Сварка чугуна – простые способы решения проблемы

Основные постулаты сварки и обработки чугуна

Что такое чугун и почему его так тяжело сваривать?

Чугун – сплав железа с углеродом (содержание углерода >2%) и другими химическими элементами, играет важную роль в современной металлургии и машиностроении. Изделия из него прочны, обладают хорошей износостойкостью, устойчивы к трению, а так же хорошо поддаются обработке режущим инструментом. Все это, а так же низкая стоимость и отличные литейные свойства делают чугун очень популярным материалом.

Особые навыки и умения требуются для обработки чугуна

Однако, этот металл очень хрупок, и эта хрупкость – причина больших проблем. Нагрев чугуна сильно меняет его структуру, поэтому сварка (и в особенности холодная сварка) чугуна является делом очень непростым. Между тем, при ремонте чугунных изделий, создании сварочно-литых конструкций и исправлении брака в литье сварка чугуна просто необходима.

Основные проблемы при сварке.

Проблемы возникают разные, но все они ведут к одному результату – ослаблению прочности шва до неприемлемых значений и невозможности использовать деталь по назначению.

  • Сварные швы чугуна подвержены очень быстрому охлаждению. При охлаждении в зоне шва образуется белый чугун, который почти не поддается механической обработке. Он испортит внешний вид детали и механические свойства шва. Убрать его будет очень трудно.
  • Чугун, как уже говорилось выше, хрупкий металл, и при неравномерном нагреве в процессе сварки он сильно меняет свою структуру. Из-за этого в швах могут образоваться трещины, и это будет являться браком, так как прочность такого шва будет низкой.
  • Чугун – жидкотекучий металл, и удержать его в сварочной ванне – задача не из легких. Расплескивание металла не только осложнит процесс сварки, но может так же стать причиной серьезных ожогов. В случае выброса большого количества металла даже спецодежда вряд ли защитит от травмы.
  • При сварке чугуна выделяется большое количество газов, это ведет к образованию пор на шве и нарушению его целостности.
  • Из-за окисления кремния при сварке иногда возникают так называемые тугоплавкие оксиды. Температуры сварочной дуги недостаточно, чтобы их прожечь, появляются непровары. Внешне такой шов выглядит нормально, но его надежность оставляет желать лучшего.

Подготовка чугуна к сварке. Требования к качеству швов.

Чтобы избежать проблем, описанных выше, при сварке чугуна, необходимо соблюдать следующие правила:

  • Поверхность под сварку должна быть чистой – удалите с нее все следы грязи, налета, масла, копоти, жира. Обезжирьте поверхность спиртом или специальным составом. Поверхность должна быть сухая.
  • Поверхность должна быть гладкой – если на ней есть бугры, неровности, их можно удалить механическим способом.

Эти подготовительные меры помогут избежать растрескивания чугуна и получить хорошее качество сварных швов.

Что такое качественный сварной шов? Сварные швы должны быть непроницаемыми, обладать необходимыми механическими свойствами, быть прочными, одноцветными, поддаваться механической обработке. Сварные швы не должны иметь трещин, бугров, пор, пузырей. Подробные требования к сварным швам изложены в технологических процессах.

В зависимости от этих и других требований, а так же от вида свариваемых изделий, объема работ и технологических возможностей выбирается наиболее подходящая технология сварки чугуна:

  • Холодная сварка чугуна (без подогрева)
  • Горячая сварка чугуна (с подогревом)

Немного о холодной сварке.

Холодная сварка чугуна – сварка без предварительного нагрева детали. Она может осуществляться электродами, аргоновой дугой, либо полуавтоматом. Самым простым и наиболее распространенным способом является холодная сварка чугуна электродами. Для этого можно использовать электроды на никелевой, стальной и медной основе. Электроды на медной основе изготавливаются из сплава олова или алюминия. Первые помогают получать пластичные швы, удобные для дальнейшей обработки, а вторые – увеличивают прочностные характеристики шва. А с помощью стальных электродов можно получить шов, который вообще не поддастся механической обработке. Все эти моменты необходимо учитывать при выборе материалов.

Следующий способ холодной сварки – аргоновая дуга. Лучше всего для сварки чугуна подходят никелевые присадочные прутки. Способ довольно дорогой, и чтобы сэкономить, часто используют алюминиево-бронзовые прутки. Они дешевле, но их применение ограничено: если деталь будет подвергаться тепловому воздействию, их применять нельзя! И не стоит забывать о специальных средствах защиты – испарения, образующиеся во время соединения металла аргоном, очень вредны для здоровья. Если есть возможность, используйте маски или респираторы с принудительной вентиляцией.

