Способы сварки чугуна на производстве и в быту

Основные технологии сварки чугуна

Во многих отраслях нашего многогранного народного хозяйства применяются различные виды чугуна — серый, высокопрочный и ковкий. Используются они в строительных конструкциях, для изготовления ответственных деталей, которые применяются в машино-, авиа-, самолетостроении, железнодорожном транспорте, при изготовлении изделий и деталей сантехники и т.д.

Содержание

Отличительная особенность этого материала заключается в высоком отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение и его хорошие антифрикционные свойства. Эти качества выделили чугун при изготовлении конструкций и деталей в особую категорию.

Как и любые изделия, чугунные, в процессе эксплуатации могут выйти из строя или у них может износиться поверхность. Чаще всего возникает такой дефект, как трещины. И одним из методов восстановления работоспособности изделия являются сварка чугуна и его наплавка.

Чугуном называют сплав, состоящий их железа, углерода и других элементов, которые имеются в его составе или специально вводятся туда для придания ему тех или иных свойств, при этом количество углерода в нем может быть от 2,14 до 6,67%. Свойства чугуна зависят от следующих факторов:

• структуры металлической основы;
• включений графита – его количества, величины, формы и характера распределения.

Для придания жаростойкости, износостойкости, кислотостойкости и других особых свойств, при производстве чугуна в него вводят специальные добавки – никель, хром, молибден, алюминий, медь, титан и т.д., которые при введении определенного их процента и делают свойства чугуна особыми. Такие чугуны называются легированными.

Основные трудности при сварке чугуна

К ним относятся:

• высокое содержание углерода (чем выше, тем хуже сваривается);
• высокая жидкотекучесть;
• возможность образования в процессе сварки тугоплавких окислов (их температура плавления гораздо выше температуры плавления самого чугуна);
• склонность к появлению трещин (из-за неоднородности металла), пор (из-за выгорания в процессе сварки углерода).

Все это негативно сказывается на свариваемости и чугун справедливо считают материалом, который плохо поддается сварке. Особенно когда сварку производят дома и нет возможности узнать, какой же марки чугун сваривается. Многие судят о свариваемости чугунного изделия по его излому.

Если излом черный или темно-серый, то придется поднатужиться, чтобы восстановить первоначальные его свойства или вообще не заниматься сварочными работами, не имея специальных электродов и не зная тонкостей технологии.

Основные виды сварки

Специалисты используют 2 вида сварки чугуна – холодный способ и горячий. При холодной сварке необходимо применение электродов, специально предназначенных для сварки чугуна.

Можно сваривать чугунные изделия в холодном состоянии (без подогрева) с применением стальных электродов, изготовленных из низкоуглеродистой стали, но это требует больших усилий от сварщика и понимания им процессов, которые происходят в зоне сварки. Обусловлено этой свойствами чугуна. Металл после окончания сварки быстро охлаждается и это приводит к его хрупкости, что может вызвать появление трещин.

Состав низколегированных прутковМаркаСSiNiSnCu

I	3.2-3.6	3.4-4.0	0.1-0.2	0,3-0,5	—
II	3.0-3.4	3.0-3.6	0.4-0.6	—	2.0-3.5
III	3.0-3.4	3.0-3.6	0.2-0.5	0,1-0,3	1.0-2.0

Кроме того, между швом и основным металлом образуется отбеленный чугун, а за ним следует закаленный, что может вызвать появление пор, которые являются недопустимыми дефектами.

При сварке холодным способом еще используют электроды, изготовленные из аустенитного чугуна и из цветных металлов.

Электроды изготовляют из прутков круглой формы, выполненных методом литья, марка применяемого чугуна при этом А или Б. Их диаметр лежит в пределах 4 ÷ 12 мм, при этом прутки Ø 4 мм имеют длину 250 мм, Ø 6 мм – 350, остальные имеют длину 450 мм.

Прутки из чугуна марки А применяются при проведении газосварочных работ и являются материалом для изготовления стержней электродов, применяемых при сварке чугунных изделий горячим способом.

Прутки марки Б помимо сварки чугуна в горячем состоянии, могут применяться для изготовления стержней электродов, которые используются при проведении сварки полугорячим и холодным способами.

Состав чугунных стержней для сварки чугунаМаркаСSiМnРSСrNiНазначение

А	3.0-3.5	3.0-3.4	0.5-0.8	0.2-0.4	До 0.08	До 0.05	До 0.3	Для горячей сварки
3.5-4.0	0.3-0.5	Для горячей и полугоря­чей сварки

Сваривать такими электродами можно только в одном положении — нижнем. Сила тока зависит от Ø электрода и находится в пределах 270 ÷ 650 А.
Из электродов, изготовленных из цветных металлов, при сварке чугуна используют медные электроды, изготовленные из монель-металла и из никелевого чугуна, имеющего аустенитную структуру.

Медные электроды рекомендуется применять для сварки изделий, которые должны иметь плотные швы и работающих при незначительных статических нагрузках. Их изготавливают из стержней меди Ø 3 ÷ 6 мм, обернутых стальной проволокой или лентой, имеющих низкое содержание углерода. На стержень наносят специальное покрытие — меловое или состоящее из сложного состава.

Такого же диаметра и длины изготавливают стержни из монель-металла (медно-никелевые) и никелевого аустенитного чугуна.Сварка может выполняться как на постоянном токе, так и на переменном.

Отбеливание чугуна и появление закалочных структур можно избежать, применив более продуктивный вид сварки – горячую. В зависимости от температуры предварительного подогрева изделия перед сваркой, различают следующие виды горячей сварки:

• теплую (не более 200 0С);
• полугорячую (нагрев в районе 300 ÷ 400 0С);
• горячую (500 ÷ 600 0С).

В любом случае температура предварительного подогрева не должна превышать 650 0С, чтобы избежать структурных превращений в самой структуре чугуна.

