% соды.

Сварка угольными электродами диаметром 8 – 20 мм проводится при постоянном токе прямой полярности величиной 280 – 600 А с применением преобразователей ПСМ – 1000, выпрямителей ВАМ – 1601, трансформаторов ТДФ – 1601.

В процессе сварочных работ требуется непрерывное поддерживание значительного объёма жидкого металла в сварочной ванне и его тщательное перемешивание. Чтобы заваренные детали медленно охлаждались, их следует засыпать мелким древесным углём либо сухим песком.

Холодный метод проведения сварочных работ

Этот вид сварки чугуна применяется чаще. Подготовка дефектных мест заключается в зачистке, фрезеровании, сверлении и других слесарных работах до получения чистой поверхности металла. Дефекты, расположенные друг от друга дальше 20 мм, высверливают ли вырубают порознь, при более близком расположении – вырубают дефектный участок полностью.Постановка шпилек для упрочнения шва

На практике применяют несколько вариантов холодной сварки: медно-железными, медно-никелевыми, никелевыми, железо-никелевыми, стальными и другими электродами.

Применяя медно-никелевые и медно-стальные электроды, можно получить наплавленный металл, хорошо поддающийся обработке. Наплавку образуют однослойной или многослойной укладкой валиков.

Сварка стальными электродами выполняется следующим образом. С целью образования прочного слоя наплавленного металла в чугунное изделие вставляют шпильки, которые затем обваривают.

Таким способом пользуются при ремон­те громоздких и тяжелых чугунных деталей.

При таком методе металл шва содержит повышенное количество углерода, что повышает его твердость и способствует образованию холодных и кристаллизацион­ных трещин. Для снижения этой твердости применяют два способа:

1. Содер­жание углерода снижают за счет уменьшения глубины проплавления основного металла либо процесс соединения металла выполняют по слою окис­лительного флюса, с содержанием до 30% окалины, выполняющего функцию окислителя углерода.

2.

Получают струк­туру металла шва и его химический состав, близкие к струк­туре серого чугуна, что достигается путем нанесения на стальной стержень толстого слоя графитизирующего покрытия, в состав которого входит 30% графита и 30% ферросилиция. Стальные электроды широко применяют при ремонте небольших неответственных чугунных изделий, не требующих после сварки никакой обработки.Зона холодной сварки

Способы сварки чугуна на производстве и в быту

Чугуном называют сплав железа с углеродом. В отличие от стали, чугун более пористый, хрупкий, твердый, теплопроводность и коэффициент температурного расширения чугуна меньше. На этих свойствах основано его применение.

Чугун повсеместно применяется при изготовлении литых изделий, которые должны обладать достаточной прочностью, термостойкостью и постоянством формы и размеров. Это различные шкивы, ролики, коррозионностойкие трубы, коллектора.

Из-за хрупкости чугуна нередки случаи откалывания выступающих элементов деталей или просто раскалывание изделий. При ремонте таких повреждений с успехом могут быть использованы сварочные работы.

Свойства чугунных сплавов

углерода в чугуне превышает 2,14%. Это как раз пограничное состояние перехода углерода в форму аустенита, то есть в состояние, когда при концентрации меньше, чем указана выше, он растворен в железе. Такое явление используется при изготовлении сталей.

В чугуне же углерод находится в виде мельчайших нерастворенных частиц, которые обуславливают его твердость и износостойкость, а также невосприимчивость к воздействию агрессивных сред.

Существует несколько разновидностей чугуна в зависимости от химического состава – белый, серый, высокопрочный и ковкий.

Белый практически не поддается обработке режущими инструментами в силу своей твердости и хрупкости. Из него отливают уже готовые чугунные детали, которые не нужно обрабатывать.

Серый чугун очень хорошо переносит статические нагрузки, износостоек, но плохо работает на растяжение и сопротивляется ударам. Такой чугун сваривается лучше всех остальных.

