сварка чугуна чем лучше

Как варить чугун

Чугун – сплав, основными компонентами которого являются железо и углерод, а дополнительными – легирующие добавки и примеси. По своей структуре чугуны делятся на серые и белые.

Белый чугун на изломе имеет белый или светло-серый цвет, отсюда и название данного вида. Углерод находится в белом чугуне в виде цеменита. Белый чугун не поддается механической обработке из-за своей хрупкости и высокой твердости; в производстве различных изделий применяется редко; сварке не подлежит.

Из белого чугуна посредством отливки и длительной термообработки при температуре 1000°С получают ковкий чугун. Данный вид благодаря своим технологическим и механическим свойствам используется при производстве различных деталей, способных выдерживать ударные и вибрационные нагрузки. Ковкий чугун применяется при строительстве автомобилей, сельскохозяйственных машин, судов, станков и т.д. Поэтому исполнителям важно знать, как варить ковкий чугун.

Высокопрочные чугуны получают посредством добавления в сплав легирующих добавок; используются при изготовлении ответственных деталей в машиностроении, высокопрочных труб.

Излом серого чугуна обладает серебристо-серым цветом, весь углерод в его составе содержится в виде графита. Данный вид отлично обрабатывается режущим инструментом; широко применяется как конструкционный материал; характеризуется хорошими литейными свойствами; высокой износостойкостью; обладает способностью гасить вибрации.

Недостатки: пониженная прочность и высокая хрупкость.

Особенности сварки чугуна

На фото: пора в сварочном валике

Чугун обладает рядом специфических характеристик, которые влияют на сварочный процесс:

Несмотря на множество трудностей сварка чугуна распространена как при ремонте изделий, так и при исправлении брака чугунного литья, а также при изготовлении сварно-литых конструкций. Наличие специфических характеристик требует того, чтобы исполнитель точно знал, чем можно варить чугун. Ведь от этого зависит не только удобство и комфорт во время сварочных работ, но и получение качественного и надежного соединения.

Сварка по чугуну: подготовка

Технология сварки чугуна должна включать грамотный этап подготовки, предотвращающий появление дефектов в будущем.

Трещины в чугунных изделий имеют глубокую и тонкую структуру. Для достаточной проварки дефекта необходимо разделать трещины на всю глубину. Разделка может осуществляться вырубкой или шлифованием (механические способы); дуговой или кислородной строжкой или резкой (термические способы).

Длина разделки должна превышать длину трещины на 5-6 мм. с обеих сторон. Разделка должна плавно выходить на поверхность. Глубина разделки сквозных трещин должна быть на 1-2 мм. меньше толщины изделия. Глубина разделки несквозных трещин должна превышать глубину её расположения не менее чем на 1-2 мм. После разделки концы трещин необходимо засверлить. Если засверлить трещины нет возможности, то нужно их вырезать, а концы – закруглить.

Чтобы предотвратить перекалку чугуна следует произвести грамотную разделку кромок, которая способствует равномерному нагреву рабочей поверхности. Скосы кромок толстостенных деталей должны составлять 45 градусов.

Зачистка свариваемой поверхности от загрязнений проводится наждачной бумагой, болгаркой, щеткой с металлическими ворсинками, пескоструйкой. Устойчивые и сильные загрязнения можно удалить с помощью пламени горелки.

При работе с тонким металлом требуется применять графитовые формы. Они выполняют функцию подкладки под изделие. Это позволяет поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму детали.
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Технологии сварки чугуна

В зависимости от отсутствия или наличия предварительного подогрева, а также величины температуры прогрева выделяют следующие технологии сварки чугуна:

Горячая сварка применяется, в основном, в промышленных и производственных условиях. В домашних условиях очень сложно прогреть изделие до температуры в 600-650°C, так как для этого необходимо специальное оборудование. Данная технология помогает избежать образования трещин в наплавленном металле.

Исполнитель должен стараться равномерно нагревать чугунные детали. Разница температур основного изделия и шва может привести к разломам. Перед нагреванием свариваемые конструкции нужно закрепить для устранения напряжения, которое может привести к образованию трещин. Следует избегать нагрева свыше 750°C. При воздействии таких высоких температур металл переходит в стадию расплавления.

Видео

Посмотрите ролик, где профессионал сваривает развалившуюся на части чугунную деталь используя электрод УОНИ-13/55.