Так же холодная сварка чугуна возможна и полуавтоматическими машинами. Для полуавтоматической обработки чугуна используют следующие типы проволок и смеси газов:

  • Кремний-бронзовая проволока с защитой из аргона и гелия (50% + 50%)
  • Никелевая проволока с защитой из аргона (100%)
  • Стальная проволока с защитой из аргона и углекислого газа (80% и 20%)

Независимо от выбранного способа холодной сварки, существуют общие требования – своеобразная инструкция, которая поможет получить отличный результат:

  • Детали должны быть чистыми (это правило действует не только при сварке чугуна)
  • Швы необходимо простукивать молотком (для снятия остаточных напряжений)
  • Сварку нужно проводить низкими токами и на коротких участках (идеальная длина шва – не более 30 мм).
  • После окончания работ необходимо, чтобы изделие остывало постепенно.
  • Не забывайте об общих требованиях безопасности — рабочее место должно быть хорошо освещено и оборудовано вентиляцией, а у вас должна быть вся необходимая спецодежда.

Сварка чугунных изделий с подогревом

Холодная сварка чугуна применяется главным образом при мелком ремонте, когда нет возможности организовать полноценный технологический процесс. Этот вид сварки дает хорошие результаты, но требует осторожности, так как есть большой риск испортить деталь. Преимуществом холодного метода является возможность работать в одиночку.

Читайте также:
Разбираемся с итальянскими дверями

Сварка с подогревом – уровень «Мастер»

Идеальной с точки зрения получения качественного результата при сварке чугуна является горячая сварка. Она позволяет в корне пресечь такие неприятности, как растрескивание швов, появление белого чугуна и образование пор. Горячая сварка чаще всего используется на крупных предприятиях, где есть необходимое оборудование: нагреватели, печи, изоляционные камеры, а так же грузоподъемные механизмы.

Технологический процесс горячей сварки довольно сложен. Суть его в том, чтобы обеспечить нагрев детали до определенной температуры и поддержание этой температуры в процессе обработки. Инструкция довольно проста:

  • Нагреть деталь до 600 градусов
    Вести сварку высокими токами
  • Обеспечить равномерное постепенное охлаждение детали (для этого ее можно накрыть специальным материалом, поместить в печь или просто в песок).

Можно нагреть деталь до температуры 300-400 градусов. Такая сварка называется полугорячей.

Температура — не выше 750 градусов по Цельсию. Иначе чугун начнет плавиться. Подача тепла — равномерная. Резкие скачки температуры приведут к растрескиваниям металла и деталь будет безнадежно испорчена.

Для горячей сварки используются чугунные или угольные электроды. Это позволяет получить в шве металл, идентичный тому, из которого изготовлена деталь и придает шву хорошие механические свойства.

Горячую сварку, в отличие от холодной, ведут большими токами и непрерывно, до окончания заварки дефекта, либо завершения шва. При больших объемах работают попеременно два сварщика. Чем непрерывнее шов – тем он лучше.

Выбор режимов сварки зависит от толщины металла. Чем толще металл – тем больше сила тока и диаметр используемых электродов. Рекомендуемые диаметры электродов и силы тока представлены в таблице 1.

Толщина металла (мм) Диаметр электрода (мм) Сила тока (А)
6–10 8–10 280–350
10–20 10–12 300–400
20–30 12–16 350–500
30 и более 16–18 350–600

Вот, пожалуй, основные способы сварки чугуна. Можно сделать вывод, что сварка чугуна – процесс хоть и сложный, но отнюдь не невозможный. При правильном подходе к делу нет ничего, что могло бы помешать вам получить качественный результат. Надеемся, данная статья была вам полезна. Свои отзывы, пожелания, предложения вы можете написать в комментариях!

Особенности проведения сварки чугуна

Сплавы железа с углеродом применяются в различных направлениях промышленности. Он дополняется легирующими добавками, сторонними примесями, которые изменяют его характеристики. Однако во время соединения деталей из этого сплава, у начинающего сварщика могут возникнуть проблемы. Сварка чугуна имеет некоторые нюансы, с которыми необходимо ознакомиться до начала работ.

Сварка чугуна электродом

Особенности сварки разных видов чугуна

Прежде чем проводить сварку сплава железа с углеродом, нужно разобраться с разновидностями этого соединения:

  1. Белый сплав – отличается от других тем, что на разрезе этого материала виднеется белый, светло-серый оттенок. Для сваривания не подходит. Хрупкое соединение, которое имеет высокий показатель твердости. Не используется во время механической обработки.
  2. Серый – на изломе виднеется серебристый цвет. Подходит для обработки режущими инструментами. Используется во время сваривания, имеет высокий показатель износоустойчивости.
  3. Ковкий – изготавливается из белого после длительной термической обработки около 1000 градусов.
  4. Высокопрочный – получается после добавления в состав легирующих добавок. Применяется для изготовления труб, деталей, которые подвергаются высоким нагрузкам.

