Как сварить чугун обычным электродом

Вопросы и ответы

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.

Неметаллический углерод не способен образовывать связи с железом, он содержится в сплаве в виде включений графита.

Сплав обладает следующими свойствами:

  1. Пористость конструкции. Полости быстро заполняются газами или поглощают масло.
  2. Относительно низкая температура плавления (1200-1250°С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
  3. Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
  4. Низкая пластичность.
  5. Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

Особенности сварки чугуна.

Этот материал представляет собой соединение железа (F), углерода (C) и примесей: кремния (Si), марганца (Mn), фосфора (P), серы (S) и др.

В обозначении маркировки: первые цифры — предел прочности при растяжении в кг/мм2, а вторые — у серого чугуна прочность на изгиб, у ковкого и высокопрочного, относительное удлинение в %.

Отжиг при высокой температуре — 1000ºС, за счет графитизации превращает чугун в ковкий белый.
Для повышения износостойкости добавляют хром (Cr), никель (Ni), вольфрам (W) и др. такой металл называют сплавом.

Для марок сплава – буквы обозначают легирующие элементы, а цифры – их среднее процентное содержание. Например: ЧН19Х3 — чугун, содержащий 19% никеля и 3% хрома. Если это сферическая форма графита, в конце маркировки ставится буква Ш.

Из-за повышенной хрупкости и твердости процесс усложняется. А вот сварка чугуна электродом в домашних мастерских возможна при определенных условиях. Соблюдая технологию и имея некоторые навыки, можно добиться качественного результата, при этом структура шва будет сильно отличаться от структуры основного материала.

Способы

В подавляющем большинстве случаев чугун сваривают с предварительным подогревом. Именно работа в горячем состоянии наиболее эффективна и дает качественный результат в сравнительно короткие сроки. Обычная технология предполагает нагрев до 600-650 градусов.

При полугорячем способе металл нагревается только до 300-350 градусов Цельсия. Иногда практикуется и так называемый холодный режим, полностью исключающий предварительный подогрев.

А «холодная» методика редко позволяет добиться хорошего результата. Тем не менее, он по-прежнему широко используется. Такое решение привлекательно для новичков своей простотой и процедурами. Для работы используются электроды специальной серии, в состав которых входит заметное количество никеля или меди. Иногда даже используются электроды, содержащие обе такие добавки.

Возникающие затруднения

Сложность сварки чугуна электродом в домашних условиях заключается в том, что шов может получиться некачественным из-за:

  1. При сварке происходит интенсивная закалка металла. Поскольку чугун имеет низкую пластичность, это приводит к хрупкости. В результате при усадке шва образуются трещины.
  2. При выгорании углерода выделяется активная окись углерода, которая не всегда полностью удаляется из металла. Это приводит к образованию пор в месте сварки.
  3. В зоне сварки при неправильном охлаждении металл может побелеть. На поверхности появляется слой белого хрупкого чугуна, который не поддается обработке.
  4. Из-за окисления кремния в процессе эксплуатации образуются труднопрожигаемые тугоплавкие оксиды. В этом случае возникает непровар, что снижает надежность шва.

Чтобы не допустить брака, необходимо строго соблюдать технологию. О некоторых сложностях процесса сварки вы можете прочитать на сайте mrmetall.ru.

Предварительная подготовка изделий

Сварка чугуна в домашних условиях начинается с правильной подготовки узлов и деталей к процессу сварки:

  • зачистите и обрежьте свариваемые кромки;
  • фрезерование или сверление дефектных участков по краям с вырубкой до голого металла;
  • очистить, обезжирить, высушить рабочие поверхности.

Для предотвращения перегрева материала свариваемые кромки срезают стамеской или наждачным кругом под углом 45º. Это способствует равномерному прогреву рабочей поверхности.

Обезжиривают бензином, ацетоном или другими органическими растворителями, а сильно загрязненные участки прожигают пламенем горелки.