Формовка места сварки (1-деталь, 2-формовка, 3-графитовые пластины)
A — несквозной раковины
B — облицовка графитовыми пластинами
C — недолива кромки

Этапы процесса проведения горячей сварки следующие:

• подготовка изделия к сварке;
• прогрев до необходимой температуры (в горне, муфельной печи, нагревательном колодце и т.д.);
• сборку (с применением струбцин или прихваток) и установку изделия под сварку;
• собственно сам процесс сваривания;
• охлаждение (медленное).

Все виды горячих способов сварки требуют медленного охлаждения изделия или конструкции после проведения сварочных работ. Это позволит избежать нежелательного отбеливания чугуна, что делает его хрупким.

Чаще всего изделие сразу после сварки отправляют в печь и там охлаждают, выключив печь. Иногда такое охлаждение может происходить сутками — зависит от габаритов изделия.

Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Иногда сварку проводят переменным током, но только в том случае, если длина кабелей от сварочного трансформатора не большая, а напряжение холостого хода более 70 В.

Подготовка к сварке

Место, где будет производиться сварка, должно быть тщательно очищено от загрязнений, масел и других включений. Достигается это с помощью щетки, напильника, наждачной бумаги или болгарки.

Масло удаляют с помощью растворителей (бензин, керосин и т.д.) или выжиганием пламенем газовой горелки.

В зависимости от толщины свариваемых деталей делают одностороннюю, двухстороннюю, V- и Х-образную разделку кромок (под 90 0).

В более сложных случаях, когда варят ответственные изделия, тяжелые и громоздкие, к которым предъявляются требования по прочности, используют болты или шпильки, которые ввертывают в подготовленные кромки обязательно в шахматном порядке.

При этом диаметр шпилек (болта) не должен превышать 0,4 толщины детали, подвергающейся сварке. Шпильки (болты) должны обязательно вкручиваться так, чтобы выступать над поверхностью детали (не более 1,2 Ø шпильки или болта.) Изделия вкручиваются не только в местах разделки кромок, но и с каждой стороны детали (в один ряд).

Между шпильками (болтами) расстояние тоже оговаривается и оно не должно превышать не 6 Ø шпилек.

Сварка чугуна с применением стальных шпилек
A — установка шпилек при V-образной подготовке кромок
B — обварка шпилек

Так как чугун обладает высокой жидкотекучестью, то для придания металлу нужной формы производят в некоторых случаях, формовку места сварки.

Для этого пользуются графитовыми пластинками, скрепленными специальной формовочной массой, состоящей из кварцевого песка с жидким стеклом. Могут использоваться огнеупоры или другие аналогичные материалы.

На производстве это определяется в нормативной документации. Для формовки могут применяться формовочные материалы, которые используются в литейном производстве.

Особенности сварки стальными электродами

Стальные низкоуглеродистые электроды применяются для сварки чугуна в виду их дешевизны и доступности. Ими допускается сваривать изделия неответственных деталей и при небольших дефектах. Но чтобы ими качественно варить, необходимо первый плакирующий слой в разделке выполнять электродами марки ЦЧ-4.

Применяя обычные электроды марки АНО-4, УОНИИ 13/45 и др. марок наиболее часто используемых при сварке электродов, используют еще и медную проволоку. Она наматывается прямо на электрод, при этом ее масса должна превосходить саму массу электрода в 4 ÷ 5 раз или она используется в качестве присадочного прутка.

Технология сварки чугунными электродами

Сейчас свободно можно приобрести специальные электроды по чугуну, выпускаемые различными производителями. В основном они изготовлены на основе железа, никеля, меди и представляют собой стержни из металла, покрытые тонким слоем обмазки. Выпускаются, как правило, по техническим условиям предприятия-изготовителя.

В состав обмазки входит железный порошок. К ним относятся электроды по чугуну марки ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2, МНЧ-2.

Диаметр выпускаемых электродов лежит в пределах 2 ÷ 20 мм, а длина их – 300, 350 и 450 мм. Все они имеют отличительную характеристику – с их помощью хорошо формируется сварочный шов.

Многие из этих марок допускают соединение деталей внахлестку, встык, а также выполнять угловые соединения.

Величина сварочного тока находится в прямой зависимости от Ø электрода и лежит в пределах 50 ÷ 600 А. Обычно сварочный ток выбирают в районе 50 ÷ 90 А на 1 мм Ø электрода. Сварку ведут небольшими валиками (не более 50 мм) с их последующим охлаждением до температуры 50 0С.

В процессе сварки швы в обязательном порядке проковываются молотком, вес которого не должен превышать 1,2 кг. У молотка должен быть боек закругленого типа. И надо помнить следующее, что первый и последний слой в многослойной сварке не подлежат проковке, т.к.

это может привести к появлению трещин.

Иногда сварку производят с помощью заплат. Для этого применяют вставки, изготовленные их чугуна или стали. Таким способом обычно заделывают пробоины в чугунной конструкции. Электроды при этом должны быть марки ОЗЧ-6.

Сварка чугуна неплавящимися электродами

Изделия из чугуна можно сваривать неплавящимися электродами (угольным, графитовым, вольфрамовым), но обязательно используя присадочный пруток — стержни или прутки из чугуна, содержащие такие металлы как никель, медь, алюминий и другие.

Зону шва в процессе сварки от вредного воздействия воздуха защищают с помощью флюса (буры) или инертного газа (аргона). Чаще всего используется такой вид сварки как сварка переменным током в среде аргона вольфрамовым электродом с применением никелевых прутков.

Особенности сварки чугуна аргоном

Сварка чугуна полуавтоматами с защитой газами (аргоном) позволяет получить швы высокого качества, особенно когда сварку производят инвертором.

Обязательно проводится местный прогрев изделия до температуры не менее 300 0С. В качестве присадочного материала используются прутки, изготовленные из никеля.