Свариваемость чугуна зависит от его состава. Сварщикам нужно знать специфику работы с этим материалом, чтобы сделать прочное соединение:

  1. Если температурный режим был выбран неправильно, произойдет перекалка сплава возле шва. Из-за этого со временем появятся трещины, целостность соединения будет нарушена.
  2. Из-за высокой скорости охлаждения, на сваренной поверхности появляется тонкий слой белого чугуна. Его невозможно обрабатывать.
  3. Из-за активного образования газов во время термической обработке, внутри швов могут появляться поры, которые негативно сказываются на прочности готовой детали.
  4. Нужно учитывать высокий показатель текучести этого материала. В местах длительного нагревания, расплавленный металл вытекает из сварочной ванны.
  5. Непроваренные участки появляются из-за быстрого окисления кремния, которые содержится в составе сплава.

Чтобы получить надежное соединение, требуется точно подбирать время нагрева, охлаждения.

Способы сварки чугуна

Существует несколько технологий сварки чугуна, каждая из которых проводится с помощью разного оборудования. Об основных методах нужно поговорить подробнее.

Холодный способ сварки

Способ, при котором предварительно не нагреваются рабочие поверхности. Наиболее часто применяется в домашних условиях используя специальные электроды. Важно учитывать ряд особенностей этой технологии, чтобы получить прочный шов без поров, трещин.

Горячий способ

Эффективный метод сварки чугунных деталей. Сложный, однако, с помощью этой технологии можно получить наиболее прочное соединение, без трещин. Перед началом сваривания детали нагреваются 600 градусов. Нагреваются заготовки с помощью промышленных печей или специальных горелок. Важно учитывать моменты, когда нужно приступать к работе, как правильно охлаждать готовую деталь.

Предварительное нагревания является обязательным процессом перед началом сваривания. Благодаря ему не появляется внутренних напряжений в соединении, перекалки, проплавления.

Газовый метод

Детали перед соединением нагреваются газовой горелкой, чтобы снять внутренние напряжения. Одновременно с этим на поверхности шва не образуется слоя белого чугуна. Для скрепления заготовок используется присадочный материал, в качестве которого используются стержни из сплава железа, углерода.

Какие электроды используют для сварки чугуна?

Чтобы заварить чугун, можно использовать разные электроды. Учитывая их особенности можно сделать прочный шов без порчи материала. О каждом из видов электродов нужно поговорить подробнее.

Сварка обычными электродами

Чтобы сэкономить на проведении работ, сварщики иногда используют обычные стальные электроды. Однако стальные прутки не используется для создания швов, которые будут подвергаться повышенным нагрузкам. Сваривать детали необходимо вразброс, чтобы не перегреть материал.

Читайте также:
Сантехник не нужен: налила в унитаз жидкость для мытья посуды и засор исчез

Обычные электроды для сварки

Сварка чугунными электродами

Сварка чугунных деталей стержнями из аналогичного сплава подходит для холодной технологии. Чтобы улучшить качество соединения, требуется предварительно нагреть сплав. Для сваривания применяется переменный, постоянный ток.

Сварка неплавящимися электродами

Работа с неплавящимися стержнями представляет собой сваривание деталей с использование защитной среды (в рабочую зону подается аргон), с применением флюсов. Помимо газа, защитных составов на основе флюсов, используются присадочные материалы. Это могут быть стержни из чугуна, алюминия, меди. Сварщик должен учитывать ряд правил:

  1. Предварительно очищать рабочие поверхности от грязи.
  2. Детали закрепить несколькими точками.
  3. Подавать присадку под углом в 30 градусов.
  4. Постепенно охлаждать заготовки после проведения работ.

Основной способ соединения заготовок, для получения швов высокой прочности.

Электроды по чугуну своими руками

Если нет возможности купить специальные стержни для сварочного аппарата, можно попробовать сделать их самостоятельно. Пошаговая инструкция:

  1. Купить медную проволоку не более 5 мм по диаметру. Зашкурить ее мелкой наждачкой, обезжирить.
  2. Очистить обычные электроды от покрытия. Получившийся порошок перемешать с железным порошком. Пропорции – 1:1. Добавить силикатный клея, тщательно смешать компоненты.
  3. Медную проволоку обмазать клейкой смесью. Ее слой не должен превышать 2 мм.
  4. Высушить самодельные электроды на свежем воздухе.
  5. Закалить стержни в духовке при температуре 250 градусов.