Ковкий чугун допускает создание упрочненного наружного слоя на поверхности деталей, позволяющего чугуну такого типа воспринимать значительные изгибающие нагрузки.

Трудности сваривания

Особенности строения чугуна определяют ряд проблем, возникающих при сварке этого материала.

Из-за химического состава чугуна, при плавлении он становится очень текучим. Это препятствует созданию однородного шва, так как металл при длительном нагревании стремится вытечь из сварочной ванны.

Ввиду малой пластичности чугуна и низкой по сравнению со сталью температурой плавления, возможны растрескивания материала при быстром остывании после воздействия электрической дуги.

Наличие большого количества углерода, который выделяется при нагревании и взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе, способствует образованию больших пор в зоне сварки, отчего шов получается неоднородным и имеет малую сопротивляемость при нагрузке на изгиб.

Зная эти особенности, можно организовать работу по сварке с таким расчетом, чтобы получить сварочный шов удовлетворительного качества. Чтобы устранить последствия текучести материала, под стык свариваемых деталей подкладывают графитовые пластины, которые препятствуют вытеканию расплавленного чугуна при случайном прожигании.

После окончания сварки стыка, материалу нельзя давать быстро остыть. Особенно актуально это требование при сварке чугуна и стали, когда, например, к чугунным радиаторам приваривают стальные патрубки. Сталь остывает быстрее и поэтому, чтобы уравнять скорость остывания двух соединяемых деталей, стальную засыпают углем или песком, чтобы она дольше сохраняла тепло.

Третья проблема может быть решена применением сварки в среде инертных газов. Можно варить чугун электросваркой с использованием, например, углекислого газа, который вытесняет воздух из сварочной ванны. Допускается использовать смесь углекислого газа с аргоном в пропорции ¼.

Три способа

Соединение деталей из чугуна может производиться, в зависимости от назначения тремя способами:

• холодным;
• полугорячим;
• горячим.

Холодный способ применяется при сварке неответственных соединений, наварки металла на изношенные или истертые поверхности чугуна.

Сварка производится при температуре окружающей среды, при этом скорость сварки должна быть достаточно высокой, чтобы не допускать перегрева стыка и последствий при его быстром остывании.

Такой способ доступен для использования в быту, без применения дополнительного оборудования.

В случае горячего способа заготовки для сварки подогревают до температуры около 600 °C. Для такого нагрева используют аппараты, создающие индукционные токи. Температура контролируется при помощи приборов.

При достижении необходимого значения температуры производится сварка деталей, после чего их оставляют для остывания, засыпав горячей золой. Процесс остывания может длиться несколько часов. Продолжительность зависит от марки и толщины свариваемого материала.

Технические приемы

В быту наиболее популярна сварка чугуна полуавтоматом, как наиболее доступный и простой вид соединения. При этом тонкие детали необходимо сваривать, обязательно подложив под них графитовые пластины.

Для сварки можно использовать практически любые полуавтоматы, позволяющие использовать сварочный ток, необходимый для плавления чугуна, но не допускающий проплавлений и вытеканий.

Величина сварочного тока колеблется в пределах 90-110 Ампер. Скорость, с которой подается сварочная проволока, настраивается экспериментально. Как правило, она сходна со скоростью подачи при сварке сталей.

Подготовка деталей

Перед началом работ обязательно нужно подготовить поверхности соединяемых кромок. Для этого их очищают от грязи и пыли, обезжиривают. Для обеспечения большей глубины проваривания, с кромок снимается фаска. Края фаски необходимо закруглить.

Если возникла необходимость заварить трещину, ее нужно «разделать» по всей длине, чтобы увеличить площадь соприкосновения детали со сварочным материалом. Это можно сделать шлифмашиной с отрезным абразивным кругом для работ по металлу. Перед сваркой концы трещины необходимо засверлить, чтобы при нагреве она не разошлась еще на большую длину.