Трещины должны быть обработаны — на всю глубину трещины для адекватной сварки металла. Длина разреза должна быть на 5-6 мм больше дефектного участка с обеих сторон. Просверлите концы трещин или вырежьте их и закруглите.

Для тонкостенных деталей ставят графитовые вкладыши, препятствующие вытеканию расплавленного металла. Это поддерживает горячую зону и сохраняет форму детали.

Аппараты и расходные материалы

Для проведения сварочных работ необходимо использовать специальное оборудование. Специалисты рекомендуют использовать устройства, вырабатывающие постоянный ток (преобразователи). Сварочное оборудование, в котором используются трансформаторы, имеет низкий КПД и ухудшает конечный результат.

Расходные материалы в виде электродов потребуются для работы преобразователя. Их диаметр должен быть не менее 3 мм. Сварка чугуна электродами позволяет сделать более качественный шов, чем при работе полуавтоматом. Лучшими расходниками для этого сплава являются ОЗЧ-2 и МНЧ-2.

Чугун можно варить аргоном. Для этого используется медная проволока. Процесс работы с данным оборудованием аналогичен использованию конвертера. С помощью аргоновой сварки можно сваривать листы толщиной до 4 мм.

Резка и разделка кромок

Эта операция обязательна при сварке чугуна любым способом. Для этого края зачищают напильником или болгаркой с металлической насадкой. При разделке кромок выпиливаются щели. При необходимости установки шпилек края обрезаются под углом. В торцах просверливаются отверстия, формируется резьба. После этого вкручиваются шпильки. Наружные концы элементов необходимо приварить друг к другу.

Какие электроды используются

Не все типы расходных материалов можно использовать для сварки хрупких сплавов. Перед началом работы следует изучить основные характеристики электродов.

Неплавящиеся

Заготовить чугунные детали можно с разными типами таких элементов:

  • вольфрам;
  • графит;
  • уголь.

В качестве расходных материалов, участвующих в формировании шва, используются чугунные или присадочные электроды, содержащие легирующие добавки (медь, никель). Сварочная ванна защищена флюсами на основе аргона или буры. Наиболее распространена технология сварки TIG вольфрамовым стержнем на переменном токе.

Простые для стали

Сварка чугунных элементов обычными электродами не позволяет получить качественный шов. Такие расходные материалы используются из-за их низкой стоимости. Для снижения вероятности образования дефектов применяют присадочные прутки марки ЦЧ-4. Они предназначены для формирования первого плакирующего слоя с дальнейшим продолжением сварки простыми материалами.

Электроды УОНИ применяются только для устранения мелких дефектов конструкций, не испытывающих высоких нагрузок.

Покрытые дополнительным металлом

Такие элементы применяют для сварки чугуна электродом в домашних условиях, если необходимо устранить дефекты литья. Они имеют форму круглых стержней, покрытых защитными материалами. Чаще всего процесс сварки осуществляется на постоянном токе.

Переменная используется редко. Необходимая сила тока рассчитывается по формуле 50-60 А на 1 мм электрода. Шов при электросварке с элементами с покрытием получается неоднородным.

Как правильно заваривать чугун

Особые свойства металла предъявляют повышенные требования к выполнению процесса сварки. Правильный подход требует тщательной подготовки. Рабочее место должно быть тщательно очищено от любых загрязнений. Использовались: болгарка, металлические щетки, наждачная бумага. Масляные пятна удаляются растворителями.

При серьезных загрязнениях применяются горелки или пескоструйные аппараты.

Частое явление – трещины на поверхности по краям чугунных изделий. Их прекращение требует особого подхода. Трещины вырезаются и зачищаются на всю длину для полного заполнения расплавом. При необходимости заготовки сверлят по краям, а торцы обрезают под нужным для сварки углом.

Чугун можно варить несколькими способами, и важно выбрать правильный вариант.