С готовыми расходниками работать так же, как с покупными стержнями.

Как заварить чугун?

Сварщики, которые не знают, как варить чугун, должны ознакомиться с рабочим процессом в теории, прежде чем приступать к практике. Учитывая правила, особенности, можно сделать качественный шов в домашних условиях.

Подготовительные работы

Прежде чем начинать соединять металлические детали, необходимо подготовить их. Для этого выполняется несколько действий:

  1. Завариваемые трещины зачищаются, расшиваются с помощью болгарки по всей длине.
  2. Грязь, налет, ржавчина очищается. Поверхности обезжириваются.
  3. Кромки толстых деталей обрезаются под углом 45 градусов.

Когда подготовка закончена, можно приступать к следующим этапам технологического процесса.

Оборудование

Для проведения сварочных работ по чугуну, необходимо подготовить оборудование, дополнительные инструменты. К ним относятся:

  1. Инверторный сварочный аппарат.
  2. Газовую горелку для нагрева рабочих поверхностей.
  3. Металлическую щетку.
  4. Тиски для зажима заготовок.
  5. Электроды (зависимо от выбранной технологии, вида сплава).

Если сваривание деталей будет проводиться неплавящимся вольфрамовым стержнем, дополнительно понадобится баллон с аргоном.

Инверторный сварочный аппарат

Настройки аппарата

От правильности настройки сварочного аппарата будет зависеть качество проведения работ. Для этого нужно включить обратную полярность, установить минимальное мощность для работы с чугунными электродами малого диаметра. Каждый миллиметр требует добавления 60 А.

Этапы сваривания

Пошаговая инструкция изготовления шва:

  1. После подготовки деталей, расшивки трещин, срезания кромок, нужно наплавить первый слой расходного материала отрезками по 5 см.
  2. Далее навариваются следующие слои, которые должны проковываться круглым бойком молотка, пока они горячие.

Повреждения желательно обваривать с двух сторон. Перед началом сварки чугуна, детали требуется прихватить друг с другом отдельными точками по всей длине соединения.

Возможные ошибки

Существует несколько ошибок, которые могут испортить целостность соединения:

  1. Длительное время нагревания одного места. Из-за этого сплав растечется.
  2. Быстрое охлаждение, резкое нагревание.
  3. Несоблюдение температурного режима приводит к образованию пор. Это приводит к образованию трещин на поверхности шва.

Нельзя забывать про точность настройки оборудования.

Меры безопасности

Работа со сварочным оборудованием требует соблюдения мер безопасности. К ним относятся:

  1. Работать используя резиновые перчатки, защитную маску, экипировку.
  2. Стоять на резиновом коврике.
  3. Очищать рабочее место от маслянистых подтеков, горючих жидкостей.

Рекомендуется проводить работы в хорошо проветриваемых помещениях. Сварка чугуна является сложным технологическим процессом. Учитывая их, сварщик без труда сможет соединить детали из этого сплава.

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.

Читайте также:
Плюсы и минусы фундамента из ФБС блоков

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.

Читайте также:
Оригинальный забор. Строим многофункциональный забор с полками

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.

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

Содержание 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.

Высокопрочный чугун, как следует из названия, используется в нагруженных конструкциях.

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.

Читайте также:
Оформление интерьера гостиной белыми шторами

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.

Полугорячий способ применяется при сварке деталей, которые впоследствии должны испытывать механические нагрузки. Суть способа в том, что деталь предварительно подогревается до температуры 300-350 °C, а это возможно только в специализированных печах. Это позволяет чугуну легче «адаптироваться» к высокой температуре дуги. В результате снижается количество трещин в околошовной зоне.

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.

Читайте также:
Пересадка, уход и размножение фикуса Бенджамина в домашних условиях

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.

Читайте также:
Планировка дачного участка: зонирование территории земельного участка под строительство дома, этапы планировки

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.

Особенности проведения сварки чугуна

Сплавы железа с углеродом применяются в различных направлениях промышленности. Он дополняется легирующими добавками, сторонними примесями, которые изменяют его характеристики. Однако во время соединения деталей из этого сплава, у начинающего сварщика могут возникнуть проблемы. Сварка чугуна имеет некоторые нюансы, с которыми необходимо ознакомиться до начала работ.

Читайте также:
Режущие плоттеры: планшетные и рулонные плоттеры формата А4 и А3. Как выбрать настольный каттер для дома?