Более производительный вид сварки чугуна с помощью автоматов выполняется с применением порошковых проволок, специально разработанными специалистами для такой сварки. В них содержится полный комплекс специальных модифицирующих элементов. Они вводятся в виде лигатуры, основой которой является кремний. Каждая марка используется для проведения следующих работ:

• ПП-АНЧ-1 — заваривания без предварительного подогрева небольших дефектов, при этом в дальнейшем поверхности не подвергаются механической обработке;
• ПП-АНЧ-2 — заварки дефектов на изделиях большой толщины с предварительным подогревом и без него;
• ПП-АНЧ-3 — заварки дефектов самых различных размеров с предварительным подогревом до высокой температуры (горячая сварка);
• ПП-АНЧ-5 – ремонтной сварки изделий из высокопрочного чугуна с предварительным подогревом;
• ППСВ-7 – заварки дефектов на отливках.

Газовая сварка чугуна

Применяется только для осуществления ремонтных работ. В качестве присадочного металла используют прутки, изготовленные из латуни. Это позволяет получить сварной шов необходимой плотности. Кроме того, такой шов хорошо поддается механической обработке.

Присадочным металлом служит сварочная проволока марки Св-08 и Св-08А, стержни из чугуна марки А. Непосредственно перед сваркой разделанные кромки детали прогревают, а затем засыпают из флюсом. Выбор наконечника горелки зависит от толщины свариваемых деталей.

При толщине до 5 мм необходимо использовать наконечник № 3 или 4, от 5 до 10 мм — № 4 или 5, от 10 до 15 мм – № 5 или 6, а металл толщиной свыше 15 мм сваривают с помощью наконечника № 6 или 7.

Расход ацетилена может колебаться от 50 до 75 л/ч на 1 мм толщины детали.

В процессе сварки сварочную ванну постоянно помешивают концом прутка и туда же периодически подсыпают флюс. Флюс может состоять на 100% из буры или быть многокомпонентным (сода, поташ, бура, поваренная соль и борная кислота в различных количествах). Эти же флюсы применяются и при пайке чугуна.

Составляющие компоненты, %ФСЧ-1ФСЧ-2ФПСН-1ФПСН-1МАФ-1

Литий углекислый	0.5	25.0	22.5
Кальций углекислый	30.0	26.5	25.0	22.5	12.0
Кислота борная	50.0	45.0
Бура обезвоженная	50.0	23.0	33.0
Натрий азотнокислый	20.0	50.0	27.0
Окись кобальта	7.0
Натрий фтористый	12.0
Фторцирконат калия	8.5
Лигатура солевая	10.5

Номер наконечника горелки подбирается в зависимости от расхода ацетилена на 1 мм толщины свариваемой детали (50 ÷ 75 л/ч).

Хоть чугун относится к трудно поддающемуся сварке материалу, однако его ремонтируют повсеместно – на предприятиях, в маленьких мастерских, в домашнем хозяйстве. Главное знать, чем варить и как.

Ремонт поврежденных изделий, заварка изделий литейного производства и даже создание литосварных конструкций и изделий из чугуна возможно и в домашних условиях при правильном подходе к решению проблемы.

Источник: http://gredx.ru/articles/svarka-chuguna

Способы, особенности и правила сварки чугунных изделий

Сваривание большей части стальных изделий в бытовых условиях не представляет особой сложности, если есть необходимое оснащение. Однако если вам необходимо осуществить сварку чугунных деталей, ситуация осложняется. Главная проблема заключается в низком качестве сварочного шва, обусловленном тем, что материал насыщенно закаляется в области соединения свариваемых изделий.

По сути, этот металл представляет собой железо — углеродное соединение. Концентрация углерода составляет 2,14 %. Это негативно отражается на качестве соединения.

Сварка чугунных изделий осложняется тем, что:

• образуются трещинки, поры;
• при обрабатывании появляются каленые структуры, инструмент быстро затупляется;
• тонкий металл разрушается при перегревании.

Чугун может быть:

• Белый (графитный). Его нельзя сваривать из-за того, что он хрупок и тверд. При этом белый чугун можно шлифовать.
• Серый (цементированный). Имеет высокую прочность, ковок. Его несложно обрабатывать. Сваривание серого чугуна ограниченно.

Технологические особенности процесса

Чугун считается распространенным конструкционным металлом, дешевым, хорошо обрабатываемым, располагающим высокими литейными характеристиками. Так как он хрупок, множество деталей, производимых из него, не обладают достаточной прочностью.

Практикующие сварщики считают, что низкая свариваемость металла обусловлена его структурой. Металл, имеющий тонкодисперсный серый излом, легче обрабатывать, чем тот, у которого излом темный с крупными зернами. Сварить чугун, который промаслен либо попал под действие агрессивных сред практически невозможно.

По своему составу, параметрам и структуре чугун причисляют к металлам ограниченного сваривания. Ввиду этого необходимо принимать во внимание следующее:

1. Это текучий металл. Сваривать его необходимо в нижнем положении.
2. Если углерод выгорит, в сварочном соединении появятся поры.
3. Малая пластичность создает внутри металла значительные напряжения, а снаружи – трещинки.
4. В расплавившемся состоянии металл при окислении формирует тугоплавкое соединение. Его температура расплавления больше, чем у чугунного материала.

Основная трудность, сопровождающая сварку чугуна, заключается в его растрескивании. Рабочие, обрабатывающие данный металл, тщательным образом изучают его состав, определяют концентрацию углерода. Выбрав подходящий метод сваривания, возможно избежать негативных последствий.

Технологически с растрескиванием борются, предупреждая перегревание обрабатываемого металла при сваривании. Для этого используют особые электроды небольшого размера, проводят сваривание слабым током, уменьшают напряжения, возникающие из-за усадки соединений либо наплавки.

Способы сваривания

Способ сварки по чугуну подбирается при учете качества и прочности создаваемого шва. В настоящее время применяется три основных метода.