Полугорячая сварка применяется как в промышленных, так и в домашних условиях. Предварительный нагрев составляет до 400-450°C.

Согласно технологии холодной сварки предварительный подогрев не требуется. Холодная сварка активно используется в быту, когда специальное оборудование отсутствует, а потребность в сваривании носит эпизодический характер. Однако, соединение, созданное по такой технологии, отличается невысоким качеством. Если только не используется высококачественный специальный электрод, как, например, Zeller 855 на нижеследующем видео.

Способы сварки чугуна

1. Ручная дуговая сварка может проводиться по горячей, полугорячей и холодной технологиях. В зависимости от выбранного метода, разнятся виды используемых электродов.

Ручная дуговая сварка горячим методом осуществляется в несколько этапов:

Горячая ручная дуговая сварка может выполняться плавящимися и угольными электродами. К первому типу относятся чугунные стержни, электроды с медной и никелевой основой.

Сварка ковкого чугуна осуществляется расходниками марок ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, МНЧ-2, ЦЧ-4.

Для работы с серым чугуном предназначены электроды ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2, ОЗЧ-2, ОЗЧ-4 и ОЗЧ-6.

Для высокопрочных чугунов подойдут сварочные материалы ОЗЖН, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2.

Сваривание проводится непрерывно на больших величинах тока. Каким током варить чугун зависит от марки выбранного расходника. Однако, сваривание угольными электродами осуществляется на постоянном токе прямой полярности.

Основные недостатки данной технологии:

В некоторых случаях к металлу шва предъявляются менее жесткие требования. В подобных ситуациях целесообразно применять полугорячую и холодную ручную дуговую сварку. Применяемые виды электродов: чугунные, с медной и никелевой основой, расходники общего назначения (обычные/стальные).

2. Сварка чугунных изделий может проводиться с применением неплавящихся электродов: вольфрамовых, угольных, графитовых.

Подробная информация о соединении чугуна различными видами электродов представлена в статье “Сварка чугуна электродами“.

3. Полуавтоматическая горячая, полугорячая и холодная сварка чугуна. Технология MIG проводится в среде инертного газа, а MAG – в среде активного газа.

Суть процесса МИГ/МАГ: сварочная проволока (например, ПП-АНЧ-1, ПП-АНЧ-2, ПП-АНЧ-3) механизированным способом подается в зону электрической дуги, там она расплавляется и образует сварное соединение. В зону дуги подается газ, который защищает сварочную ванну от взаимодействия с атмосферным воздухом.

Горячий метод сварки полуавтоматом применяется в тех случаях, когда необходимо качественное соединение с высокими показателями сопротивления разрыву и излому. Для минимизации количества трещин изделие необходимо охлаждать постепенно.

Полугорячая технология используется для сварки изделий, испытывающих некоторые нагрузки при эксплуатации.

Холодный метод сварки чугуна полуавтоматом отличается простотой, применяется для сваривания неответственных деталей, которые не будут подвергаться нагрузкам.

Непрерывная подача проволоки позволяет выполнять большой объем работ за достаточно короткое время. Результат носит удовлетворительный характер.

4. Аргонодуговая сварка чугуна (технология TIG) отличается сложностью процесса. Средой, защищающей сварочную зону от воздействия окружающего воздуха, является газ аргон. В качестве присадочного материала используются чугунные, никелевые или алюминиево-бронзовые прутки. Последний тип присадки не рекомендуется использовать, если свариваемое изделие будет подвергаться тепловому воздействию. Также исполнителю понадобятся вольфрамовые электроды.

Данный способ требует выполнения некоторых требований:

5. Газовая сварка чугуна выполняется после равномерного и более длительного (по сравнению с дуговой сваркой) прогрева изделия. Нагрев позволяет снизить вероятность возникновения отбеленных участков. Скос кромок делается V-образным, угол раскрытия – 90 градусов. Скашивание проводится только при работе с изделиями, толщина стенок которых превышает 4 мм.

В качестве присадочных прутков применяются чугунные стержни. Диаметр стержней высчитывается следующим образом: толщина изделия, мм./2 или толщина изделия, мм/2 + 1 мм. Для газовой сварки чугуна также необходимо использование флюса (например, ФСЧ-1, ФСЧ-2, БМ-1). Присадочный пруток покрывают флюсом, а также флюс подсыпают в сварочную ванну. Кроме этого, флюс выполняет несколько функций:

Сварочное пламя должны быть нормальным или науглероживающим. Сваривание выполняется в нижнем положении. Для обработки крупных деталей желательно использовать две горелки.

Медленное остывание чугунных изделий после газовой сварки осуществляется под слоем асбеста.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

6. Электрошлаковая сварка позволяет получить удовлетворительные свойства швов из серого чугуна, без отбеленных участков, трещин, пор и других дефектов. Также данная технология применяется при исправлении дефектов в крупных чугунных отливках, т.е. когда для ремонта необходимо наплавить большой объем металла. Кроме этого ЭШС используется при изготовлении крупногабаритных массивных изделий из высокопрочных чугунов. Расходными материалами являются литые чугунные пластины, использующиеся в качестве электродов, и фторидные обессеривающие и неокислительные флюсы – в качестве флюсов.

7. Лазерная сварка чугуна является безопасным и высококачественным методом. Для получения швов без трещин применяется две разновидности сваривания:

8. Контактная сварка применяется для работы с чугунными трубами, подразумевает оплавление и предварительный нагрев концов конструкции. Это предупредит образование закалочных структур. Сварные швы характеризуются достаточно высокой плотностью.

9. Плазменная пайко-сварка чугуна. Для удаления графита из структуры чугуна, который затрудняет смачивание рабочей поверхности расплавленным припоем, используется пескоструйная обработка. Паяемые поверхности следует подготовить – обработать флюсом № 209 или 284 при температуре 600-700°С. Затем изделие необходимо обезжирить ацетоном, бензином или раствором щелочи. Пайка проводится паяльником или газовой горелкой с применением флюсов на основе хлористого цинка. При низкотемпературной пайке используются оловянно-свинцовые или другие легкоплавкие припои, при высокотемпературной – припои на основе меди или серебряные припои.

Наплавка чугуна

Наплавка чугуна может производиться с помощью специальных электродов следующих марок:

МНЧ-2, применяется для ответственных стыков, наплавка выполняется без подогрева.
ОЗЖН-1 предназначены для осуществления работ по заделке серьезных дефектов.
ОЗЧ-2 используются для наплавления ковкого и серого чугуна.
Технология наплавки чугуна представлена в статье “Наплавка металла: электродом и другие”.

Газовая наплавка осуществляется с помощью теплоты, выделяемой при горении смеси ацетилена (заменителей ацетилена) и кислорода. В качестве расходных материалов используются литые прутки и флюсы.

Техника безопасности

Выполнение сварки в производственных условиях требует, чтобы исполнитель был аттестован для осуществления соответствующего вида работ.

Участок горячей сварки должен быть оснащен специальным оборудованием, которое выполняет функцию удаления пыли, выделяющейся при сварке.

Также существуют общие правила, которых необходимо придерживаться как профессиональным сварщикам, так и домашним мастерам:

Источник

Сварка чугуна электродами по чугуну, как правильно варить, какие электроды лучшие выбрать

Характеристики чугуна

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

Не являющийся металлом углерод не способен образовывать связей с железом, он содержится в сплаве в виде графитовых вкраплений.

Сплав обладает следующими характеристиками:

Свойства чугуна

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом. Содержание углерода в чугуне — от 2,14 % — 6,67 %. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижает пластичность и вязкость. Углерод в чугуне содержатся в виде цементита и графита.

При быстром охлаждении чугуна от температуры более 750°С металла, графит превращается в цементит, при этом чугун превращается из серого в белый. Образуется закаленная структура с внутренними напряжениями, приводящими к трещинам.

Особенности сварки чугуна.

Данный 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 – при сером чугуне, предел прочности при изгибе, при ковком и высокопрочном, относительное удлинение в %.

Отжигом при высокой температуре – 1000º C, за счет графитизации, белый превращается в ковкий чугун.
Для повышения износостойкости добавляется хром (Cr), никель (Ni), вольфрам (W) и др. Такой металл называется легированным.

Для легированных марок – буквы указывают легирующие элементы, а цифры, их среднее процентное содержание. Например: ЧН19Х3 – чугун, содержащий 19% никеля и 3% хрома. Если присутствует шаровая форма графита в конце маркировки ставится буква Ш.

Из-за повышенной хрупкости и твердости, процесс усложняется. Но сварка чугуна электродом в домашних мастерских возможна при определенных условиях. Соблюдая технологию и, обладая некоторыми навыками, можно добиться качественного результата, при этом структура шва будет сильно различаться от структуры основного материала.