Технология и способы сварки

Различают 3 основных способа сварки чугуна в зависимости от предварительного подогрева:

  1. Горячий метод. Перед сваркой детали нагревают до 600-680 °С, что повышает пластичность металла и снижает риск образования трещин. Этот метод идеально подходит для производственных сред, где доступны специальные печи. В доме такое отопление обеспечить крайне сложно, да и опасно.
  2. Полугорячая технология. Металл предварительно нагревают до 320-360°С. Нагрев производится специальными фенами. Метод сложно реализовать в домашних условиях, но если у вас есть собственная мастерская, вы можете провести процесс.
  3. Холодная сварка. Это самая распространенная техника для работы в домашних условиях. Предварительный подогрев не проводят или не превышают 60–80 °С. При этом методе приходится учитывать все трудности работы с чугуном.

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

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет сваривать детали многослойно. В сложных случаях устанавливаются резьбовые шпильки. Они устанавливаются в виде сетки по краям соединяемых деталей.

При выборе размера шипов учитывайте следующие рекомендации:

  1. Диаметр скрепляющего приспособления должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение составляет 1,2 см.
  2. Штифт вкручен на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
  3. Размер выступающей части должен быть 0,7-1,2 поперечного сечения шпильки.

После размещения шпилек по периметру наваривается несколько слоев.

Во избежание перегрева операцию проводят попеременно с разных сторон. На заключительном этапе металл шва сваривается несколькими швами.

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна в основном проводится в домашних условиях. Преимуществом холодного метода является отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании для выполнения работ. При наложении швов применяют следующие виды электродов для холодной сварки:

  • Медь-железо.
  • Медно-никелевый.
  • Железо-никель.
  • Стали.
  • Чугун.

Поверхность создается путем добавления одного или нескольких сварных швов. При использовании стальных электродов обязательна установка шпилек для увеличения прочности соединения. Любой электрод, содержащий железо и никель, в основном используется для ремонта мелких повреждений.

Технология холодной сварки чугуна также предполагает исправление крупных поверхностных дефектов. Для этих целей применяют чугунные электроды, покрытые графитом.

Холодный метод не может обеспечить качественный и долговечный шов. Применение холодного метода ограничивается деталями с небольшими дефектами и ненесущими конструкциями.

Читайте также: Мощность светодиод ламп: характеристики и расчет необходимой мощности

В газовой среде

Газ используется для защиты и обогрева обрабатываемой области. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяется присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления стержень обрабатывается флюсом. Иногда проволока нагревается редукционной частью горелки.

Для получения сварного соединения газовым способом выполняются следующие этапы:

  1. Постепенно нагревайте место сварки. Соответствующая температура подбирается опытным путем.
  2. После достижения желаемого нагрева соединение образуется. Постепенно вытягивайте горелку и добивайтесь медленного охлаждения.
  3. Сварной шов очистить от шлака, при необходимости зашлифовать.

Дуговая сварка электродами

Этот метод разрешен к применению, но отличается высокой стоимостью, отсутствием преимуществ по сравнению с другими методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке аргоном соблюдают следующие правила:

  • исключить перегревание обрабатываемых участков;
  • постепенно увеличивать температуру сварочной ванны;
  • медленно охлаждайте готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

  • фиксация деталей в правильном положении с помощью тисков или струбцины;
  • образование защитного газового облака (подача аргона начинается за 15 секунд до зажигания дуги и прекращается через 7 секунд после окончания работы);
  • настройка станка (сила тока и расходная скорость подачи выбираются с учетом толщины свариваемых заготовок);
  • наложение швов (электрод направляют в сторону соединения);
  • завершение сварки постепенным уменьшением силы дуги с помощью реостата.

При аргонодуговой технологии используется полуавтомат с никелевой проволокой или неплавящимися электродами.

Сварочные аппараты

Назначение устройства — понизить напряжение электрического тока в сети, повысить силу до значения, необходимого для сварки. Процесс осуществляется с помощью сварочных аппаратов: трансформаторов, выпрямителей, инверторов.