Технология горячей сварки

Горячий метод сваривания используют на производстве. Он позволяет надежно соединять даже те детали, которые сделаны из разных металлов. В данный способ входят такие стадии:

1. Механическое обрабатывание изделия. Выполняется расширение трещины, устранение деформаций.
2. Формовка деталей. Поверхность, которая обрабатывается, помещается особую форму из графита. Это необходимо для того, чтобы исключить вытекание металла при термообработке.
3. Сваривание. Осуществляется с применением литых электродов. Перед этим изделие разогревают до 300 – 650 градусов. Можно использовать порошковую проволоку с керамическим стержнем.
4. Процедура охлаждения.

Технология сварки чугуна горячим методом обеспечивает создание высококачественного однородного соединения. Ее возможно выполнить лишь на производстве, то есть на промышленном предприятии. Для этого необходимы особые электродные элементы, специальная проволока.

Холодный способ

Холодная сварка чугуна электродом в домашних условиях весьма распространена сегодня. Плюсом данного метода считается то, что не нужно использовать дополнительное оснащение. При создании соединения применяют электроды, сделанные из:

• меди с железом;
• меди с никелем;
• железа с никелем;
• стали;
• чугуна.

Для наплавки укладываются валики сварочного соединения. При применении электродных элементов из стали обязательно нужно устанавливать шпильки, делающие шов прочнее. Железные, никелевые электроды для сварки чугуна используются, чтобы исправлять незначительные дефекты.

При холодном сваривании исправляются серьезные повреждения деталей. Для этого применяют электродные элементы из чугунного материала, покрытые графитовым слоем.

Технология газоплазменной сварки

Данный метод обычно применяют для того, чтобы создать высокопрочный сварочный шов, слегка проварив при этом деталь. Газоплазменное сваривание предполагает множество применяемых режимов, влияющих на финальный результат. Качество соединения зависит от:

• режимов подачи напряжения;
• техники создания шва;
• силы электрического тока;
• скорости прохождения.

Техпроцесс газоплазменного сваривания деталей предполагает такие рабочие характеристики:

• дуговое напряжение – от 18 до 21 В;
• сила тока – от 100 до 120 А;
• скорость – не более 1200 см/ч.

Процедура осуществляется посредством сварочной проволоки 09Г2СА либо ПАНЧ 11, имеющей радиус 0,5 миллиметра.

Выбор электродов

Как сваривать чугунные детали инвертором? Для этого необходимо использовать особые электродные элементы. Проволока должна нормально взаимодействовать с основным материалом, при этом не должно выделяться углерода и образовываться пор. Сегодня популярные такие электроды:

• ЦЧ-4;
• МНЧ-2;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЖН-1.

В них содержатся никелевые и медные компоненты, препятствующие выделению углерода. Кроме того, характеристики данных электродов обеспечивают формирование высокопрочного соединения, которое способно переносить нагрузки на разрыв/излом.

Как заварить чугун, если нет возможности приобрести подходящие электроды? Можете сделать их собственноручно. Намотайте на обыкновенные электроды проволоку из меди. Витки нужно укладывать поплотнее, однослойно.

Начинайте наматывать проволоку с того конца, который станет гореть. Радиус проволоки должен равняться 0,25-0,5 миллиметрам. При горении дуги плавятся стержень и проволока.

Электродная обмазка защищает сварную ванну от наружных воздействий.

Как подготовить металл к свариванию холодным способом

Перед тем как варить чугун электросваркой, его необходимо приготовить. Сначала требуемый участок очищается болгаркой с лепестковым кругом либо иной подходящей насадкой.
После очистки верха поверхность обязательно обезжиривается бензином либо иным растворителем. Если вы хотите избавиться от трещины, почистите чугун до ее конца, просверлите отверстие радиусом пять миллиметров.

Электродуговое сваривание инвертором может выполняться как послойно без использования опор, так и с применением стальных шпилек. Их величина строго регламентирована, к примеру, радиус шпилек не может быть больше 20% от толщины чугуна. Шпилька не должна выступать над чугуном более чем на 4 – 6 миллиметров. Промежуток между шпильками не может превышать двенадцать их радиусов.

Выполняя разделку кромок, помните, что срез в области соединения металлических деталей не должен быть острым. Лучше всего, если он будет иметь сферический вид. Фаски снимаются посредством напильника/наждака/болгарки. Если появляется острая кромка, ее затупляют посредством специального инструмента.

Резание чугунных деталей

Способы резания подразделяются на механические и термические. Резать металл возможно одним из следующих методов:

• Болгарка. Данный метод прост и доступен. Недостатком считается прямое прохождение реза.
• Труборезы. Эти предметы отлично подходят для обработки трубных изделий.
• Сабельная пила.
• Электродный элемент.
• Газокислородное резание. При использовании данного способа качество резания значительно повышается.
• Передвижное устройство «Термический резак 2М» (весит меньше пяти килограмм).
• Кислородно-копьевое резание, плазменная резка.

Обычно домашние мастера применяют болгарку. Кроме того, часто используются различные марки электродов для сварки чугуна.

Правила безопасности

Выполнение обработки чугунных деталей предполагает следование технике безопасности. Необходимо принимать во внимание следующее:

1. Электрическая сварка чугунных деталей в бытовых условиях должна осуществляться в помещении, которое нормально освещено и проветривается.
2. Прибор должен быть обязательно заземлен.
3. Чугунный материал довольно негативно реагирует на быстрое охлаждение. Нужно предотвращать соприкосновение чугунных изделий с какой-либо влагой.
4. В обязательном порядке используйте специальную защитную одежду: перчатки, очки, спецовку. В противном случае вы можете получить травму. Ожог от расплавленного металла – это очень серьезно, лучше не доводить до такого.

При сваривании чугунных изделий действуют те же правила безопасности, что и для прочих деталей. Рабочий должен соблюдать правила безопасного использования электросварного оснащения. Чтобы подробнее ознакомиться со свариванием чугунного материала, посмотрите соответствующее видео. На них вы увидите, как на практике осуществляется сваривание чугунных деталей.

Источник: https://oxmetall.ru/svarka/sposoby-osobennosti-i-pravila-svarki-chugunnyh-izdelij

Сварка чугуна электродом в домашних условиях

Когда лопается автомобильный коллектор или появляются трещины в чугунных трубах, приходится вспоминать о сварочных работах. Однако сварить чугунные детали намного сложнее, чем обычные низкоуглеродистые стали.

Основными дефектами такой сварки становятся поры, образующиеся на поверхности сварочного шва. После сварки часто можно услышать, как изделие начинает слегка потрескивать. Это говорит о том, что в районе сварочного шва началось образование микротрещин.

Чугунные изделия часто встречаются в быту. Как варить чугун электросваркой, как заварить трещину у себя дома? На помощь приходит обыкновенный инвертор. Чтобы соединение получилось прочным и качественным, необходимо подготовить изделие к сварке и установить ее правильные режимы.

Варим чугун не выходя из дома

Как уже было сказано, варить чугун можно инвертором, который способен нормально работать на постоянном токе. Для сварки возможно также использовать сварочный трансформатор.

Его оборудуют дополнительным преобразователем, способным удерживать постоянный ток. В результате основной металл хорошо проплавляется, получается качественное соединение.

Когда горит дуга и проводится сварка, практически отсутствуют брызги.

Способы сварки

Существует несколько способов сварки чугунных изделий в бытовых условиях. Когда необходимо в своем гараже заварить трещину коллектора или удалить раковину, возникшую на детали, можно использовать холодный вариант.

Речь идет о сварочных работах, которые выполняются на холодную, то есть чугун сваривают без предварительного нагрева. Область заготовки, пришедшей в негодность, тщательно очищают. Удаляются все окислы, скопившуюся грязь.

Такая холодная сварка в основном используется для соединений деталей, которые не подвергаются серьезным нагрузкам.

Когда необходимо наплавить зубья чугунной шестеренки или соединить чугунные изделия, требуется обязательный подогрев деталей до температуры 350 градусов. Такой способ чугунной сварки стали называть «полугорячим».

Свариваемые чугунные детали можно нагреть в горне, в котором жар создается твердым топливом. Заготовки из чугуна выдерживают в горне примерно 20 минут.

Затем их извлекают специальными щипцами и выполняют сварочные работы.

Нагреть детали можно и другим способом. Для этого пригодится:

• Паяльная лампа;
• Пропановая горелка.

Такой предварительный подогрев заготовки помогает сделать более гладким перепад температур, возникающим между свариваемым материалом и расплавленными присадками. В результате появление трещин становится минимальным.

Практически не образуется цементит, который становится препятствием для шлифования шва.

Такая методика применяется для создания высококачественного соединения, которое способно работать при больших нагрузках.

Выбор электродов

Чтобы варить чугунные детали инвертором, необходимо иметь специальные электроды. Они изготовлены из особой проволоки, не позволяющей выделяться большому количеству углерода. Электрод из такой проволоки предотвращает появление пор. Самыми популярными марками электродов стали:

• ЦЧ-4;
• МНЧ-2;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЖН-1.

Сварочный электрод для чугуна несколько отличается от обычных марок. Чтобы не происходило высвобождение углерода, в них специально добавлена медь, совместно с никелем. Эти примеси обладают растяжимыми свойствами. В результате получается очень прочный шов, который может противостоять большим нагрузкам.

Берутся обычные электроды, например, Э-46, на которые просто туго наматывается проволока из меди. Должен получиться один плотный слой. Намотку нужно начинать с конца электрода, предназначенного для горения. Сечение медной проволоки должно находиться в диапазоне 0,5 — 1,0 мм.

Технологический процесс сварочных работ

Чтобы у себя в гараже получить качественное сварное соединение чугунных деталей, необходимо соблюдать все требования которые предъявляет технология сварки чугуна.

Если толщина деталей очень большая, технология требует предварительно провести разделку кромок, выдержав угол 45 градусов. Такая операция легко выполняется обычной болгаркой.

Когда необходимо заварить трещину, ее углубляют тонким диском. Засверливаются концы поврежденного участка.

Перед началом сварочных работ, заготовку необходимо хорошо почистить. Удалить весь мусор и скопившуюся грязь. Затем деталь нужно разогреть любым подходящим способом. После достижения соответствующей температуры, проводится сварка деталей. Тяжелые детали фиксируются прихватками, удерживающими всю конструкцию.

Когда делается первый шов, движение электрода, согласно технологии должно быть быстрым и плавным. Не допускаются его поперечные колебания. При длине соединения больше 100 мм, лучше наложить шов в два-три захода, начиная с противоположной стороны. В результате получится равномерный прогрев детали, не произойдет перекалка отдельных частей заготовки.

Когда приходится сваривать толстый чугун, накладываются многопроходные швы. Когда сделан первый слой, электрод может совершать колебательные движения. Таким образом, происходит более надежная связка металла и расширение размеров шва.

Шлак должен отделяться постоянно. Его сбивают после нанесения каждого слоя. В результате исключается появление непроваров, происходит перекрытие пор, которые могут образовываться в нижнем слое. Когда сварочные работы закончены, детали засыпаются песком. Остается только подождать их полного остывания.

Заключение

Варить чугун инвертором, вырабатывающим постоянный ток, можно и у себя в гараже. Нужно только приобрести специальные электроды, сделать грамотную настройку всех параметров.

Сварка должна проводиться осторожно, не допуская перегрева отдельных участков. Так как чугун очень текучий материал, для его сварки необходим определенный опыт. Поэтому прежде чем начинать такую работу, нужно немного потренироваться на других чугунных деталях.

Источник: https://instrument.guru/svarochnye/svarka-chuguna-elektrodom-v-domashnih-usloviyah.html

Технологические особенности сварки чугуна и стали

Активное использование чугуна как конструкционного материала обусловлено его особыми литейными свойствами, легкостью обработки и небольшой стоимостью производства продукции из него. Но наряду с износостойкостью, надежностью работы при высоких температурах и переменных нагрузках данный материал отличается невысокой свариваемостью.

Это объясняется способностью образовывать трещины в швах в ходе сварки чугуна и сталей, что обусловлено снижением пластичности в зоне шва с повышением скорости охлаждения. Сварные соединения могут давать трещины металла не только из-за неравномерности охлаждения или нагрева, что характерно в термической части сварки чугуна.

Этому могут также способствовать жесткость свариваемых деталей и литейная усадка металлов в шве.

Особенности горячей сварки чугуна

Трудности в технологии сварки чугуна способствуют созданию множества разновидностей его сварки, но ни один из методов не может быть применим абсолютно для всех встречающихся на практике случаев.

Поэтому к сварке чугуна со сталью прибегают лишь в ходе устранения мелких недостатков в отливках и производства работ по ремонту.

Наибольшее применение имеют следующие популярные способы сварки чугуна: холодная (без использования предварительного нагрева) сварка, горячая сварка (с обязательным предварительным нагревом) и пайкосварка.

Горячую сварку считают наиболее совершенным и качественным методом дуговой сварки чугуна. Ее производство включает подготовку для сварки заготовок, их предварительный подогрев, непосредственное сваривание и охлаждение детали после сварки.

Подготовительные операции выполняются с учетом типа неисправности изделия, разновидностей имеющихся дефектов литья.

Существующие трещины на концах засверливают, а раковины с прочими дефектами до сварки разделывают. Подготовленные свариваемые детали соединяют, прихватив по кромкам.

Их хорошо очищают от загрязнений, масел и ржавчины при помощи пламени сварочной горелки либо металлической щетки.

Подготовленные заготовки подвергают предварительному нагреванию, температуру которого выбирают, исходя из параметров деталей, свойств чугуна, количества наплавляемого металла, а также жесткости конструкции. Нагрев всего изделия проводят в газовых либо электропечах, а если это невозможно – в особых горнах, термопечах или ямах.

Газовую сварку чугуна проводят с помощью нормального пламени либо с незначительным излишком ацетилена.

Наконечник для горелки, обеспечивающий требуемую подачу ацетилена, берется с учетом толщины соединяемых материалов. В виде присадочного материала используют пруток из чугуна.

В проведении горячего вида сварки чугуна аргоном стоит учесть довольно резкий его переход от жидкого состояния к твердому. При этом поверхность сварочной ванны покрывается пленкой из оксидов, препятствующей удалению газов из расплава металла. Чтобы ее устранить рекомендуется часто перемешивать жидкость сварочной ванны с помощью присадочного прутка.

Еще на повышение качества процесса сварки стали, чугуна влияют особые флюсы, удаляющие окислы, и замедляют охлаждение. При этом пламя горелки уводят от поверхности сварки, а направленный металл нагревают две минуты. Массивные заготовки с целью сокращения внутреннего напряжения нагревают вторично с дальнейшем их охлаждением одновременно с печью.

Холодная сварка

Холодной сварку для чугуна называют в случае, когда свариваемое изделие не подвергается общему подогреву до высокой температуры. При этом нагревается только зона сварки с кромками до температур, зависящих от толщин стенок и габаритов изделий.

Такая сварка позволяет получать швы достаточных прочности с вязкостью, но совсем исключить появление закалочных участков в зоне сварки не удается.

При этом можно лишь при помощи многопроходной сварки чугуна электродами с разными свойствами на небольшом токе уменьшить размеры закаленной прослойки. Применяют холодную сварку в ситуациях, когда экономически невыгодно или сложно провести этот процесс с подогревом.

Как правило, это касается изделий больших габаритных размеров при опасности возникновения значительного внутреннего напряжения и коробления.

Холодной сварке подвергают чугун с помощью стальных, медно-никелевых, медно-железных или аустенитных чугунных электродов. Широко используется при заварке трещин ручная сварка электродами из цветных металлов на основе меди.

А электроды из сплавов с никелем применяют для удаления дефектов, требующих улучшения обрабатываемости сварного соединения с сохранением цвета основного металла.

Мелкие поверхностные изъяны нередко устраняют сваркой чугуна полуавтоматом с электродами, имеющими карбидообразующее покрытие.

Технология газовой сварки

Газовую пайкосварку относят к процессам с низкой температурой из-за того, что обычно кромки соединяемых деталей не нагреваются до температур расплавления.

При этом присадочный металл имеет более низкую, чем у основного, температуру расплавления. Пайкосварка представляет собой промежуточный процесс, содержащий и пайку, и сварку.

Он служит пайкой в отношении к соединяемым кромкам чугунного изделия, заполняющей припоем всю их разделку.

До начала пайкосварки изделие разогревается с помощью печи, а для небольших габаритов – в пламени газовой горелки.

Затем подготовленные к обработке кромки обжигают этим пламенем в присутствии кислорода для удаления с их поверхности графита. Подогретые кромки обсыпают флюсом и сваривают.

От действия пламени с флюсами жидкий припой покрывает кромки и заполняет собой пустоты в металле, обеспечивая прочное соединение.

Источник: https://promplace.ru/svarka-metallov-staty/svarka-chuguna-1489.htm

Основы и специфика сварки чугуна

Сварка заняла важное место в чугунолитейном производстве, в основном при ремонте вышедшего из строя оборудования и устранении дефектов чугунных отливок. Но при этом выполнение сварочных работ с чугуном, связано с некоторыми трудностями, потому что, по своему химическому составу чугун засорён различными примесями.

Виды чугуна, используемого в современной промышленности

Чугун делится на 3 вида:

Это белый, серый и ковкий чугун. Каждый вид подразделяется на легированный и нелегированный металл.

Белый чугун – весьма сложный при сварке материал. Он отличается высокой твердостью структуры, которая становится жидкотекучей при сварке. Газосварочные работы с этим металлом возможны только в части исправления дефектов литья и наплавке других деталей.

Серый чугун немного отличается от белого. Серый чугун хорошо поддается всем видам газопламенной обработки и является конструкционным материалом. Определить степень свариваемости серого чугуна можно при помощи несложных действий.

Если деталь имеет черный излом, то работать с такой деталью нельзя. При наличии темно серого излома с крупнозернистыми включениями графита возможно ограниченное проведение сварочных работ.

Светло серый излом говорит о том, что данная деталь отлично поддается газопламенной обработке.

Ковкий чугун относится к тем металлам, которые очень часто встречаются практически во всех подразделениях промышленности. Он отлично подходит к различным методам обработки.

Производится ковкий чугун на основе белого чугуна методом переработки. При этом белый чугун сначала медленно нагревают в течении нескольких суток, затем так же медленно охлаждают.

В основном сварка применяется при ремонте и восстановлении изделий из серого чугуна.

Это объясняется распространенностью серого чугуна и наличием способов его сварки, в том числе и обеспечивающих получение в металле шва чугуна, близкого по свойствам к основному металлу.

Трудность сварки чугуна вызвала появление многочисленных способов сварки чугуна и их разновидностей, но ни один из способов не является вполне удовлетворительным для всех случаев, встречающихся на практике.

Способы сварки чугуна

Сварку чугуна применяют при ремонтно-восстановительных работах и для изготовления сварочных конструкций. Чугун сваривают преимущественно при устранении дефектов литья в чугунных отливках до и после механической обработки, а также при ремонте деталей.

К сварным соединениям чугунных деталей в зависимости от условий эксплуатации предъявляются различные требования – от декоративной заварки наружных дефектов до получения соединений, равнопрочных с основным металлом.

При выборе метода сварки надо учитывать необходимость механической обработки шва и околошовной зоны после сварки, необходимость получения однородности металла шва с металлом свариваемых деталей, требования к плотности сварного шва, а также нагрузки, при которых должны работать свариваемые детали.

Горячую дуговую сварку чугуна применяют в случаях, когда металлом шва должен быть чугун, по своим свойствам приближающийся к свойствам основного металла детали.

Холодную дуговую сварку чугуна выполняют на обработанных поверхностях деталей, когда дефекты литья незначительны и, когда наплавляемый металл не предусмотрен в виде чугуна.

При холодной сварке, детали не подвергают предварительному нагреву.

Способы газовой сварки чугуна

В настоящее время основными видами сварки чугуна являются горячая и холодная сварка. Также выделяется сварка с расплавлением обрабатываемого металла или без расплавления. При расплавлении основной детали присадочный материал и латунные припои не используются.

Горячая газовая сварка чугуна производится при обязательном предварительном прогреве свариваемой детали. При этом необходима жесткая фиксация деталей в специальном каркасе. Это поможет избежать образования избыточного напряжения и образования впоследствии трещин в обработанной детали.

Сварка чугуна производится с использованием специальных флюсов. Они нужны для того, чтобы при попадании в сварочную ванну имели возможность предотвращения окисления обрабатываемой поверхности.

Флюсы также способствуют образованию специальной пленки, надежно защищащй чугун от воздействия газов, образуемых пламенем.

При использовании холодного метода сварки чугуна не требуется предварительный прогрев детали. Применять холодную сварку чугуна допустимо только в тех случаях, когда нет риска возникновения напряжения в структуре металла.

Перед началом сварки при помощи холодного метода в обязательном порядке производится очистка свариваемых поверхностей. При термической обработке кромок производится расплавление металла по свариваемым краям. Расплавленный металл удаляется с поверхности сварочным прутом.

На поверхность сразу же наносится равномерным слоем сварочный флюс.

Технические газы, применяемые при сварке чугуна

Необходимо в этом случае газовую горелку оснащать наконечником, который на один размер больше наконечника для ацетиленовой горелки. Также для газовой сварки чугуна необходим баллон с техническим кислородом.

В противном случае температура в газовой горелке не будет достигать тех значений, которые необходимы для сварки чугуна.

Оборудование и материалы, используемые при сварке чугуна

Для обработки чугуна лучше всего использовать полуавтоматические сварочные автоматы. В частности, такой аппарат должен иметь возможность подачи, как постоянного тока, так и переменного.
Из расходных материалов, применяющихся при организации газопламенной обработки чугуна, выделим следующие. Присадочный чугунный прут используется в основном при горячем виде сварки.

Горячая сварка чугуна

Технологический процесс состоит из механической обработки под сварку, формовки свариваемых деталей, предварительного подогрева, сварки и последующего медленного охлаждения. Подготовка под сварку повреждённого места, заключается в тщательной очистке от грязи.

При сварке сквозных трещин или заварке дефектов, находящихся на краю деталей, необходимо применять графитовые формы, предотвращающие вытекание жидкого металла из сварочной ванны. Формы изготавливают из графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, которая состоит из кварцевого песка, замешанного на жидком стекле.

Сварку выполняют чугунными электродами или порошковой проволокой с присадкой керамического стержня. Подогрев необходим для того, чтобы после сварки происходило равномерное охлаждение всего изделия и не образовывались трещины. Детали нагревают в специальных печах или с помощью индукционных нагревателей.

Для ручной дуговой сварки используют плавящиеся электроды марок ЦЧ-4, ЭВЧ-1, МНЧ-2, ОЗЧ-2 и др. Горячую сварку чугуна выполняют на большой силе сварочного тока без перерывов до конца заварки дефекта при большой сварочной ванне. Так, для сварки электродом диаметром 8мм требуется ток 600А, а диаметром 12мм – ток 1000А.

Во время сварки следует непрерывно поддерживать значительный объём расплавленного металла в сварочной ванне и тщательно перемешивать его концом электрода или присадочного стержня. Для медленного охлаждения заваренные детали засыпают мелким древесным углём или сухим песком.

Полугорячая сварка
Полугорячую сварку чугуна можно осуществлять низкоуглеродистыми стальными электродами с защитно-легирующими покрытиями типа ОММ-5, МР-3, К-5 и У ОНИ-13, стальными электродами со специальным покрытием, чугунными электродами и ацетилено-кислородным пламенем с применением чугунных припадочных прутков. Во время сварки следует непрерывно поддерживать значительный объем расплавленного металла в сварочной ванне и тщательно его перемешивать концом электрода или присадочного стержня. Для замедленного охлаждения заваренные детали засыпают мелким древесным углем или сухим песком.

Холодная сварка чугуна

Сварка чугуна без подогрева изделия применяется шире, чем с подогревом.

На практике используют несколько разновидностей холодной сварки:

стальными, медно-железными, медно-никелевыми, железо-никелевыми, никелевыми и другими электродами. Сварное соединение, полученное холодной сваркой, неоднородно. Оно состоит из наплавленного металла, зон сплавления и термического влияния. Размер зоны сплавления зависит от диаметра электрода (3–6мм – по размеру завариваемого дефекта).

Сварку стальными электродами с защитно-легирующими покрытиями выполняют с V- или X-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного разогрева детали сваривают отдельными участками вразбивку. Длина этих участков сварного шва не должна превышать 100–120мм.

После сварки участкам дают возможность остыть до температуры 60–80оС. Наилучшие результаты получают при сварке электродами с покрытием марки УОНИ-13/45 постоянным током обратной полярности.

Медно-железные электроды применяют для заварки отдельных дефектов или небольших несплошностей, создающих течи на отливках ответственного назначения, в том числе и работающих под давлением. При сварке не следует допускать сильного разогрева свариваемых деталей.

Медно-никелевые электроды применяют главным образом для заварки литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, где местное повышение твёрдости недопустимо.

Сварку выполняют электродами диаметром 1–4мм ниточным швом короткими участками. При этом не следует допускать перегрева детали, для чего рекомендуются перерывы в работе для охлаждения шва.

Наплавленные валики в горячем состоянии следует тщательно проковывать ударами лёгкого молотка.

Положительные свойства электродов заключаются в том, что никель и медь не растворяют углерод и не образуют структур, имеющих высокую твёрдость после нагрева и быстрого охлаждения. Наплавленный металл обладает низкой твёрдостью, хорошо обрабатывается.

Способ сварки чугуна с помощью шпилек применяется для восстановления ответственных изделий, работающих при значительных нагрузках и не требующих обработки после сварки.

Сварка комбинируется с механическим усилением зоны сплавления путём ввёртывания в металл изделия стальных шпилек, которые связывают металл шва и основной металл, разгружая хрупкую закаленную прослойку в зоне сплавления.
Диаметр шпилек составляет 5–16мм.

Максимальное их количество по площади не должно превышать 25% площади излома детали. Высота шпилек над поверхностью металла – не более 5–6мм, глубина ввёртывания–1,5 диаметра шпильки.

СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА

Способ может быть широко использован при сварке деталей из чугуна в различных отраслях народного хозяйства. Цель: повышение качества сварных соединений различных толщин и конфигураций.

Сущность изобретения: подогрев, разделку и оплавление кромок и сварку обеспечивают дугой плавящейся электродной проволоки в среде защитного газа или в комбинированном сочетании с покрытыми штучными электродами, усадку металла в разъемных, нагретых и оплавленных кромках проводят до полной свободной кристаллизации при остывании, снятие напряжений с валиков (отжиг) шва обеспечивают проходом дуги плавящейся электродной проволоки с сохранением геометрии валика, медленное остывание сварного соединения обеспечивают путем поддержания подогрева дугой плавящего электрода на пластине, прилагаемой к зоне шва. Положительный эффект: в способе свариваемость чугуна решена полностью (в том числе у плохосвариваемых чугунов), а также исключают возможность появления долевых трещин в будущем сварном шве, повышают прочность и пластичность в каждом проходе свариваемого валика и сварного соединения в целом, причем используется широко доступный подогрев, разделка и оплавление кромок дугой плавящегося электрода, к тому же применяют только дешевые широкодоступные стальные сварочные материалы и обычное сварочное оборудование, что позволяет вести сварку, приближенную к сварке низкоуглеродистых сталей.

СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА СО СТАЛЬЮ

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к сварке чугунных деталей с деталями из стали. В зоне сварки с зазором 0,15-0,45 мм для получения нахлесточного сварного соединения устанавливают стальную и чугунную детали.

Подают стальную электродную проволоку и осуществляют сварку в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними не менее 3 с.

Сварку ведут в смеси углекислого газа и кислорода при соотношении 83-99% СО2 и 1-17% О2 на токе 90-180 А и напряжении на 0,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока.

После выполнения четырех электрозаклепок зону сварки охлаждают струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С, после чего сварку продолжают. Повышается качество сварного соединения за счет снижения вероятности появления трещин.

Электроды для сварки и наплавки чугуна

К этой группе относятся электроды, предназначенные для устранения с помощью холодной сварки и наплавки дефектов в чугунных отливках, а также электроды, используемые при ремонте вышедшего из строя оборудования и восстановлении изношенных деталей. В ряде случаев электроды могут быть применены при изготовлении сварно-литых конструкций.

сварки и наплавки, выполняемых без предварительного подогрева) характерно проведение процесса с минимальным тепловложением короткими валиками протяженностью 25-60 мм с охлаждением каждого наложенного валика на воздухе до температуры не более 60°С. Иногда рекомендуется проковка каждого валика легким ударом молотка.

Материал подготовлен сайтом завода сварочного оборудования http://svarko.kz

Источник: https://yvision.kz/post/341569