Сварка чугуна электродом

Особенности сварки разных видов чугуна

Прежде чем проводить сварку сплава железа с углеродом, нужно разобраться с разновидностями этого соединения:

  1. Белый сплав – отличается от других тем, что на разрезе этого материала виднеется белый, светло-серый оттенок. Для сваривания не подходит. Хрупкое соединение, которое имеет высокий показатель твердости. Не используется во время механической обработки.
  2. Серый – на изломе виднеется серебристый цвет. Подходит для обработки режущими инструментами. Используется во время сваривания, имеет высокий показатель износоустойчивости.
  3. Ковкий – изготавливается из белого после длительной термической обработки около 1000 градусов.
  4. Высокопрочный – получается после добавления в состав легирующих добавок. Применяется для изготовления труб, деталей, которые подвергаются высоким нагрузкам.

Свариваемость чугуна зависит от его состава. Сварщикам нужно знать специфику работы с этим материалом, чтобы сделать прочное соединение:

  1. Если температурный режим был выбран неправильно, произойдет перекалка сплава возле шва. Из-за этого со временем появятся трещины, целостность соединения будет нарушена.
  2. Из-за высокой скорости охлаждения, на сваренной поверхности появляется тонкий слой белого чугуна. Его невозможно обрабатывать.
  3. Из-за активного образования газов во время термической обработке, внутри швов могут появляться поры, которые негативно сказываются на прочности готовой детали.
  4. Нужно учитывать высокий показатель текучести этого материала. В местах длительного нагревания, расплавленный металл вытекает из сварочной ванны.
  5. Непроваренные участки появляются из-за быстрого окисления кремния, которые содержится в составе сплава.

Чтобы получить надежное соединение, требуется точно подбирать время нагрева, охлаждения.

Способы сварки чугуна

Существует несколько технологий сварки чугуна, каждая из которых проводится с помощью разного оборудования. Об основных методах нужно поговорить подробнее.

Холодный способ сварки

Способ, при котором предварительно не нагреваются рабочие поверхности. Наиболее часто применяется в домашних условиях используя специальные электроды. Важно учитывать ряд особенностей этой технологии, чтобы получить прочный шов без поров, трещин.

Горячий способ

Эффективный метод сварки чугунных деталей. Сложный, однако, с помощью этой технологии можно получить наиболее прочное соединение, без трещин. Перед началом сваривания детали нагреваются 600 градусов. Нагреваются заготовки с помощью промышленных печей или специальных горелок. Важно учитывать моменты, когда нужно приступать к работе, как правильно охлаждать готовую деталь.

Предварительное нагревания является обязательным процессом перед началом сваривания. Благодаря ему не появляется внутренних напряжений в соединении, перекалки, проплавления.

Газовый метод

Детали перед соединением нагреваются газовой горелкой, чтобы снять внутренние напряжения. Одновременно с этим на поверхности шва не образуется слоя белого чугуна. Для скрепления заготовок используется присадочный материал, в качестве которого используются стержни из сплава железа, углерода.

Какие электроды используют для сварки чугуна?

Чтобы заварить чугун, можно использовать разные электроды. Учитывая их особенности можно сделать прочный шов без порчи материала. О каждом из видов электродов нужно поговорить подробнее.

Сварка обычными электродами

Чтобы сэкономить на проведении работ, сварщики иногда используют обычные стальные электроды. Однако стальные прутки не используется для создания швов, которые будут подвергаться повышенным нагрузкам. Сваривать детали необходимо вразброс, чтобы не перегреть материал.

Обычные электроды для сварки

Сварка чугунными электродами

Сварка чугунных деталей стержнями из аналогичного сплава подходит для холодной технологии. Чтобы улучшить качество соединения, требуется предварительно нагреть сплав. Для сваривания применяется переменный, постоянный ток.

Сварка неплавящимися электродами

Работа с неплавящимися стержнями представляет собой сваривание деталей с использование защитной среды (в рабочую зону подается аргон), с применением флюсов. Помимо газа, защитных составов на основе флюсов, используются присадочные материалы. Это могут быть стержни из чугуна, алюминия, меди. Сварщик должен учитывать ряд правил:

  1. Предварительно очищать рабочие поверхности от грязи.
  2. Детали закрепить несколькими точками.
  3. Подавать присадку под углом в 30 градусов.
  4. Постепенно охлаждать заготовки после проведения работ.

Основной способ соединения заготовок, для получения швов высокой прочности.

Электроды по чугуну своими руками

Если нет возможности купить специальные стержни для сварочного аппарата, можно попробовать сделать их самостоятельно. Пошаговая инструкция:

  1. Купить медную проволоку не более 5 мм по диаметру. Зашкурить ее мелкой наждачкой, обезжирить.
  2. Очистить обычные электроды от покрытия. Получившийся порошок перемешать с железным порошком. Пропорции – 1:1. Добавить силикатный клея, тщательно смешать компоненты.
  3. Медную проволоку обмазать клейкой смесью. Ее слой не должен превышать 2 мм.
  4. Высушить самодельные электроды на свежем воздухе.
  5. Закалить стержни в духовке при температуре 250 градусов.

