Сварка чугуна аргоном технология

Сварка чугуна аргоном: проблематика и решения

Сварка высокоуглеродистых сплавов является трудоемкой операцией, которая требует от сварщика знания рекомендованных технологий, навыков и сноровки, выработанных за определенное время. Столкнувшись первый раз с такой задачей, приходит понимание сложности получения шва с заданной геометрией, физическими свойствами, приближенными к основе свариваемых поверхностей.

Чаще всего происходит незапланированная закалка шва (в данном случае упрочнение металла препятствует дальнейшей обработке детали в целом). Игнорирование самых простых правил сварки приводит к появлению внутренних пор и трещин, снижающих срок и качество эксплуатации. С целью избежать таких дефектов все чаще применяют один из самых действенных способов сварки – аргонодуговой.

Процесс сварки аргонодуговым способом чугуна

Применение данной технологии направлено на получение шва, идентичного по своим физическим и механическим показателям к материалу основы.

Горячая сварка

Для достижения результата важен температурный режим протекания работ.

Равномерный разогрев зоны наложения будущего шва, постепенное снижение температуры по окончании укладки шва – два ключевых условия качественного выполнения работы.

Пластичность высокоуглеродистых сплавов, в отличие от сталей, намного ниже. Поэтому при изменении температуры весьма вероятны дефекты, связанные с разрушением целостности металла вблизи места сварки.

1. Предварительный нагрев элемента способствует выделению графита и улучшению пластики металлической основы. Дополнительное применение графитовых электродов, прутков, порошковой проволоки или пластин из чугуна той же марки способствует гарантии однородности по химическому составу сварного соединения.
2. После завершения процесса сварки технология получения качественного стыка не заканчивается. Теперь нужно добиться равномерного охлаждения при низких скоростях. В отличие от нержавеющих сталей, которые поливают водой, чугун не потерпит такой методики. Доказано практикой, что даже равномерное остывание при температуре окружающей среды не всегда может дать ожидаемый результат. В таком случае является оправданным применение экзотермических смесей и покрывающих материалов для изоляции поверхности. В домашних условиях или отсутствии специальных материалов их можно заменить сухим просеянным песком.

Холодная сварка

Для повышения рентабельности производства и уменьшения потерь фонда рабочего времени в промышленных масштабах принято применять холодную сварку чугуна аргоном. Предварительный этап подогрева деталей здесь отсутствует.

Вариации такого способа составляют не менее нескольких десятков методов. Основными среди них являются использование никель — стальных, медных и электродов малого диаметра с пониженным содержанием массового процента углерода.

Преимуществом данного способа является его дешевизна и простота процесса, не требующая вовлечения дополнительной оснастки, материалов и контрольно-измерительных приборов температуры и скорости нагрева — охлаждения, как при горячей сварке.

Такой режим положительно сказывается на снятии напряжений, возникающих в области шва, способствующих разрушению металлической матрицы.

Защита процессов, происходящих внутри расплавленной ванны от кислорода, при помощи аргона, снижает появления окислов и пузырьковых дефектов в застывшем металле, а значит, сглаживает основной негативный фактор таких работ – хрупкость места стыка.

Основные моменты и рекомендации по аргонодуговой сварке чугуна в домашних условиях

Метод получения качественного шва стал возможен благодаря использованию инертного газа для этой процедуры. Отсутствие окислов, их вредного влияния на протекание процессов в расплаве ванны, повышение качества и механических характеристик при динамических нагрузках, отсутствие пор и пузырьков получены благодаря аргону.

В горелке использован принцип большей на 38% массы аргона, по сравнению с окружающим воздухом. Следовательно, место сварки надежно защищено «падающим» облаком из этого газа. Экономить на расходе аргона при сварке капризного чугуна абсолютно не стоит.

Желательно придерживаться рекомендательных режимов расхода газа из справочной литературы.

Интересная информация.

Для понимания разнообразия использования аргонодуговой сварки нужно знать, что для нее существует множество обозначений: РАД (ручная аргонодуговая сварка), ААД (автоматическая аргонодуговая сварка), ААДП (автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом). Международная маркировка способа сварки неплавящимся вольфрамовым электродом обозначается как TIG/GTAW. Сварка чугуна аргоном самый распространенный метод для его соединения и ремонта.

Основные правила применения:

1. Чистота поверхности свариваемых элементов обеспечит равномерность и однородность шва, поможет избежать появления непредсказуемых фаз с неопределенными свойствами и влиянием на характеристики шва.
2. По возможности и экономической обоснованности лучше использовать горячую сварку. Предварительный нагрев и постепенное охлаждение соединяемых элементов способны уменьшить недостаточность навыков и сноровки при работе с железоуглеродистым сплавом.
3. Минимизируйте показатели сварочного тока. Это поможет избежать непрогнозируемых термофизических процессов в толще элемента, подверженного соединению.
4. Оптимальная длина шва, наложенного за один раз, не должна превышать 25 миллиметров. В случае необходимости большей длины, используется техника каскадного наложения сварочных швов.

Снятие напряжений, которые возникли в шве при производстве справочных работ, можно произвести, применив молоток и простукивание им вдоль линии сварочного соединения.

Сварка чугуна аргоном – технология способная решить многие задачи для конструкторов оборудования и ремонтников.

Технология сварки чугуна аргоном своими руками

Выражение «чугун — хлеб промышленности», впервые прозвучало в первой половине XX века. Прошло почти сто лет, появились новые его сорта, повысилось качество обработки.

И, кроме того, был получен положительный ответ на вопрос: можно ли варить чугун электросваркой, а главное, как это делать на практике.

Долгое время получение надежного сварного соединения чугунных деталей, по трудоемкости соперничало с изготовлением новых. Сегодня процессы хоть и остались непростыми, но стали доступным даже для домашних мастеров.

Особенности

Основу чугуна, как и стали составляет железо, но углеродом оно насыщено в десятки раз сильнее. этого элемента составляет от 2,14 до 6,7%. Различают два вида чугуна:

• белый или «передельный», в котором углерод присутствует в виде цементита (карбид железа или Fe3C);
• серый.

Второй и есть тот самый «хлеб», который используется для изготовления деталей и конструкций. Углерод в нем содержится в виде кристаллов графита.

Что касается белого, он служит сырьем для получения стали, изготовления ковких и высокопрочных сортов серого чугуна.

Для сварки чугунных деталей сегодня используют десятки технологий, одна из которых — это сварка чугуна аргоном, вернее — в аргоновой среде.

Характеристики свариваемости

Сложности сварки чугунных изделий вызваны особенностями его поведения при высоких температурах.

При нагреве металл начинает плавиться уже при 1150ºС. При этом его высокая текучесть оказывает сварщику плохую услугу. Металл плохо удерживается в сварочной «ванне», вытекая из шва.

Выгорание углерода, обильное газообразование в сварочной ванне вызывает образование пор и трещин.

Образование тугоплавких окислов за счет наличия кремния, приводит к частичному непровару.

При быстром охлаждении детали, углерод переходит в связанное состояние, образуя цементит. То есть чугун зоны сварки переходит из серого в белый — хрупкий и одновременно твердый.

Неравномерный нагрев и охлаждение, наличие отбеленных зон создает зоны напряжения, приводящие к появлению трещин.

Перечисленное выше относит чугун к трудно свариваемым металлам. Можно ли сварить чугун, с образованием надежного шва, зависит от того какая технология используется.

Особенности технологии

Аргоновую среду используют при любом из видов сварки чугуна, а именно:

• горячей, с предварительным нагревом заготовок до 600-650ºС и последующим постепенным охлаждением (иногда до 6 суток)
• полугорячей, когда детали нагревают лишь до 300-350ºС;
• холодной, выполняемой без нагрева, с естественным охлаждением. Устранить кислород из зоны сварки на все сто процентов невозможно. Так в сварочной ванне всегда присутствует некоторое количество закиси железа (FeO). Реагируя с углеродом, она создает угарный газ (окись углерода CO) , образующий поры, поскольку не растворяется в металле.

Тем не менее, наличие инертной среды на порядок снижает объем и скорость протекания окислительных процессов, поскольку устраняет присутствие атмосферного кислорода. Кроме того, отсутствие воздушного азота исключает возникновение азотистых соединений.

Все перечисленное позволяет получить даже при холодном способе соединение по прочности, мало уступающее основному металлу.

Что касается горячего и полугорячего способа, наличие аргонового компонента упрощает соединение и выполнить сварку различных по составу металлов. Причем, как сварить чугун и сталь (к примеру), так и ускорить процесс сварки чугуна.

При этом используют как обычные аппараты для дуговой сварки. Так и полуавтоматические устройства.

Подготовительный этап

В первую очередь, до начала работы выполняют подготовку самих заготовок. Свариваемые края очищают от грязи, ржавчины, шлаковых корок. Чем лучше это сделано, тем меньше в зоне сварки окажется веществ газообразующих, содержащих вредные добавки.

Острые грани скругляют, снимая фаску заточным диском «болгарки». Если выполняется заваривание трещины, ее предварительно прорезают на всю глубину. При этом поверхность очищается, одновременно сглаживаясь.

Наилучший эффект дает использование нижнего шва. Поэтому, если необходимо обваривание с нескольких сторон подготавливают соответствующие струбцины. Их задача — удерживать детали вместе на протяжении всего процесса. Делать возможным их поворот, не создавая нагрузки на незавершенный стык.

Для предотвращения вытекания расплавленного чугуна из сварочной ванны, с помощью графитовых пластин устраивают обечайки.

Кроме перечисленных мероприятий, готовят оборудование, вспомогательные инструменты. Подбирают сварочные прутки, проволоку, необходимые присадки для чугуна и аргонной сварки и т.д.

Последовательность действий

Методика соединения чугунных деталей зависит от их размеров, веса, а также формы. Иногда приходится использовать систему шпилек, многослойную сварку и т.д. Тем не менее, общая последовательность ведения работ приблизительно одинакова.

Закрепляем подготовленные к сварке элементы с помощью струбцин, либо иным способом.

Зажигаем дугу, включаем подачу аргона. Вводим присадочный пруток под углом 25-30 градусов (если автоматическая подача проволоки не используется).

Выполняем сварку отдельными участками по 2,5-3 см. Пока шов не остыл, молотком со скругленным бойком производим его проковку. Удары наносим точно, не особо сильно. Сигналом готовности служит «отбой» шва: он перестает подаваться, а звук удара становится звонче.

Сварка чугуна полуавтоматом ведется по схожему алгоритму. Отличие — отсутствие присадочного прутка, поскольку его заменяет специальная проволока. Разумеется, баллон с углекислым газом заменяет емкость с аргоном.

Материалы

При работе с использованием аргона штыревые плавкие электроды не используются. Основным материалом является присадка, оформленная как пруток или проволока.

Состав присадочных прутков выбирают в зависимости от необходимого качества шва. Для получения более пластичного стыка используют сплавы с никелем. Твердый шов получают, применяя медь.

Получить шов средней твердости (обычно, наиболее востребованный) возможно с использованием так называемого монель-металла. Это сочетание никеля и меди, в пропорциях приблизительно 60:40.

Сварочная проволока по чугуну представляет собой тонкую трубку из металла присадки, с флюсом внутри. Подбирают ее так же применительно к технологии. Для холодной сварки применяют тип ППЧ-1, полугорячей ППЧ-2, и ППЧ-3 используя горячую.

Кроме специальных марок, при аргоновой сварке используют нихромовую проволоку, омедненную стальную и некоторые другие.

Особенности в домашних условиях

Оборудование для аргоновой сварки сейчас не является чем-то из ряда вон выходящим. Некогда запредельные цены на TIG устройства сегодня свелись к вполне доступным для рядового мастера.

Как правило домашние мастера не используют аргоновую сварку для изготовления серийных изделий, крупных конструкций. Чаще этим способом ремонтируют элементы двигателей, коробок передач. Реже — чугунной запорной фурнитуры, деталей эл. двигателей.

Проверенное сочетание при этом — нагрев газовой горелкой до температуры порядка 350 градусов, с последующей обваркой инвертором.

Подробной инструкции для такой «штучной» сварки нет и быть не может. Ответ на большинство вопросов, возникающих в процессе, дает только практика.

Сварка чугуна аргоном

Что такое чугун? Это сплав железа и углерода, в котором последний может быть представлен в виде графита или цементита (Fe3C). Если в производстве используется графит, то получается серый чугун, который хорошо поддается обработке и сварке.

Если цементит, то получается белый чугун, который варить нельзя. Просто не получится. Сам сварочный процесс может производиться практически любыми технологиями.

Нас в этой статье будет интересовать сварка чугуна аргоном с применением неплавящегося вольфрамового электрода (TIG).

Но перед тем как начать с ней разбираться, необходимо сказать о том, что существует три основных направления сваривания.

1. Свариваемые чугунные детали соединяются между собой чугунным швом.
2. То же самое, только шов будет из низколегированной стали.
3. И последний – шов из цветных металлов.

То есть, получается так, что аргонная сварка чугуна (ТИГ) может производиться с применением разных по составу присадочных элементов.

Но надо обязательно добавить, что сама аргонная технология сваривания чугуна обязательно включает в себя предварительный нагрев заготовок. Хотя все чаще появляются присадки, с помощью которых можно варить чугун и без нагрева.

В зависимости от того, до какой температуры будут нагреваться чугунные детали, зависят и разновидности сварки чугуна. Их также три.

1. Горячая сварка, когда заготовки нагреваются до 600С.
2. Полугорячая – до 400С.
3. Холодная – вообще не нагреваются.

Два первых вида обычно используются для того, чтобы создать сварочное соединение таким же по составу, как и сам свариваемый металл. Третий используется, когда создаваемый шов по составу не является чугунным.

Процесс аргонодуговой сварки делится на несколько этапов, которые проводятся в определенной последовательности. А именно:

• Подготовка свариваемых заготовок.
• Их подогрев.
• Сам сварочный процесс.
• Медленное охлаждение стыка.

К подготовительному процессу можно отнести зачистку соединяемых поверхностей и формирование кромок. Очень важно правильно кромкам придать необходимую форму.

Она не должна быть острой, она должна быть скругленной, как показано на фото ниже. Такое скругление обычно достигается с помощью обычной болгарки.

Подогрев чугуна производится горелкой, после чего можно переходить непосредственно к свариванию металла. Если производится сварка деталей со сложной формой, где присутствуют перемычки, отверстия, участки с разными толщинами, то нагревать необходимо будет всю деталь, а не только участок, где производится сварка.

Чугунные стержни для сварки

Очень важно правильно выбрать присадочный материал. В основном для этого используют стержни, изготовленные из чугуна. Некоторые мастера просто удаляют обмазку с чугунных электродов и применяют их в качестве присадки.

Вот такие марки используются для аргонодуговой сварки чугуна (ТИГ).

• Для горячего сваривания – «А».
• Для горячей сварки с местным нагревом – «Б».
• Для соединения тонкостенных чугунных заготовок при полугорячей сварке – «НЧ-1».
• Для толстостенных чугунных деталей при полугорячей сварке – «НЧ-2».
• Для соединения с повышенными характеристиками износостойкости – «БЧ» или «ХЧ».

Диаметр присадочного стержня выбирается из расчета толщины свариваемых заготовок. Обычно он в два раза должен быть меньше.

Технология сварки

В принципе, варить чугун аргонодуговой технологией нужно точно так же, как и другие металлы. Никаких отклонений или технологических нюансов.

Важно правильно настроить сварочный аппарат, который должен выдавать ток силой 40-80 ампер. Разброс величины достаточно большой, потому что в таком диапазоне можно варить детали разной толщины.

Оптимальный показатель достигается опытным путем, при котором при сварке металл не трещит.

Сам процесс сварки можно проводить в двух направлениях: горелка движется впереди присадочного прутка или наоборот. Это не нарушает качество шва. Если свариваются две толстые заготовки, то, во-первых, делается Х-образная кромка, во-вторых, сам шов проваривается с двух сторон.

Есть несколько моментов, на которые необходимо обращать внимание, сваривая чугун аргонодуговой сваркой ТИГ.

• Погружать сварочный присадочный стержень в сварную ванну можно после того, как он хорошо нагреется.
• Лучше, если присадка из зоны сваривания не будет выноситься в процессе всего процесса. Но это не критично, потому что после заполнения ванны расплавленным металлом приходится его равномерно распределять по всему зазору, образовывая сварной шов. Именно в это время присадочный элемент там будет только мешать. Но на это уходят доли секунды, так что пруток не успевает остыть.
• Сварка неплавящимся электродом в аргоне должна проводиться непрерывно. Насколько это возможно. Если по каким-то причинам процесс был на время приостановлен, новый шов надо накладывать на край старого, уже остывшего.
• Долго держать пламя горелки на одном месте не допускается. В процессе сильного нагрева чугуна из него начинает испаряться углерод, что приводит к отбеливанию металла. Он становится прочным и твердым, то есть, снижаются его сварные характеристики.
• Лучше всего, если сварку чугуна в аргонном защитном слое проводить в нижнем положении. Таким образом, расплавленный металл не будет вытекать из сварной ванны под действием своего веса и под действием давления самого защитного газа.
• Если свариваются две большие и толстые чугунные заготовки, то зазор между ними будет достаточно большим. Поэтому наплавку производят в несколько слоев. При этом концом присадочного прутка необходимо периодически помешивать содержимое сварочной ванны, чтобы внутри расплавленного металла не образовались поры. Именно таким способом удаляются растворенные в металле газы.

Как видите, сварить чугун с помощью аргонодуговой технологии TIG не очень сложно. Специалисты считают, что именно таким способом соединение чугунных деталей будет самым качественным. Но чтобы качество на самом деле было высоким, нужно обязательно, чтобы чугун после сварки остывал медленно (естественным путем).

Поделись с друзьями

Технологии и особенности сварки чугуна аргоном

sh: 1: —format=html: not found

Вещи из чугуна можно найти в любом доме. Это объясняется повышенной износостойкостью материала, но даже он может прийти в негодность при длительном использовании. В этом случае применяется сварка чугуна аргоном. При использовании этого газа любой человек сможет в домашних условиях починить любую испорченную чугунную вещь.

Сварка чугуна аргоном

Особенности материала

В составе чугуна содержатся железо, углерод в количестве не менее 2,14% и примеси. Материал имеет высокую твердость, но низкую ковкость и пластичность, из-за чего он является хрупким. Среди дополнительных веществ выделяют:

• кремний;
• марганец;
• сера;
• фосфор;
• дополнительный присадки.

В качестве металлов для легирования используют вещества:

• хром;
• никель;
• ванадий;
• алюминий.

Металл имеет плотность при нормальных условиях 7200 кг/м³, его применяют в литейной промышленности при изготовлении станин для станков, а также крупных деталей. Плавление чугуна происходит при температуре 1200°С, при этом углерод в составе не успевает проникнуть в глубину материала, а располагается в основном на поверхности. Такой эффект делает металл хрупким.

Виды чугуна

Материал классифицируют на следующие типы:

• Белый чугун. В данном виде углерод имеет состояние цементита, при этом на срезе наблюдается белый оттенок и блеск характерный для металлов. Чугунное литье такого типа является износостойким, жаростойким и защищенным от коррозии. Применяется для переплавки в сталь.
• Серый чугун содержит углерод в виде пластинчатого графита. На срезе имеет серый оттенок, без явного блеска. Применяется при изготовлении деталей с нагрузками на сжатие.
• Ковкий чугун представляет собой белый тип после термической обработки, в результате чего графит в составе принимает форму хлопьев. Данные условия делают материал пластичным и вязким. Применяется при изготовлении деталей сложных конфигураций.
• Высокопрочный тип содержит углерод в сферической форме, при этом металлическая основа не подвергается разрыву в структуре. Применяется в машиностроении для изготовления ответственных деталей высокой прочности.

Свариваемость чугуна и другие свойства

При соединении частей чугуна при помощи сварки возникают некоторые трудности, связанные с его характеристиками.

При достижении критической температуры может произойти течение металла, в результате чего он вытекает из места шва.

Сгорание графита и газообразование приводит к появлению трещин в металле, а также к некачественному шву с порами. Такие явления делают чугун трудно свариваемым материалом.

Сварка чугуна аргоном

Для того чтобы варить чугун в домашней мастерской необходимо соблюдать некоторые правила и требования, которые помогут избежать трещин и других дефектов.

Подготовительный этап

Перед тем как перейти к соединению частей материала при помощи сварки необходимо выполнить подготовку:

• Осмотр внешнего вида на явные дефекты (трещины и поры).
• Место сварки обрабатывают при помощи шлифовальной машинки, при этом края закругляют.
• Очищают место соединения от мусора и стружки.

Выбор способа

Наиболее распространенным считается способ соединения при помощи присадочных материалов. Сварку аргонодуговым аппаратом осуществляют в любом положении. Применение проволоки низкого качества позволит снизить затраты на сварку, тем самым можно выполнять манипуляции при помощи аппаратов для дома и дачи.

Вольфрамовый электрод применяют для сварки толстостенных деталей. Данная технология позволяет создание качественного шва при добавлении специальных флюсов.

Необходимый материал и оборудование

Сварочный припой выбирают в зависимости от разновидности чугуна и вида сварки. В качестве электрода применяется вольфрам, при сварке с высокой температурой используют никелевый припой. Присадки подбираются в зависимости от типа варки:

• горячая сварка полуавтоматом требует применения марок А и Б;
• при автоматической варке используется проволока на основе кремния, является порошковой;
• в результате предварительного разогрева деталей в месте соединения до температуры 350°С подходит марка ПП-АНЧ-2;
• для высокопрочных типов используют ПП-АНЧ-5, при этом сила тока при сварке должна иметь значение до 500 А.

Для выполнения операции сварки аргоном применяют аргонодуговой сварочный аппарат. В нем применяется двойная технология газовая и электрическая. С его помощью получают соединения высокого качества. Различают автоматические и полуавтоматические модели.

Аргонодуговые сварочные аппараты

Режимы

Для аргонной сварки установлены следующие параметры:

• заготовка до 10 мм, сила тока до 350 А;
• толщина до 20 мм, сила тока до 400 А;
• толщина от 30мм и выше, сила тока до 600 А.

Последовательность действий

Для того чтобы сварочный шов имел высокое качество без дефектов и трещин необходимо выполнять следующие действия:

• подготавливаются чугунные заготовки;
• настройка режима сварки;
• в правой руке следует держать горелку, в левой — присадочную проволоку;
• на рукояти находится включатель подачи газа, его нагнетают за 20 секунд до сварки;
• между электродом и швом необходимо выдерживать 2 мм;
• включают аппарат, при этом на электрод подается напряжение и между ним и чугуном возникает дуга;
• в место сварки подаю газ;
• присадочная проволока плавится и заполняет пустоту между заготовками;
• не рекомендуется прикасаться вольфрамом к чугуну при сварке.

При соблюдении требований безопасности сварщик получит качественный шов, который в процессе эксплуатации детали из чугуна не покроется трещинами и порами.

Поддержите канал, просто читайте наши статьи, а мы будем размещать для Вас полезную информацию о металлах! Так же заходите на наш сайт, там Вы найдете множество информации о металлах, сплава и их обработке.

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.

В чугуне углерод может находиться в виде цементита или графита. Карбид железа (цементит) в сплаве находится в связанном состоянии, и такой чугун  называется белым.

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.

Горячая сварка чугуна подразумевает двухступенчатое повышение температуры – сначала просушка до 120 градусов по Цельсию, затем подогрев до 600-700 градусов по Цельсию. И только затем можно сварить чугунные детали.

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.

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.

Особенности материала

В составе чугуна содержатся железо, углерод в количестве не менее 2,14% и примеси. Материал имеет высокую твердость, но низкую ковкость и пластичность, из-за чего он является хрупким. Среди дополнительных веществ выделяют:

• кремний;
• марганец;
• сера;
• фосфор;
• дополнительный присадки.

В качестве металлов для легирования используют вещества:

• хром;
• никель;
• ванадий;
• алюминий.

Металл имеет плотность при нормальных условиях 7200 кг/м3, его применяют в литейной промышленности при изготовлении станин для станков, а также крупных деталей. Плавление чугуна происходит при температуре 1200°С, при этом углерод в составе не успевает проникнуть в глубину материала, а располагается в основном на поверхности. Такой эффект делает металл хрупким.

Виды чугуна

Материал классифицируют на следующие типы:

1. Белый чугун. В данном виде углерод имеет состояние цементита, при этом на срезе наблюдается белый оттенок и блеск характерный для металлов. Чугунное литье такого типа является износостойким, жаростойким и защищенным от коррозии. Применяется для переплавки в сталь.
2. Серый чугун содержит углерод в виде пластинчатого графита. На срезе имеет серый оттенок, без явного блеска. Применяется при изготовлении деталей с нагрузками на сжатие.
3. Ковкий чугун представляет собой белый тип после термической обработки, в результате чего графит в составе принимает форму хлопьев. Данные условия делают материал пластичным и вязким. Применяется при изготовлении деталей сложных конфигураций.
4. Высокопрочный тип содержит углерод в сферической форме, при этом металлическая основа не подвергается разрыву в структуре. Применяется в машиностроении для изготовления ответственных деталей высокой прочности.

Свариваемость чугуна и другие свойства

При соединении частей чугуна при помощи сварки возникают некоторые трудности, связанные с его характеристиками.

При достижении критической температуры может произойти течение металла, в результате чего он вытекает из места шва.

Сгорание графита и газообразование приводит к появлению трещин в металле, а также к некачественному шву с порами. Такие явления делают чугун трудно свариваемым материалом.

Сварка чугуна аргоном

Для того чтобы варить чугун в домашней мастерской необходимо соблюдать некоторые правила и требования, которые помогут избежать трещин и других дефектов.

Выбор способа

Наиболее распространенным считается способ соединения при помощи присадочных материалов. Сварку аргонодуговым аппаратом осуществляют в любом положении. Применение проволоки низкого качества позволит снизить затраты на сварку, тем самым можно выполнять манипуляции при помощи аппаратов для дома и дачи.

Вольфрамовый электрод применяют для сварки толстостенных деталей. Данная технология позволяет создание качественного шва при добавлении специальных флюсов.

Необходимый материал и оборудование

Сварочный припой выбирают в зависимости от разновидности чугуна и вида сварки. В качестве электрода применяется вольфрам, при сварке с высокой температурой используют никелевый припой. Присадки подбираются в зависимости от типа варки:

• горячая сварка полуавтоматом требует применения марок А и Б;
• при автоматической варке используется проволока на основе кремния, является порошковой;
• в результате предварительного разогрева деталей в месте соединения до температуры 350°С подходит марка ПП-АНЧ-2;
• для высокопрочных типов используют ПП-АНЧ-5, при этом сила тока при сварке должна иметь значение до 500 А.

Для выполнения операции сварки аргоном применяют аргонодуговой сварочный аппарат. В нем применяется двойная технология газовая и электрическая. С его помощью получают соединения высокого качества. Различают автоматические и полуавтоматические модели.

Аргонодуговые сварочные аппараты

Режимы

Для аргонной сварки установлены следующие параметры:

• заготовка до 10 мм, сила тока до 350 А;
• толщина до 20 мм, сила тока до 400 А;
• толщина от 30мм и выше, сила тока до 600 А.