Как делать шов

Чтобы минимизировать вредные последствия, которые можно нанести высокотемпературной дугой чугунным деталям, сварку длинных швов недопустимо производить за один проход. Время сварки на отдельном коротком участке стыка не должно быть продолжительным.

Начинать сварку надо с середины стыка и произвести короткий шов, за тем отступив на некоторое расстояние от него, сделать еще два шва с обеих сторон первого. Если стык достаточной длины, необходимо таким же образом сделать еще несколько коротких швов. Затем провариваются участки между наложенными швами.

Первый шов при сварке деталей большой толщины накладывается посередине стыка, практически без осуществления поперечных движений электродом. Далее, по краям первого шва накладываются второй и третий.

Если толщина детали еще позволяет наложение швов, накладывается четвертый шов посередине, сверху второго и третьего, а позже, после остывания, накладываются пятый и шестой швы справа и слева от четвертого. Указанная последовательность швов применяется и далее, если необходимо произвести еще швы при достаточно большой толщине соединяемых заготовок.

Применяемые материалы

Когда необходимо соединить заготовки способом электросварки, применяются специальные электроды для сварки чугуна, в обмазке которых должен обязательно присутствовать ферросилиций.

Этот материал позволяет добиться однородности шва при сварке серого чугуна. При достаточной квалификации сварщика удается получить шов, который можно будет механически обработать, придавая ему более привлекательный вид.

Наиболее распространены следующие марки электродов:

• ЦЧ-4 – используются чаще других. Благодаря особым компонентам, способным вступать в реакцию с углеродом, при которой возникают карбиды, не растворяемые в железе, покрытие этих электродов позволяет получить качественный шов;
• ЦЧ-3А – электроды из стальной проволоки с нанесенным на нее фтористокальциевым покрытием. Благодаря этому покрытию получается прочный сварочный шов без трещин;
• ЭМЧС – электроды, производимые из стальной низкоуглеродистой проволоки с трехслойным покрытием из легирующего, газозащитного и шлакоформирующего слоя. Такие электроды применяют для сваривания чугунных деталей небольшой толщины (до 10 миллиметров).

При сваривании чугуна в среде инертных газов или неплавящимися электродами допускается применение проволоки для сварки чугуна, марки которой обозначаются ПП АНЧ-1, ПП АНЧ-2, ПП АНЧ-3.

Каждый вид проволоки предназначен для одного из способов сварки – холодного, полугорячего или горячего. Проволока выполнена в виде полой металлической трубки, внутри которой находится флюс. Такая проволока позволяет производить полноценные швы, не уступающие по прочности чугуну, из которого состоят соединяемые детали.

При правильно выбранном способе сварки и достаточной квалификации сварщика, поврежденные чугунные изделия можно восстановить, практически без ущерба их прежнему состоянию, и эксплуатация их возможна в течение длительного времени.

Как подготовить и сварить чугунные детали?

Любой сварщик в своей работе обязательно столкнется с вопросом, как сварить чугунные детали. Чугун является самым неудобным материалом в отношении обработки. Его часто используют для изготовления различного рода изделий в связи с хорошей тягучестью в расплавленном состоянии, которая обеспечивается за счет высокого содержания углерода (до 6%).

Формовка чугуна под сварку.

Нужные, но «неудобные» примеси

Но большое количество добавок иных металлов в чугуне только уменьшает возможность проводить с материалом ремонтные работы. Особую трудность в этом случае создает наличие графита. Вы замечали, что чугун мажется? Это говорит о том, что количество графита в составе довольно большое.

Примеси из кремния, марганца, серы тоже не способствуют тому, чтобы материал легко можно было варить с помощью электродуговой сварки. Выгорающий в процессе графит создает тугоплавкий материал в месте сварки, что делает сам процесс практически невозможным.

Тонкости работ по сварке чугуна

Схемы микроструктур чугуна.

Но сваривать детали из чугуна в домашних условиях все же можно. Опытные мастера сначала тщательно анализируют состав чугуна, чтобы впоследствии правильно подобрать электроды и рабочие токи сварочного аппарата.

Замечено, что крупнозернистая структура металла в месте разлома свидетельствует о большом количестве свободного углерода в составе, значит, сварить такое изделие будет сложнее всего. Хотя даже с таким непростым сплавом можно справиться.

Есть несколько секретов, которые позволяют свести к минимуму возможные неудачи в процессе сварки:

• место разлома чугунного изделия требует предварительной подготовки;
• в зависимости от состава чугуна выбирается определенный вид электродов;
• сварка производится с помощью электродов малого диаметра и при малых токах;
• нельзя пытаться выполнить шов целиком – лучше осуществить сварку вразброс;
• необходимо свести к минимуму внутреннее напряжение металла.

Как подготовить деталь к сварке?

Подготовка дефектного места может занять довольно много времени, но избежать этого вам не удастся.

Тонкий разлом чугунного изделия невозможно заварить, так как температура плавления чугуна несколько ниже, чем у обычного электрода, поэтому с абсолютной точностью можно утверждать, что расплавленный металл не заполнит собой трещину – скорее в этом месте расплавится чугунная поверхность. Значит, необходимо сделать место разлома шире, чтобы полученный зазор заполнить металлом.

Основные виды чугунов.

С технической стороны такое примитивное описание процесса можно подвергнуть критике, но оно объясняет суть методики сварки для неопытных сварщиков. Разделку трещины ведут с помощью зубила, шабера, сверла, шлифовального диска, придерживаясь определенных правил:

• разделка ведется строго по трещине;
• нельзя пытаться сделать скол с помощью зубила больше чем 5 мм;
• засверливают деталь не более чем на третью часть толщины металла;
• сквозные трещины разделываются с обеих сторон, последующая сварка тоже должна вестись в двух направлениях;
• если несколько трещин находятся недалеко друг от друга, то определенная часть изделия вырезается, а на ее место целесообразно установить заплатку.

Непосредственно перед сваркой детали на расстоянии 30 мм от будущего шва плоскость зачищается и обезжиривается.

Порядок выполнения сварочных работ

Теперь уже можно сваривать деталь. Желательно изделие поместить в жесткий каркас или хорошо его зафиксировать – так вы уменьшите внутреннее напряжение металла.

Еще один момент: чугун – очень хрупкий металл, и слишком большая разница температуры в месте сварки и непосредственная близость к шву может привести к появлению новых трещин.

Это недопустимо, поэтому перед сваркой чугунную деталь желательно прогреть, а сам процесс вести в помещении с повышенной температурой.

Холодная дуговая сварка чугуна.

Перед тем как сварить чугунные детали, необходимо приобрести специальные электроды (в их состав входит медь или латунь) небольшого диаметра. Подойдут изделия толщиной менее 3 мм.

Специальные электроды по чугуну тоже можно встретить в продаже, хотя и значительно реже, чем обычные стальные. Работать с ними очень просто.

Весь процесс будет напоминать обычную сварку стали, поскольку в состав электродов входят все необходимые элементы для раскисления и быстрого плавления сердечника. В этом случае шов можно выполнить за один прием.

Не секрет, что даже обычными стальными электродами можно заварить трещину на чугунной детали. Но в этом случае потребуется не просто расшивка трещины: делаем своеобразную канавку по всей трещине, края полученного углубления просверливаем в разных местах на треть толщины изделия.

Вдоль зачищенного края проделываем ту же операцию, в полученные отверстия вставляем шпильки из сплава меди и стали. А теперь варим выступающие края шпилек. Увлекаться не стоит: необходимо равномерно обварить края каждой шпильки.

В результате на поверхности получатся небольшие выступы сплава трех металлов, по которому и будем проводить окончательную сварку.