С готовыми расходниками работать так же, как с покупными стержнями.

Как заварить чугун?

Сварщики, которые не знают, как варить чугун, должны ознакомиться с рабочим процессом в теории, прежде чем приступать к практике. Учитывая правила, особенности, можно сделать качественный шов в домашних условиях.

Подготовительные работы

Прежде чем начинать соединять металлические детали, необходимо подготовить их. Для этого выполняется несколько действий:

  1. Завариваемые трещины зачищаются, расшиваются с помощью болгарки по всей длине.
  2. Грязь, налет, ржавчина очищается. Поверхности обезжириваются.
  3. Кромки толстых деталей обрезаются под углом 45 градусов.

Когда подготовка закончена, можно приступать к следующим этапам технологического процесса.

Оборудование

Для проведения сварочных работ по чугуну, необходимо подготовить оборудование, дополнительные инструменты. К ним относятся:

  1. Инверторный сварочный аппарат.
  2. Газовую горелку для нагрева рабочих поверхностей.
  3. Металлическую щетку.
  4. Тиски для зажима заготовок.
  5. Электроды (зависимо от выбранной технологии, вида сплава).
Читайте также:
Особенности, преимущества и недостатки плиточных подвесных потолков

Если сваривание деталей будет проводиться неплавящимся вольфрамовым стержнем, дополнительно понадобится баллон с аргоном.

Инверторный сварочный аппарат

Настройки аппарата

От правильности настройки сварочного аппарата будет зависеть качество проведения работ. Для этого нужно включить обратную полярность, установить минимальное мощность для работы с чугунными электродами малого диаметра. Каждый миллиметр требует добавления 60 А.

Этапы сваривания

Пошаговая инструкция изготовления шва:

  1. После подготовки деталей, расшивки трещин, срезания кромок, нужно наплавить первый слой расходного материала отрезками по 5 см.
  2. Далее навариваются следующие слои, которые должны проковываться круглым бойком молотка, пока они горячие.

Повреждения желательно обваривать с двух сторон. Перед началом сварки чугуна, детали требуется прихватить друг с другом отдельными точками по всей длине соединения.

Возможные ошибки

Существует несколько ошибок, которые могут испортить целостность соединения:

  1. Длительное время нагревания одного места. Из-за этого сплав растечется.
  2. Быстрое охлаждение, резкое нагревание.
  3. Несоблюдение температурного режима приводит к образованию пор. Это приводит к образованию трещин на поверхности шва.

Нельзя забывать про точность настройки оборудования.

Меры безопасности

Работа со сварочным оборудованием требует соблюдения мер безопасности. К ним относятся:

  1. Работать используя резиновые перчатки, защитную маску, экипировку.
  2. Стоять на резиновом коврике.
  3. Очищать рабочее место от маслянистых подтеков, горючих жидкостей.

Рекомендуется проводить работы в хорошо проветриваемых помещениях. Сварка чугуна является сложным технологическим процессом. Учитывая их, сварщик без труда сможет соединить детали из этого сплава.

Как варить чугун

Чугун широко применяется в различных областях человеческой деятельности. Из него делается множество бытовых изделий, в т. ч. сантехническое оборудование. Монтаж и ремонт металлоконструкций требует надежного соединения, для чего используются различные технологии. Сварка чугуна электродом является одним из самых популярных способов, но для ее качественного проведения необходимо знание особенностей процесса.

  1. Что такое чугун?
  2. Особенности сварки чугуна
  3. Как правильно заваривать чугун
  4. Технология и способы сварки
  5. Особенности сварки в домашних условиях инвертором
  6. Правильный выбор электродов для сварки чугуна
  7. Почему чугун может не свариться, как надо
  8. Причины дефектов
  9. Исправление ошибок
  10. Техника безопасности

Что такое чугун?

Как и сталь, чугун представляет собой сплав железа с углеродом, но содержание последнего компонента в его составе превышает 2,14 % и может доходить до 6,65 %. Кроме того, отмечаются примеси в виде кремния, марганца, серы и фосфора, а также легирующие добавки (хром, никель, магний и т. п.). Металл обладает высокой прочностью, но повышенное содержание углерода приводит к низкой пластичности и отсутствию ковкости. Из-за этого чугун сложно сваривать.

Особенности сварки чугуна

В зависимости от того, в каком виде присутствует углерод, чугун подразделяется на несколько видов:

  1. Белый чугун. В нем углерод содержится в виде цементита. Он отличается высокой твердостью, не поддается обработке режущими инструментами. Его крайне трудно варить.
  2. Серый чугун. Он содержит углерод в форме графита. Сплав достаточно легко поддается обработке. При сварке чугуна электродом в домашних условиях с инвертором обеспечивается надежное соединение.
  3. Ковкий тип. Он получается путем специальной обработки белого чугуна с преобразованием углерода в форму хлопьевидного графита. Этот сплав активно используется в машиностроении. Сварить его можно специальными электродами.
  4. Половинчатый чугун. Содержит углерод в обеих формах — цементит и графит. Применяется для изготовления изделий повышенной износоустойчивостью.
  5. Высокопрочный чугун. В нем углерод имеет шаровидную форму, приобретаемую в процессе кристаллизации. Применяется металл для особо ответственной продукции, в т. ч. труб.

Последние 2 типа сплава поддаются сварке электродом, но требуют особый подход. Сварочная технология разных типов чугуна существенно различается, что необходимо учитывать при работе.

Сварка чугуна связана со следующими сложностями:

  1. Некоторые составляющие сплава легко окисляются при расплавлении с образованием тугоплавких оксидов. Они приводят к неоднородности сварного шва и появлению непроваренных участков.
  2. При быстром охлаждении околошовной зоны формируется цементит, который в последующем не поддается механической обработке.
  3. Чугунный расплав обладает повышенной текучестью, что затрудняет формирование шва и удержание в сварочной ванне.
  4. Любой неравномерный прогрев и охлаждение сварочной зоны ведет к растрескиванию металла.
  5. При расплавлении чугуна выделяются газы, способные вызвать появление пор в сварном шве.

Как правильно заваривать чугун

Особые свойства металла вызывают повышенные требования к осуществлению сварочного процесса. Правильный подход обязывает к проведению тщательной подготовки. Рабочая зона должна быть хорошо очищена от любых загрязнений. Используются: болгарка, металлические щетки, «наждачка». Масляные пятна удаляются растворителями. При сильном загрязнении применяются горелки или пескоструйный аппарат.

Частое явление — трещины на поверхности по краям чугунных изделий. К их заделке необходим особый подход. Трещины разделываются и очищаются на всю длину для полноценного заполнения расплавом. При необходимости заготовки засверливаются по краям, а торцы разделываются под нужным для сварки углом.

Чугун можно заваривать несколькими способами, и важно правильно выбрать оптимальный вариант.

Технология и способы сварки

Выделяется 3 основных способа сварки чугуна в зависимости от предварительного нагрева:

  1. Горячий метод. Перед сваркой детали нагреваются до 600-680 °С, что повышает пластичность металла и снижает риск растрескивания. Такая техника идеально подходит для производственных условий, где имеются специальные печи. В доме подобный нагрев обеспечить крайне сложно, да и опасно.
  2. Полугорячая технология. Металл предварительно нагревается до 320-360 °С. Разогрев производится специальными фенами. В домашних условиях способ осуществить трудно, но при наличии отдельной мастерской можно провести процесс.
  3. Холодная сварка. Это наиболее распространенная методика для работ дома. Предварительный разогрев не производится или не превышает 60–80 °С. При этом способе придется учитывать все сложности работы с чугуном.
Читайте также:
Оригинальный забор. Строим многофункциональный забор с полками

При выборе метода необходимо учитывать безопасность, тип металла и наличие необходимого оборудования.

Особенности сварки в домашних условиях инвертором

Для электросварки в домашних условиях можно использовать обычный инвертор или специальный домашний полуавтомат. Наиболее распространенный способ — холодная сварка электродами, когда в качестве источника тока используется инвертор. При подключении аппарата устанавливается обратная полярность. Он включается на минимальную мощность для данного типа электрода. Сварка производится короткими швами длиной 40–50 мм.

Применяется 2 способа обеспечения прочности сварного шва:

  1. Сварка со шпильками. Как правило, используются стальные шпильки диаметром до 0,4 толщины чугунной заготовки. Они вставляются в просверленные по краям отверстия. Вылет их не превышает 4–5 мм, а шаг установки — до 5 диаметров. На начальном этапе выступающая часть обваривается вокруг, а расплав заполняет шов. Затем, металл проваривается от шпильки к шпильке, формируя кольцевой шов. Постепенно вся поверхность в месте соединения должна равномерно заполниться наплавляемым металлом.
  2. Многослойная сварка. После тщательной подготовки кромок заготовок и формирования фасок, детали стыкуется и начинается послойное формирование сварного шва. После нанесение первого слоя осуществляется его тщательная проковка молотком. Затем, процедура повторяется со вторым слоем, и т. д. Если должны вариться плоские заготовки, то после наложения каждого слоя детали переворачиваются и слой накладывается на обратной стороне.