Подготовка к сварке

Подготовительные операции должны выполняться тщательно и внимательно, так как это является одним из основополагающих принципов получения качественного соединения:

Резка и разделка кромок

Эта операция является обязательной при сварке чугуна любым способом. Для этого края зачищают напильником или шлифовальной машиной с насадкой по металлу. Во время разделки кромок выпиливают трещины. При необходимости установки шпилек края срезают под углом. В торцах высверливают отверстия, формируют резьбу. После этого вкручивают шпильки. Внешние концы элементов необходимо приварить друг к другу.

Аппараты и расходные материалы

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

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

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

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:

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

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет заварить детали многослойным способом. В сложных случаях устанавливают шпильки с резьбой. Их монтируют в шахматном порядке по кромкам соединяемых заготовок.

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

Для исключения перегрева операцию попеременно выполняют на разных сторонах. На заключительном этапе наплавленный металл проваривают несколькими швами.

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка для чугуна выполняется в основном в бытовых условиях. Преимуществом холодного способа является отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании для выполнения работ. При наложении шва используют следующие разновидности электродов для холодной сварки:

Выполняют наплавку укладкой одного или нескольких валиков сварного шва. При использовании стальных электродов обязательна установка шпилек для увеличения прочности соединения. Любые электроды, в состав которых входит железо, и никель в основном используют для ремонта небольших повреждений.

Технология холодной сварки чугуна подразумевает и исправление больших дефектов поверхности. Для этих целей используют чугунные электроды с покрытием из графита.

Холодный способ не может обеспечить качественный и долговременный шов. Применение холодного метода ограничивается деталями с мелкими дефектами и не несущими конструкциями.

В газовой среде

Газ используется для защиты и нагрева обрабатываемого участка. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяют присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления пруток обрабатывают флюсом. Иногда проволоку прогревают восстановительной часть горелки.

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

Дуговая сварка электродами

Такой способ разрешен к применению, однако он характеризуется высокой стоимостью, отсутствием преимуществ перед остальными методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

Процесс сварки включает следующие этапы:

При аргонодуговой технологии применяют полуавтоматический аппарат с никелевой проволокой или неплавящиеся электроды.

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:

Справка! При проведении сварки важно помнить о том, что перегревать металл нельзя, а поэтому необходимы частые остановки процесса.

Какие электроды используют для сварки чугуна

Особенность сварки чугуна с помощью электродов заключается в том, что при сгорании электрода выгорает также и определенное количество углерода находящегося в самом металле. При выгорании образуются поры, влияющие на качество и прочность соединения сварного шва.

Поэтому для сварки чугунных изделий применяются электроды, имеющие в своем составе никель и медь. Этому есть разумное объяснение, связанное с особенностями этих металлов:

Если говорить о марках электродов для сварки и наплавки, то на рынке около десятка типов продукции предназначенной для определенных целей и имеющей свои специфические свойства. А именно:

Можно самостоятельно изготовить электроды близкие по составу к вышеперечисленным. Особенно если учесть, что МНЧ-2 является редким и дефицитным, изготовление его аналога в домашних условиях вполне оправдано. Для производства понадобится сделать следующее:

Категорически запрещается использовать в качестве стержня латунную проволоку. В состав латунной проволоки входит большое количество цинка, который является ядовитым. Во время сжигания электрода будет испаряться токсичное вещество, что может стать причиной серьезного отравления.

Какая маркировка используется для обозначения электродов, которые могут быть использованы для сварочных работ?

Сварка чугуна простыми электродами (по стали)

Сваривание чугуна обычными стальными электродами не обеспечивает хорошего качества шва. Применяются расходники подобного типа ввиду их доступности и небольшой стоимости. Чтобы уменьшить отрицательные последствия применения стальных электродов, необходимо использовать специальные прутки ЦЧ-4. Эта марка является одной из самых популярных и востребованных у сварщиков.

Поэтому важно знать, как правильно варить чугун электродами ЦЧ-4. Данная марка предназначена для наплавки первых плакирующих слоев с последующим продолжением сварочного процесса обычными материалами (на картинке). Кроме этого, ЦЧ-4 подойдут как для горячей, так и для холодной сварки чугуна, заделки дефектов и соединения стали с чугуном.

Что касается УОНИ. Часто исполнители задаются вопросом про электроды УОНИ, можно ли варить чугун данной маркой. Следует отметить, что обычные электроды можно использовать только при заварке небольших дефектов в неответственных конструкциях. Так как качество соединения не будет отличаться высоким уровнем. Чтобы получить более или менее удовлетворительное качество, следует соблюдать те же правила, что и при сварке специальными электродами. Еще один эффективный способ повысить качество соединения – небольшой предварительный нагрев до 150-200°C и медленное охлаждение.

Сварочные электроды «УОНИ-13/55» в упаковке.

При сваривании чугуна электродами общего назначения самым слабым местом является – околошовная зона у границы сплавления. Данная зона характеризуется хрупкостью и наличием трещин. Эти дефекты часто приводят к отслаиванию наплавленного слоя от основного металла. Чтобы этого избежать, необходимо использовать стальные шпильки или болты.

Шпильки имеют резьбу и ввертываются в свариваемую поверхность. Из размеры зависят от толщины рабочего изделия. Существуют рекомендации относительно размеров шпилек:

Шпильки располагаются в скошенные кромки деталей в шахматном порядке на расстоянии в 4-6 диаметра.

Выступающие части шпилек обвариваются по периметру, постепенно заполняя шов. В первую очередь осуществляется сварка всех шпилек кольцевыми швами с помощью электродов, диаметр которых составляет 3 мм. Применяется напряжение малой величины. Сваривание производится вразброс, чтобы избежать сильного перегрева. После вокруг места сварки накладывают кольцевые швы, пока вся поверхность не будет покрыта слоем наплавленного металла.

Мы надеемся, что приведение здесь вышеперечисленных правил и рекомендаций позволит сориентироваться, как варить электродами правильно по чугуну, и успешно выполнить работы.

Сварка чугуна неплавящимися электродами

Чугун можно сваривать различными видами неплавящихся электродов: вольфрамовые, угольные или графитовые. Литые чугунные или специальные присадочные прутки, содержащие никель, алюминий, меди и другие металлы, используются в качестве присадочного материала. Для защиты сварочной зоны применяются инертные газы, чаще всего, аргон или флюсы, основным компонентом которого является бура. Наибольшей популярностью пользуется технология AC TIG – сварка вольфрамовым электродом с применением переменного тока в среде аргона.

Сварка чугуна покрытыми электродами

Чугунные электроды – специальные материалы для исправления дефектов чугунного литья, которые представляют собой литые круглые прутки с покрытием различного состава. В большинстве случаев соединение осуществляется на постоянном токе, но возможно и использование переменного. Величина тока определяется из расчета 50-60 А на 1 мм. электрода.

Качество шва, полученного в результате холодной сварки чугунными электродами, отличается неоднородностью. Поэтому следует выполнять полугорячее сваривание.

Как правильно варить чугун электродами, видео представлено далее.

Ознакомившись со всем спектром информации, исполнитель сможет выбрать лучший электрод по чугуну.

Наплавка чугуна

Наплавка чугуна может производиться с помощью специальных электродов следующих марок:

МНЧ-2, применяется для ответственных стыков, наплавка выполняется без подогрева.
ОЗЖН-1 предназначены для осуществления работ по заделке серьезных дефектов.
ОЗЧ-2 используются для наплавления ковкого и серого чугуна.
Технология наплавки чугуна представлена в статье “Наплавка металла: электродом и другие”.

Газовая наплавка осуществляется с помощью теплоты, выделяемой при горении смеси ацетилена (заменителей ацетилена) и кислорода. В качестве расходных материалов используются литые прутки и флюсы.

Техника безопасности при сварке чугуна

Проведение работ с чугуном требует соблюдения мер безопасности, направленных на обеспечение надлежащих условий на рабочем месте. При этом требуется учитывать следующие нюансы:

При работах с чугуном методом электросварки действуют все основные требования, относящиеся к проведению всех сварочных работ без исключений. От мастера требуется придерживаться правил безопасной эксплуатации электрического сварного оборудования.

Заключение

Имея инвертор и зная, как правильно варится чугун электросваркой, можно оперативно делать ремонт самостоятельно. Для этого необязательно покупать специальные электроды, их успешно заменят самодельные. При отсутствии опыта желательно сначала потренироваться на ненужных чугунных изделиях. При сварке следует помнить о недопустимости перегрева участков свыше 80⁰C, поэтому спешить не надо.

Источник