Выводы и советы

Какие бы электроды вы ни использовали, какой бы вид сварки ни выбрали, заканчиваться вся работа должна медленным охлаждением отремонтированной детали.

Так вы не будете рисковать, что температурные перепады приведут к повторному появлению трещин. Народные умельцы считают, что лучше всего проводить работы и охлаждать деталь на подложке из разогретого песка. Чем больше объем песка, тем медленнее будет остывать изделие. Специально подготовленная печь тоже подойдет для этих целей.

Напоминаем, что место сварки на чугуне будет иметь пористую структуру, следовательно, хрупкость детали только увеличится. Подвергать сваренные чугунные изделия повышенным нагрузкам не рекомендуется. Описанные методы сварки больше подходят для ремонта бытовых изделий: радиаторов отопления, элементов отопительных печей. Чугунные детали механизмов при поломке лучше подвергать замене.

Особенности сварки чугуна

В быту, строительстве, при производстве иногда крайне необходима сварка чугуна.

Многих начинающих сварщиков волнуют вопросы — можно ли сварить чугун? Если да, то какие особенности сварки чугунных деталей существуют? Как правильно сварить детали? Возможна ли сварка чугуна в домашних условиях? Как заварить чугунную батарею, трубу или плиту? Ответим сразу: сваривать чугун можно, однако сварка чугунных деталей потребует определенных навыков. Чтобы получить прочное соединение, которое прослужит не один десяток лет, ознакомьтесь с теоретической частью.

Специфика сплава

Чугун представляет собой сплав из железа и углерода, где количество последнего — от 2 до 6 %.

Чтобы повысить жаропрочность сплава, его устойчивость к коррозии и воздействию внешней среды, к чугуну добавляют легирующие элементы, такие как хром, титан, никель и т.д.

Если примешать кремний, то значительно уменьшится температура плавления, сера поспособствует снижению текучести, марганец придаст дополнительную прочность, а фосфор позволит получить деталь, имеющую сложную конфигурацию.

А вот самородный минерал (графит), наоборот, присутствует в свободном состоянии, причем в каждой из разновидностей чугуна имеет различную форму. Например, пластинчатый графит входит в состав серого чугуна, хлопьевидный – ковкого, шаровидный – высокопрочного.

Зная особенности сварки чугуна, можно без проблем выбрать подходящую его разновидность для предстоящих работ.

В отличие от кованого железа и стали, чугун:

• Содержит гораздо больше углерода (почти в 10 раз).
• Имеет лучшие литейные качества.
• Менее пластичен, с трудом поддается ковке.
• Обладает меньшей рыночной стоимостью.

Поскольку атомы углерода и железа связаны между собой не очень тесно, то сплав является хрупким и не может быть использован для изготовления элементов, подлежащих интенсивным нагрузкам.

Тем не менее он устойчив к вибрациям и износу. Если длительное воздействие воды приведет к возникновению ржавчины, то в кислотно-щелочной среде этот сплав не потеряет своих качеств.

После нагревания чугун способен сохранять высокую температуру длительное время.

Где применяется

Ранее этот сплав широко применялся для производства канализационных и водопроводных труб, арочных конструкций (в том числе несущих), декоративных элементов и т.д.

Несмотря на то, что сейчас предпочтение отдается современным строительным материалам, чугун по-прежнему незаменим в сферах строительства и промышленности. Из него изготавливают плиты для фундамента, колонны, канализационные трубы большого диаметра, люки, ограждения, тормозные колодки, детали для машин.

Некоторые предметы быта (сковороды, горшки и т.д.) также производятся из железно-углеродного сплава. Часто отливаются чугунные скульптуры и памятники.

Как подготовить материал к свариванию

Сварка чугуна в домашних условиях, равно как и в условиях производства, должна начаться с предварительной подготовки свариваемых поверхностей. Прежде чем заварить чугунную деталь, стоит удостовериться, что она не имеет повреждений и загрязнений. Материал довольно хрупкий и пористый, поэтому малейшая деформация с течением времени будет увеличиваться, а очистка потребует больших усилий.

Подготовка чугуна к сварке включает в себя:

• Ликвидацию или уменьшение трещин,
• Очистку.

вырезанная трещина

Перед тем как сварить чугун, все трещины, даже самые мелкие, лучше засверлить по краям и пройтись сверлом по всей глубине. Кроме сверла, можно воспользоваться зубилом, шабером и вырезать трещину, округлив при этом ее края. Сквозные трещины стоит обработать с двух сторон, а место с множественными трещинами лучше вырезать полностью и поставить заплатку.

Чугунные детали сваривают, очистив их от ржавчины, окалины, горючих веществ, грязи и т.д.

Очистку можно проводить при помощи растворителей, газовой горелки, наждачной бумаги, металлических щеток и болгарки – в зависимости от степени загрязнения и типа поверхности.

В особо сложных случаях можно использовать пескоструйную очистку. В конечном результате заготовка должна иметь гладкую, блестящую поверхность.

Способы соединения

Существуют следующие способы сварки чугуна:

• Газовая сварка чугуна. Необходима там, где нужно ликвидировать дефекты литья. Особенности сварки чугуна таким образом заключаются в том, что используются пропан-бутан либо ацетилен, а для работы можно применять несколько горелок. Для газовой сварки чугуна присадочной проволокой стоит использовать материал, который содержит большое количество кремния.
• Ручная сварка при помощи дуги. Перед началом дуговой сварки детали придают температуру 600-650 градусов по Цельсию. Это обеспечивает равномерные нагрев и охлаждение. Наиболее популярна сварка чугуна аргоном.
• Механизированная сварка при помощи дуги. Деталь также предварительно нагревается до высоких температур. Чтобы из сварной ванны не вытекал жидкий металл, подлежащий сварке участок детали можно формовать пластинами из графита.
• Электрошлаковая сварка. Технология сварки чугуна включает в себя использование пластинчатых электродов и фторидных флюсов. Для предварительного прогрева детали применяют пламя газовой горелки либо неплавящийся электрод .
• Термитная сварка. Особенности сварки чугуна таким образом состоят в использовании для нагрева очень горячего металла, полученного при горении термитов. Варится чугун при условии, что термитная смесь нагрета до температуры выше 1300 градусов по Цельсию.

электроды МНЧ-2 для сварки чугуна

Какой полярностью варить чугун? Прежде чем ответить на этот вопрос, подчеркнем, что выбор полярности зависит от вида электродов, а не от пространственного положения или других критериев. Например, электроды МНЧ-2 требуют применения прямой полярности. В остальных случаях выставляется полярность обратная.

Особенности горячей сварки чугуна

Можно ли варить чугун, избежав отбеливания шва и зоны около него? Чтобы получить качественное соединение, часто прибегают к горячему соединению поверхностей.

Перед сваркой их тщательно очищают от загрязнений, затем формуют в специальных ящиках – опоках.

Поскольку для качественного результата площадь одной сварочной ванны не должна быть больше 50-60 см2, то сварка производится небольшими участками. Работа над следующим начинается только после того, как предыдущий затвердел. Приварить детали таким методом можно с помощью электродов ОМЧ-1 или ПЧЗ.

Особенности холодной сварки чугуна

Сварные работы по чугуну могут проводиться и без предварительного нагрева поверхностей – например, если нужно заварить чугун в домашних условиях или же деталь имеет слишком большие габариты.

 Сварить чугун в таких условиях можно при помощи электродов из аустенитного чугуна, стали или цветных металлов. Сварочные швы нужно стараться делать как можно короче — не длиннее 25 мм.

Обеспечьте условия для постепенного остывания швов.

Чтобы сварить чугун и избежать при этом отслойки металла сварного шва, нужно воспользоваться стальными шпильками с диаметром не более 16 мм. Если края деталей не толще 10 мм, диаметр шпильки должен составлять 6 мм, если в пределах 10-20 мм, то небходимы шпильки с диаметром 10 мм.

Сварка при помощи аргона

Сварка чугуна аргоном (TIG) возможна тремя способами – с помощью холодной сварки, горячей (до 600 градусов по Цельсию) или полугорячей (до 400 градусов по Цельсию). Первый из них уместен тогда, когда нужен шов, не состоящий из чугуна.

Как варить чугун аргоном? Для этого выставляют значение сварочного тока в 40-80 А в зависимости от толщины деталей. Если этот показатель вы выбрали правильно, металл во время процесса трещать не будет. Качество шва не зависит от направления сварки, поэтому горелку можно располагать как за присадочным прутком, так и перед ним.

Сварочный присадочный стержень предварительно нагревают, затем помещают в сварную ванну и формируют шов. Чтобы он получился качественным, без пор, присадочный пруток лучше не выносить из зоны сварки, а помешивать им расплавленный металл, равномерно распределяя его и удаляя пузырьки газов.

После сваривания деталь должна остыть естественным путем.

Сварка чугунных радиаторов

Можно ли заварить чугунную батарею самостоятельно, не вызывая специалиста? Заварить трещину в радиаторе можно, если у вас есть стаж проведения подобных работ, так как не каждый шов сможет выдержать давление до 10 атмосфер и температуру до 100 градусов по Цельсию. Наиболее распространена сварка чугуна инвертором: этот прибор легкий и компактный, к тому же простой в управлении.

В большинстве случаев поверхности, подлежащие сварке, нельзя вращать, поэтому соединение варят с отрывом. Чтобы шов получился прочным, производят два прохода. После каждого из них нужно очистить место сварки, удалить наплыв и окалину. В качественно выполненном шве все края заполнены, подрезов нет.

Соединение чугуна со сталью

Сварка чугуна со сталью осложнена тем, что эти металлы имеют разное процентное содержание углерода. Кроме того, если гранулы углерода крупные, то речь не может идти о надежном шовном соединении.

Стали с чугуном могут быть соединены при помощи как холодной, так и полугорячей, и горячей технологии. Для соединения железно-углеродного сплава с обычной сталью или с нержавейкой нужно использовать постоянный ток (полярность – обратная).

Переменным током следует воспользоваться только при напряжении холостого хода, превышающем 54 вольта. Сначала нужно обрабатывать изделие из чугуна, затем – из стали. Если соединение чугуна и стали должно иметь толстый шов, то он варится слоями.

Каждый из них необходимо уплотнить, используя молоток.

В случае, когда нержавейка присоединяется при помощи горячего или полугорячего способа, зону наплавки стоит охлаждать. Обратите внимание: при резком снижении температуры материал будет деформирован или начнет разрушаться. Поэтому температуру в зоне наплавки снижают медленно, а шов время от времени нагревают.

Полезные советы

• Правильно варить чугун нужно в нижнем положении.
• Перед тем как заварить чугун низкоуглеродистыми электродами, обратите внимание, что толщина наплавленного металла должна составлять около 50 процентов от толщины самой детали.
• Сварка чугуна полуавтоматом должна проводиться без колебательных движений при ведении первого шва. Затем можно приступать к поперечным движениям.
• Чугун и сталь можно сваривать и при помощи аргонодуговой технологии. В таком случае используйте для присадки флюсовую проволоку на никелевой основе, сняв с нее обмазку. Электроды должны быть изготовлены из вольфрама.
• Нержавейка к чугуну может быть надежно приварена в том случае, если сварку проводить в несколько проходов короткими швами, давая металлу остыть.
• Чтобы чугун после сварки остывал постепенно, его или накрывают, или засыпают негорючими материалами (асбест, песок, зола).
• В толстых деталях перед свариванием разделываются кромки. Угол фаски должен составлять 45 градусов.

[Всего : 0    Средний: 0/5]