В зависимости от процесса сварочные аппараты бывают:

  • ручной дуговой ММА;
  • полуавтоматический МИГ-МАГ;
  • аргонодуговая TIG;
  • точка;
  • плазма;
  • газ.

Сварку чугуна обычным электродом лучше проводить инвертором, который имеет преимущество перед другими типами аппаратов:

  • стабильность тока при колебаниях напряжения в сети;
  • плавная регулировка режима работы,
  • при длительной работе на максимальном режиме — автоматическое отключение;
  • защита от перегрева, изменения сетевых параметров тока;
  • микропроцессорное управление и программирование сварочных технологических процессов;
  • стабилизация и поддержание параметров дуги на одном уровне при внешнем воздействии;
  • сварка покрытыми электродами всех марок на постоянном и переменном токе;
  • качественное формирование шва;
  • сварка металлов даже с ограниченной свариваемостью.

Бытовой инвертор представляет собой компактный и легкий агрегат. Однако он не приспособлен к непрерывной работе и имеет низкую производительность.

Технология сварки инвертором

После подготовки изделия, как сварить чугун обычным электродом, чтобы шов был безупречным. В первую очередь необходимо правильно подобрать тип электрода и технологию выполнения работ.

В основном сварка чугуна осуществляется тремя способами:

  • горячие — перед сваркой детали нагревают до 600º-650º;
  • полугорячий – нагрев до 300º-350º;
  • холодный — без подогрева продуктов.

Горячий метод – кропотливый и сложный процесс. Применяется на производстве для работы с крупными и сложными заготовками.

Во-первых, вся поверхность детали хорошо прогревается, чтобы избежать температурных перепадов. На производстве изделия из чугуна нагревают с помощью пода, индукционной печи или в котловане, футерованном огнеупорным кирпичом.

Чугун начинает плавиться при температуре 750º, поэтому нагрев не должен превышать 600º-700º. Нагрев осуществляется со скоростью 150º в час. Чугун становится похож на пластилин, с ним легко работать.

После завершения сварки заготовку необходимо медленно охладить. Для этого детали засыпают песком, накрывают асбестовым одеялом или нагревают, что постепенно снижает температуру.

При таком способе практически не образуются трещины и поры, швы получаются без дефектов.

Полугорячий метод аналогичен горячему, но предварительный нагрев снижает скорость охлаждения после сварки. Отбеливание металла в меньшей степени, а значит, снижается риск образования трещин.

Как варить чугун электросваркой в домашних условиях холодным способом

При небольших повреждениях, небольших дефектах ненагруженных деталей, когда нет особых требований к качеству соединения, эта технология вполне подходит.

При холодном способе нельзя повышать температуру в зоне сварки. Для этого шов накладывают небольшими участками длиной 30-50 мм с паузами для остывания до 50º-60º. Таким образом, риск взлома минимален.

Для предотвращения перегрева процесс проводят на постоянном токе, а электрод подключают к плюсу на инверторе (обратная полярность).
С этой же целью сварщик при работе двигает электрод не по прямой линии, а зигзагом или по кругу.

Необходимо контролировать скорость движения электрода. Если скорость слишком высока, может возникнуть непровар. Если его недостаточно, возможен перегрев и прожог свариваемого металла, особенно тонкого.

Многослойная сварка по технологии отжигающих валиков

Этот метод применяют для заварки трещин в тонкостенных деталях — толщиной до 8 мм. Валки накладываются в определенной последовательности, где каждый последующий термически воздействует на предыдущий, уменьшая твердость.

Вдоль трещины под углом 45º выполнен V-образный срез кромок. Сначала на одну, затем на другую кромку наваривают подготовительные валики и на них наваривают отжиговые валики участками длиной 40-50 мм.

При переходе на другой участок зоне сварки дают остыть до 50º-60º и проковывают легкими ударами молота, сбивающими окалину. Из-за этого кулинарные валки сильнее нагреваются, а затем медленнее остывают. В закаленной части шва происходит частичное упрочнение и нормализация.