Правильный выбор электродов для сварки чугуна

Для сварки чугуна могут использоваться разные электроды:

  1. МНЧ2. Это универсальный электрод, который можно использовать практически для всех типов чугуна. Его можно применять для соединения заготовок и направки металла для заполнения трещин, и иных дефектов. Применяется только с инверторами постоянного тока и обратной полярности. Ориентация электродов в пространстве не ограничивается.
  2. ОЗЧ2. Эти электроды подходят для серого и ковкого типа чугуна. Их можно использовать при холодном методе. Важно помнить, что они применяются в нижнем и вертикальном положении.
  3. ЦЧК. Можно использовать в холодной и горячей технологии, но только в нижнем положении. Возможно применение в аппаратах переменного тока, но на максимально высоком напряжении.
  4. ОЗЖН1. Электрод применяется только при холодной сварке серого и высокопрочного чугуна. С его помощью можно варить массивные детали. Положение при работе — нижнее или вертикальное.
  5. ОК9218. Электроды можно применять только при нагреве заготовок. Возможно применение источников постоянного и переменного тока, но они очень чувствительны к правильности установки режимов.

Маркировка электродов дает нужную информация Буква «Ч» указывает на исключительное применение для чугуна, а «Н» и «М» — на наличие в их составе никеля и меди, соответственно. Выбор электродов определяется маркой чугуна. При проведении наплавки сварке массивных изделий рекомендуются электроды с обмазкой.

Выбор силы тока в зависимости от марки электрода.

Почему чугун может не свариться, как надо

Чугун относится к трудносвариваемым металлам, а потому качество сварки зависит от многих факторов. При несоблюдении режимов и неправильном выборе расходных материалов процесс может пойти не так, как задумано. Это, прежде всего, низкая прочность соединения, неоднородность сварного шва, наличие непроваренных участков, некачественный внешний вид.

Причины дефектов

Выделяются такие основные причины некачественной сварки:

  1. Образование пластинчатого графита в сером чугуне, который при растягивающих напряжениях вызывает появление холодных трещин.
  2. Нарушение температурных режимов (перегрев и слишком быстрое охлаждение) ведет к образованию горячих трещин.
  3. Быстрая кристаллизация приводит к образованию пор в сварном шве за счет выделения водорода, азота, водяного пара, оксида углерода.
  4. Чрезмерная скорость формирования сварного шва способны привести к появлению непроваренных участков.
  5. Чрезмерный нагрев металла, чаще всего, приводит к появлению дефектов. Расплав просто вытекает из сварочной ванны при слишком длительном процессе. Своевременные остановки позволяют избежать перегрева.

Исправление ошибок

Если при визуальном осмотре или с помощью специальных методик контроля качества выявлены существенные дефекты, то ошибку надо исправить. Основной способ — заполнение дефектов путем наплавления. Некачественный шов надо максимально обработать болгаркой и металлической щеткой. Особо обрабатываются трещины. Для наплавления используются электроды МНЧ-2, ОЗЖН, ОЗЧ-2, ЦЧ-4, Т-590. Перед процедурой желательно предварительно прогреть сваренное место до максимально возможно температуры для повышения пластичности металла.

Можно использовать простой и дешевый способ. Стальная проволока марки Св-08 (Сс-08А) обматывается тонкой медной проволокой и погружается в жидкое стекло. Ею можно обмотать место некачественного стыка, после чего осуществить заваривание путем ее расплавления электродом.

Техника безопасности

При проведении сварки в домашних условиях необходимо соблюдать правила техники безопасности:

  • обязательная проверка технического состояния аппарата, применение только стандартного оборудования;
  • использование обязательных средств индивидуальной защиты: маска сварщика, защитные очки, плотная одежда, закрывающая все участки тела;
  • хорошая вентиляция рабочей зоны;
  • наличие рядом огнетушителя и аптечки со средствами от ожогов;
  • достаточное освещение рабочей зоны.

Если сварку проводит человек с недостаточным опытом, то необходимо присутствие помощника или наблюдателя. Необходимо предусмотреть все меры от непредвиденных ситуаций.

Чугун считается трудносвариваемым металлом, но большинство марок, используемых в быту, поддаются сварке в домашних условиях. Качественное соединение обеспечивает сварка электродами с применением инвертора. Для этого необходимо соблюдать режимы и правильно подбирать расходные материалы.

Опыт в сфере металлообработки более 30 лет. Закончил МГТУ им. Н. Баумана. Работал штамповщиком, станочником металлообработки, имею 5 разряд сварщика.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: