Как сварить чугун электросваркой в домашних условиях

Технология сварки чугуна покрытым электродом с помощью инвертора в домашних условиях

Существует две группы чугунных сплавов: белые и серые сплавы. Первые сварке не поддаются, работать со вторыми можно. Следует учитывать, что повышенное содержание углерода не всегда позволяет получить качественное соединение. Поэтому, если возможно, рекомендуется усилить стыки при помощи шпилек, болтов или хомутов.

Какие электроды выбрать

Для сварки чугуна в России выпускают специальные покрытые электроды:

• ЦЧ-4;
• МНЧ-2;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЧ-3;
• ОЗЧ-4;
• ОЗЧ-6.

Электроды, произведённые в России по лицензии:

Имеются импортные аналоги. Компания UTP также даёт подробные рекомендации по использованию своих материалов:

• UTP GNX-HD – обеспечивают стабильную дугу даже при малом токе, небольшое образование брызг, плавный перенос основного металла, швы не склонны к образованию разломов и трещин, хорошо подвергаются механической обработке. Варить нужно на короткой дуге, не перегревая заготовки. При работе с чугунными сплавами, склонными к подкалке, рекомендуется вести сварку маленькими валиками с последующей проковкой. Сварку в вертикальном и потолочном положениях лучше вести на переменном токе;
• UTP 85 FN – применяют для сварки и наплавки любых (кроме белых) марок чугуна, особенно с шаровыми графитовыми вкраплениями (пример: ВЧ 42-12 – ВЧ 60-2 ) и для соединения этих материалов со сталями и литыми заготовками. Имеет отличные характеристики: во время сварки поддерживается ровная и плавная дуга, высокая скорость производства работ. В результате получается красивый мелкочешуйчатый валик;
• UTP 86 FN – ферро-никелевый электрод с биметаллическим сердечником для сварки чугунных сплавов без подогрева. Используют для соединения и наплавок ряда типов (марок) чугуна: пластинчатого серого GG 10 – GG 40 (СЧ 10 – СЧ 40), высокопрочного (с шаровым графитом) GGG 40 – GGG 70 (ВЧ 42-12 – ВЧ 70-2), ковкого GTS 35 – GTS 65, а также для сварки этих сплавов с иными или сталей с литыми сталями;
• UTP 8 – для сварки «холодным» методом. Применяемость: серые, ковкие, сверхпрочные чугуны. Литые стальные сплавы. Соединение со сталью, медью и медными сплавами. Лучше всего применять для работы за один проход, нанесения (или наплавке) коренного шва при многослойных способах. Также можно заваривать трещины на старых промасленных чугунных деталях при восстановительных и ремонтных работах.

Ряд сварщиков предпочитает использовать для сварки (и наплавок) чугунов обычные электроды по нержавейке, например:

• ЭА-400/10У;
• ЭА-395/9;
• ЦЛ-11;
• ЦТ-15;
• ОЗЛ-6;
• НЖ-13;
• НИИ-48Г.

Но часто также используют УОНИ 13/55. Это самый бюджетный вариант. Иногда стержень предварительно обматывают медной проволокой.

Примерная стоимость электродов УОНИ 13/55 на Яндекс.маркет

В каждом конкретном случае требуется подбирать электроды в зависимости от марки чугуна. Если узнать состав сплава невозможно, то необходимо заварить образец, провести испытания с учётом условий эксплуатации.

Подготовка материалов к сварке

Электроды требуется тщательно просушить. Если в условиях производства для этого используют специальные печи, то в домашней обстановке можно оставить электроды в обычной духовке на несколько (3-4) часов, выставив максимальную температуру.

Чаще всего из чугуна делают литые детали – элементы автомобилей, станков. Лопнувшие элементы нужно предварительно обработать:

1. Промыть от грязи, масла.
2. Просушить.
3. Разделать кромки с помощью болгарки так, чтобы очистить поверхности от графита.
4. Острые кромки притупить зачистным кругом для предотвращения возникновения напряжений по время сварки.

Перед началом рекомендуется обезжирить поверхности ацетоном.

Настройки сварочного аппарата

При настройке аппарата рекомендуется учитывать информацию, указанную производителем электродов на коробках. В таблице на пачке всегда указывается род сварочного тока (переменный или постоянный), положение шва (нижнее, верхнее), величина силы тока.

Обратная полярность – минус – крепится на деталь, прямая – на электрод.

Процесс сварки

Для соединения двух чугунных деталей их нужно сложить на верстаке или сварочном столе, желательно зафиксировать при помощи струбцин, зажимов, специальных приспособлений для уменьшения вероятности появления деформаций. Если же требуется заварить трещину, крепить элементы необязательно. Существует два способа сварки чугуна при помощи покрытого электрода и инвертора.

Горячий способ с предварительным подогревом

Полностью соблюсти технологию сварки в домашних условиях сложно из-за необходимости прогрева деталей до высоких температур. Принцип метода описан в ГОСТ 30430-96:

1. Собирают изделие на прихватки.
2. Свариваемые элементы нагревают до 400-600 градусов.
3. Производят сварку, тщательно перемешивая расплавленный металл. Важно не прерывать процесс до того, как графит не сгорел в сварочной ванне. В конце нужно вывести электрод за пределы стыка и прервать сварку на основном металле.
4. После этого деталь снова нагревают и дают ей медленно остыть.

Для контроля над температурным режимом используют термокарандаши, плавящиеся при определённых температурах (ставят метки на чугуне) или переносные пирометры. Чтобы изделие медленно остыло, его помещают в песок.

При необходимости сварки чугуна в домашних условиях можно нагревать детали при помощи газового резака или горелки.

Холодный способ без подогрева

Универсальный способ подойдёт для применения в полевых условиях – в гараже или на даче. Но для осуществления сварки необходимо использовать соответствующие электроды. Суть процесса:

При появлении дефектов – трещин, свищей, пор – нужно удалить их с применением зачистного круга. Произвести сварку вновь.

Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна. Советы

Разные чугуны свариваются по-разному. Некоторые сплавы соединить невозможно. Типичные ошибки:

1. Слишком большой ток – при сварке металл сильно кипит, после кристаллизации слышны щелчки, появляются трещины на поверхности шва.
2. Высокая скорость сварки – образуются горячие и холодные разломы из-за того, что металл слишком быстро остывает. Часто ошибку допускают при использовании «холодного» способа. Рекомендуется варить небольшими швами с разных сторон, переворачивая деталь.
3. Мало тока – шов плохо формируется, кромки недостаточно проплавляются.

Даже если видимых дефектов не замечено, это не значит, что деталь сварена надёжно. Ответственные соединения нужно проверять: на изгиб, растяжение.

Для получения качественного стыка также используют резьбовые гужоны – стальные стержни с резьбой. Их вкручивают в стыки свариваемых деталей так, чтобы они удерживали обе части. После этого торчащие головки срезают. Важно подготовить детали под сварку заранее, до установки гужонов, затем поставить прихватки и обварить изделие. Гужоны рекомендуется вкрутить таким образом, чтобы будущий сварочный шов как следует соединил их с чугуном.

При заварке трещин применяют метод рассверливания концов разлома. Это предотвращает появление его снова. Нужно отступить от краёв на 5-10 мм, сделать отверстия диаметром 5-6 мм.

Сложность сварки чугуна в домашних условиях заключается в том, что в сплаве повышенное содержание углерода (более 2,14%). После сварки шов получается более пластичным, чем околошовная зона. Из-за этого образуются трещины, разломы. Соблюдение технологии может помочь добиться надёжного соединения. Если «холодным» способом не удаётся получить приемлемый результат, рекомендуется попробовать «горячий» метод.

Как варить чугун электросваркой

Чугун — это особый сплав железа и углерода, который имеет температуру плавления гораздо меньше чем у стали. При всем этом, расплавленный чугун, очень быстро затвердевает, образуя на поверхности крупные поры из-за выделения газов. Вследствие этого, варить чугун электросваркой, непросто, поскольку нужно иметь не только специально предназначенные для этого электроды по чугуну , но и определённые знания.

Что касается электродов для сварки чугуна, то они имеют в составе обмазки особые компоненты, которых нет в рутиловых электродах . В состав электродной обмазки входят такие компоненты, как: термит, ферросилиций, алюминий, жидкое стекло, и, некоторые другие компоненты. Отличной альтернативой электродам для чугуна, являются графитовые электроды. Они позволяют варить чугун электросваркой, точно так же, как угольные и вольфрамовые электроды.

В отличие от сварки стали, сварка чугуна требует особой подготовки поверхности. Подготовка чугуна перед сваркой позволит не допустить появление многих дефектов. О том, как варить чугун электросваркой, будет рассказано в этой статье сайта mmasvarka.ru .

Подготовка чугуна к сварке

Чтобы сварить чугун его нужно должным образом подготовить. Свариваемые поверхности необходимо зачистить наждаком или болгаркой, можно использовать для этого и щетку по металлу. Для заваривания трещин в чугуне, дефектные места, также подвергаются особой подготовке.

В первую очередь, трещины необходимо немного расширить, делается это чаще всего механическим путём (вырубкой металла). Разделка трещин должна быть осуществлена, таким образом, чтобы дефект увеличился в разменах, не менее чем на 5 мм с обеих сторон. Концы трещин после разделки необходимо засверлить, чтобы остановить их дальнейшее распространение.

Электроды для сварки чугуна

Для того чтобы варить чугун электросваркой потребуются следующие виды электродов:

• Для сварки ковкого чугуна — электроды ЦЧ-4, ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 или электроды МНЧ-2;
• Для сварки серого чугуна, применяются электроды ОЗЧ-2, ОЗЧ-4 и ОЗЧ-6, ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, а также электроды МНЧ-2;
• Для сварки высокопрочного чугуна, можно использовать электроды МНЧ-2, ОЗЧ-3 или электроды ОЗЖН.

Варить чугун рекомендуется на малых токах и непрерывно. Сварка чугунных изделий угольными электродами, производится только на постоянных токах прямой полярности.

Как варить чугун электросваркой

Сварка чугуна электродами осуществляется за несколько этапов, включая этап подготовки свариваемых изделий.

Для того чтобы варить чугун в домашних условиях, потребуются следующие инструменты для сварки :

• Сварочный инвертор;
• Электроды, рекомендуется брать электроды не более 3 мм диаметром;
• Болгарка или щетка по металлу;
• Маска сварщика;
• Молоток для удаления шлака и проковки сварного шва.

Как и положено, сначала производится подготовка изделия. На данном этапе чугун зачищается, осуществляется распил трещин и других дефектов.

Затем следует нагревание чугунной детали и её сваривание. На данном этапе очень важно избежать не только перегрева поверхности, но и не допустить её резкого остывания. По этой причине, силу тока для сварки чугуна следует выбирать несколько меньших значений, чем при сварке стали.

Для заваривания трещин в чугуне, как было сказано ранее, вести корневой шов нужно непрерывно, то есть, без колебаний. При всем этом, очень важно не перегревать околошовную зону, поскольку температура выше 80°С, является уже критической. Вследствие этого для заваривания чугуна подходит многопроходная сварка, когда сварочный шов наплавляется за несколько проходов.

Чтобы сварить чугун, сначала необходимо выполнить наплавку металла с краёв фаски, затем, по мере расплавления металла, заполнить им сварочный шов. Обязательно после каждого прохода необходимо не забывать, и делать «по горячему» проковку валика.

Технология сварки чугуна инвертором в домашних условиях

Чугун в бытовых условиях применяют очень часто: начиная с батарей и других элементов сантехники, заканчивая компонентами заборов, запчастями машин, станков, коллекторов, промышленного оборудования. Сложности возникают, когда дело доходит до варки этого металла. Сварка чугуна электродами — задача непростая. Если при обработке других видов стали не требуется особой подготовки, то наварить швы на чугунные детали без навыков невозможно.

Особенности работы с чугуном

Рабочие со стажем определят свариваемость металла всего лишь по единому разрезу. Если структура является мелкодисперсной, а оттенок близок к серому, то такой чугун сваривать намного проще, чем темные крупнозернистые породы. Если говорить о соединении деталей, находящихся длительное время в масле, или тех, что постоянно подвергались окислениям в воде, грунте либо других средах, то такие сварочные материалы не являются подходящими. Следует принимать во внимание, что чугун принадлежит к материалам с ограниченной свариваемостью, и учитывать ряд его особенностей:

• металл относится к жидкотекучим, потому единственным допустимым рабочим положением является нижнее;
• при несоблюдении температурных режимов и перекаливании металла углерод выгорит, образуются поры;
• отсутствие необходимой температуры и минимальная пластичность — главные причины напряжений в местах соединения швов;
• расплавленным чугуном могут создаваться окислы с температурой плавления выше, чем у исходного материала.

Главный недостаток, с которым сталкиваются молодые мастера, — когда детали остывают, в местах сварки образовываются трещинки. Предотвратить такие последствия возможно только при строгом соблюдении технологии холодного сваривания.

Технологии соединения деталей

Существует три широко известные методики соединения чугунных деталей. Речь идет о таких работах:

1. Горячая сварка. Ее считают самой распространенной и правильной. Суть в том, что перед началом использования электрода заготовка должна прогреться до 600 градусов, давая возможность избегать появления соединений с завышенной температурой, перекалок и напряженностей в местах сваривания.
2. Полухолодное сваривание. От первого способа отличается только температурой нагрева. В этом случае температура нагрева изделий не должна превышать 350 градусов.
3. Холодная сварка. Нагрев заготовок исключается, но в пределах технологии есть многочисленные нюансы, без которых нельзя получить шов высокого качества. Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором выполняется именно таким методом.

Как подготовить материал

Чугуну требуется предварительная подготовка перед началом сваривания. Сначала нужные места защищают, используя болгарку с кругом в виде лепестка либо другие подходящие насадки. Верхний слой защищают до уровня не окисленного металла, обезжиривая бензином или растворителем. Если нужно избавиться от трещин, металл чистят, пока не покажутся их окончания, строго в тех точках насверливают отверстия с диаметром 10 мм.

Говоря о том, как сварить чугунные детали, стоит выделить и некоторые особенности подготовительного этапа:

1. Шпильки. Работы могут выполняться как послойно (опорные элементы не задействуются), так и со шпильками. Они полностью стальные. Размеры подпадают под строгий регламент, к примеру, их диаметр не должен занимать более 40% объема чугуна при максимальном расстоянии 6 диаметров и выступлении над основанием в 4−6 мм. На используемое количество влияют только величины соединений, но не более четверти от площади изломов.
2. Проведение разделки кромок. Нельзя допускать острых краев в местах сопряжений металла, их следует сделать сферическими.
3. Нужно пользоваться специальными электродами. Давая ответ на вопрос относительно того, как заварить чугун обычным электродом, нужно отметить, что это практически нереально. Специалисты советуют приобретать присадки, среди компонентов которых хром, медь, никель и другие лигатуры, упрощающие наплавление на чугун аргоном.

Сварочный процесс

После ознакомления с этапом предварительной подготовки сварки чугуна в домашних условиях необходимо должное внимание уделить описанию основных технологических моментов:

• придерживаться обратной полярности при подключении;
• выставлять мощность на минимум для заданной толщины электродов;
• один непрерывный шов может иметь длину до 50 мм;
• необходимо делать частые перерывы для исключения перегрева стали;
• первые и последние слои при многослойной варке обязательно подковывают молотком с незначительным усилием.

Итак, главные моменты рассмотрены, остается понять, как варить чугун инвертором. Есть два способа.

Применение шпилек и многослойности

После завершения фиксации шпилек можно приступать непосредственно к наварке швов полуавтоматом. Вокруг каждой из них послойно кладется металл, из которого и формируются заплатки. Не допускать нагрева свыше 80 градусов можно, придерживаясь шахматного порядка или выполняя действия по очереди с противоположных сторон изделий.

Завершающий момент для такого рода сварочных работ — нанесение верхнего соединительного шва из нержавеющей проволоки, предназначение которого — прочное объединение наваренной стали в пространстве, полученном вокруг шпилек.

Сначала следует убедиться в том, насколько правильно созданы фаски. После этого посредством специального электрода, выдерживая оптимальный температурный режим, начинают аккуратно наплавлять первый слой электросваркой. Он будет главным и определит качество дальнейших работ. Каждый из слоев еще в горячем состоянии должен тщательно проковываться молотком. Когда есть свободный доступ к обратной стороне изделий, то после нанесения первого слоя его нужно перевернуть, наплавить такой же шов, после чего завершить многослойную варку сверху, а потом снизу. После проковки швов поверхность поддается шлифовке.

Как заварить чугун электродом в домашних условиях

Срок службы чугуна вдвое больше чем у стали, однако из-за высокого содержания углерода ремонт обычной электросваркой деталей из этого материала неэффективен. В месте соединения образуются микротрещины, а на шве — поры. В промышленности эта проблема решается специальной подготовкой, которая неприменима для сварки чугуна в домашних условиях. Однако создание прочных соединений возможно и при самостоятельном ремонте с использованием электродов для сварки чугуна.

Особенности сварки чугуна

Установлено что сварку серого чугуна с мелкодисперсной структурой производить проще, чем крупнозернистого металла тёмного оттенка. Детали длительное время контактировавшие с маслом или подвергавшиеся окислению сварке не поддаются. Чугун относится к материалам с ограниченным свариванием, поэтому при работе учитываются его особенности:

• из-за высокой текучести в жидком состоянии сварка осуществляется преимущественно в нижнем положении;
• образование пор в местах выгорания углерода;
• из-за низкой пластичности при нарушении температурного режима возникают внутренние напряжения, создающие трещину на шве;
• при расплавлении в чугуне образуются окислы с температурой плавления выше, чем у него.

Методы сварки

Для создания прочных швов разработаны три способа:

1. Технология горячей сварки сложна, но практически исключает образование трещин. Выполняется с предварительным подогревом до температуры 600 — 650⁰C при последующем медленном охлаждении. На производстве эта процедура выполняется на индукционных установках. Некоторые новички сомневаются можно ли варить чугун этим способом самостоятельно. Это реально, если для нагрева воспользоваться горном, газовой горелкой, паяльной лампой, а для медленного охлаждения горячим песком.
2. Полугорячая сварка аналогична предыдущему способу, но температура нагрева 300 — 350⁰C.
3. Холодную сварку осуществляют специальными электродами без предварительного подогрева деталей. Однако чтобы заварить чугун этим способом необходимо учитывать технологические особенности материала.

Выбор электродов для сварки чугуна

При холодной сварке чаще всего пользуются недорогими электродами ОЧЗ с индексом от 2 до 6. Основой являются медные стержни со специальной обмазкой. Марка МНЧ-2 применяется для наплавки металла, для изготовления стержней применяется сплав, в который добавляется никель, марганец, железо, медь. Эти электроды дефицитны и стоят дорого. К более дешёвым относятся ЦЧ-4 и ОЗЖН-1.

В зависимости от марки электродов и диаметра выбирается сила тока:

При отсутствии заводских делают самодельные электроды, используя медные стержни нужного диаметра. Для покрытия берётся обмазка, сколотая со стальных электродов. Её размельчают, добавляют такой же объём железных опилок и смешивают с жидким стеклом до густоты сметаны.

Стержни зачищаются, обезжириваются и вертикально опускаются в смесь. После неспешного извлечения, чтобы успело стечь лишнее, должен образоваться слой толщиной 1,5 — 2 мм. Установленные вертикально электроды сушат сначала без нагрева, а затем в духовке при 250⁰C.

Чугун можно заваривать обычным электродом после навивки на него медной проволоки диаметром от 0,5 до 2,0 мм. Наматывать начинают с рабочего конца, плотно укладывая витки на обмазку без зазоров между ними. Вес проволоки должен быть в 4 — 5 раз больше массы стального сердечника.

Независимо от того какими электродами варится чугун нужно соблюдать следующие условия:

• сварка ведётся швами длиной 3 — 5 см с перерывами;
• прерывистый режим позволяет избежать недопустимого нагрева участков выше 80⁰C;
• подключение полярности обратное.

Технология сварки чугуна электродом

В зависимости от вида дефектов и возможностей применяются несколько вариантов. Сварку чугуна электродом в домашних условиях осуществляют многослойным способом. С краёв соединяемых толстостенных деталей болгаркой снимаются фаски под углом 45⁰. При заделке трещины её углубляют тонким диском, а на концах просверливают отверстия. Такая подготовка обеспечит лучшее заполнение дефекта расплавленным металлом.

Затем, используя специальный электрод, наплавляется первый слой участками по 3 — 5 см. Сваривать начинают с концов соединения, чтобы получилась ванночка. Если есть возможность, аналогично обрабатывают дефект с обратной стороны детали. Следующие слои, ещё горячие, проковываются молотком с закруглённым бойком.

Поскольку специальные электроды стоят дорого их иногда заменяют обычными. Однако их использование возможно только для наплавления последующих после первого слоёв. Сварка чугуна электродами по стали обходится дешевле, но надёжность такого соединения невысокая. Поэтому не рекомендуется применение в ответственных случаях.

Электродами, сделанными из чугуна, пользуются для устранения изъянов на изделиях после отливки. Для повышения качества применяется полугорячий метод. Для работы возможно использование аппаратов переменного и постоянного тока. Его величина рассчитывается исходя из величины диаметра электрода. На каждый миллиметр добавляется 50 — 60 А.

Чтобы сварить чугун в среде инертного газа неплавящимся электродом необходимы большие денежные и временные затраты, а качество улучшается незначительно. Поэтому такая технология домашними мастерами применяется редко.

Сварка чугуна по шпилькам

Так как заварить чугун с крупнозернистой структурой многослойным способом не всегда удаётся, соединение осуществляется с помощью установки шпилек с резьбой. Их размещают в шахматном порядке по краям соединяемых частей. Размер шпилек выбирается, руководствуясь рекомендациями:

• по диаметру не более 0,3 — 0,4 толщины детали, максимальный — 12 мм;
• вкручиваются на глубину 1,5 своего диаметра, но не больше 0,5 толщины материала;
• длина выступающей над поверхностью части — 0,75 — 1,2 диаметра шпильки.

После установки по периметру шпилек наваривается несколько слоёв металла. Чтобы избежать перегрева наплавку производят попеременно на разных концах. В завершение металл вокруг шпилек соединяется одним или несколькими швами.

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.