При прикладывании валиков к обеим сторонам трещины окончательный соединительный слой наваривается на тех же отдельных участках. Края последнего слоя должны отстоять на 3-4 мм от ближайших границ проплавления.

Метод сварки с применением шпилек

Зона сплавления является наиболее уязвимым соединением из-за выкрашивания металла шва. Для его разгрузки при остывании и усадке используются стальные шпильки (накрутки).

При толщине заготовки 6 мм края трещины срезают под углом 45º.

Штифты плотно вкручиваются в подготовленные отверстия с резьбой в шахматном порядке. Выступающая часть крышки приварена по контуру. Затем он сваривается со всей массой шва путем нанесения отжиговых швов.

Когда соединение подвергается нагрузке, большая ее часть передается на металл шпильки, а не на сварной шов, что делает его более прочным.

Работа инвертором в импульсном режиме

В домашних условиях сварка чугуна электродом с использованием преобразователя с импульсами применяется для сварки тонких деталей, соединения разных металлов между собой.

Суть технологии заключается в том, что на основной сварочный ток кратковременно накладываются дополнительные импульсы тока высокой силы. Соотношение между длительностью и величиной импульсов и паузами между ними автоматически регулируется настройкой прибора.

В котором:

  • улучшает качество и прочность соединения;
  • контроль дуги и управление технологическим процессом;
  • снижается доля сгорания металла;
  • повышенная эффективность сварки;
  • шов формируется ровными каплями расплава и будет красиво смотреться.

Импульс обеспечивает плавление электродного металла и тепловую инерцию ванны. Во время разрыва металл охлаждается в сварочной ванне и частично кристаллизуется. Чередование импульса/паузы облегчает работу сварщика и устраняет необходимость сложных действий с электродом.

Метод не рекомендуется для деталей, работающих в условиях тряски, вибрации, ударов.

Подбор электродов

Благодаря своему физико-химическому составу чугун имеет свои качества, которые учитываются при выборе электродов.

Электрод состоит из внутреннего стержня и внешнего покрытия. Должна быть полная совместимость материалов, например чугунный электрод не может сваривать медь. При нагревании покрытие выделяет газ, который защищает жидкий металл в ванне от окисления.

Сила тока указана для сварки в нижнем положении. Для сварки, например, вертикальных труб этот показатель снижается на 15-25А.

Медно-никелевые электроды (медь 30%, никель 65%) применяют, когда соединение не требует высокой прочности. Герметичность шва удовлетворительная, но хорошо обрабатывается при раскрое.

Преимущества и недостатки ручной сварки чугуна

В каждом процессе есть свои положительные и отрицательные стороны. Главное, чтобы в этой технологии преобладали преимущества.

Как видите, плюсов несколько, поэтому ручная сварка инвертором популярна среди домашних мастеров, в небольших самостоятельных мастерских. Заглянув на сайт mrmetall.ru, вы сможете узнать еще больше подробностей о сварке чугуна.

Техника безопасности

Перед тем, как варить чугун электросваркой в ​​домашних условиях, необходимо принять меры безопасности:

  • обязательно наличие огнетушителя возле рабочего места;
  • инвентарь должен быть в исправном состоянии;
  • руки защищены сварочными перчатками (гетры);
  • сварка ведется в маске или со щитком;
  • работать в защитной одежде;
  • обеспечить достаточное освещение рабочего места и приток свежего воздуха;
  • начинающему мастеру лучше пригласить помощника на случай непредвиденной ситуации.

Мы должны серьезно относиться к правилам безопасности, чтобы не навредить себе и другим.

Вы можете вполне успешно выполнить сварку в домашних условиях. Для этого нужно подобрать подходящие электроды, правильно настроить преобразователь, соблюдать технологию. Перед началом работы над деталью рекомендуется потренироваться выполнять шов на каком-нибудь подобном материале.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector