Как заварить чугун электросваркой на холодную

Как варить чугун инвертором

Чугун – сплав железа и углерода, который очень плохо варится по причине содержания там второго компонента в объёме от 2% до 6% (сталь имеет тот же химический состав, но углерода в ней до 2% и она прекрасно варится). Учёные и инженеры разработали технологические процессы, которые позволяют производить сварку чугуна при помощи сварочного инверторного аппарата .

Внешний вид сварочного инвертора «Строитель 300Р».

Внутреннее устройство сварочного инвертора «Строитель 300Р».

Ответ на вопрос «как варить чугун инвертором» начнём с рассмотрения ситуаций, в которых возникает необходимость сварки чугунных деталей. И разберёмся: в чём заключается сложность сварки этого сплава.

Необходимость сварки чугуна и в чём её сложность

Ситуации, в которых необходима сварка чугуна, представлены в таблице.

В каких случаях требуется сварка чугуна.

Процесс сварки чугунных деталей осложняется тем, что сваренное соединение (шов) может получиться низкого качества. Вызвано это двумя причинами:

• в районе шва происходит насыщенная закалка металла, который и без того имеет низкую пластичность. В результате этого повышается его хрупкость, приводящая к образованию трещин в процессе усадки сварочного шва;
• на сварочном процессе отрицательно сказывается соединение кислорода и углерода с последующим образованием окиси углерода. Это приводит к тому, что шов становится очень пористым.

Использование инвертора для сварки чугуна помогает решить очень многие проблемы. Сначала давайте разберёмся, какие электроды следует использовать.

Какими электродами можно варить чугун

Особенности сварки деталей из чугуна сварочным инвертором требуют применения преимущественно электродов на базе следующих металлов:

Как осуществляется сварка чугуна этими электродами показано на рисунке.

Порядок заполнения разделки трещин.

Для сварки чугуна инвертором применяются специальные электроды и очень важно их правильно выбрать. Давайте в этом разберёмся.

Электроды марки ЦЧ-4 применяются для:

• горячей и холодной сварки чугуна;
• заделки дефектов;
• ремонтной наплавки.

Эти же электроды используются для сварки стали с чугуном. Они позволяют наплавлять 1…2 слоя на изношенные детали из чугуна, подготавливая их под дальнейшую наплавку другими сварочными электродами.

Технические требования при выполнении сварки инвертором при помощи электродов ЦЧ-4 (далее – требования):

• сварка выполняется в нижнем положении шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-2 применяются для:

• холодной сварки ковкого и серого чугуна;
• устранения дефектов литья и наплавки.

• сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-6 применяются для:

• холодной сварки ковкого и серого чугуна;
• проведения ремонтных работ тонкостенных изделий.

• сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки МНЧ-2 используются для;

• холодной сварки чугуна;
• заваривания дефектов литья;
• наплавки на детали из ковкого, серого и высокой прочности чугуна. Наплавленный металл имеет высокую плотность. Поэтому, обычно такие электроды применяются при ремонте ответственных объектов, требующих высокого качества сварного шва.

• сварка выполняется в вертикальном, нижнем и ограниченно потолочном положениях шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

Параметры сварки чугуна электродами без подогрева.

Электроды марок ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2 используются для сварки высокопрочного и серого чугуна с выполнением многослойной заварки крупных дефектов и наплавлением больших объемов металла. Они обычно используются совместно с электродами марок МНЧ и ОЗЧ: при помощи последних выполняются первый и последний слои шва, а промежуточные – при помощи электродов ОЗЖН.

• сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-4 используются для сварки высокопрочного и серого чугунов. Они дают возможность наплавлять и сваривать последние слои поверхности, обеспечивая при этом износостойкость и высокое качество наплавленного слоя, делая его высокотехнологичным и ударопрочным.

• сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
• процесс осуществляется на обратном токе.

В настоящее время существуют другие модели и разрабатываются новые типы сварочных электродов, которые применяются при сварке чугуна. Качество сварного шва во многом зависит от правильно выбранных инвертора и сварочных электродов.

Подготовка чугунных заготовок к сварке

Вне зависимости от марки используемого сварочного оборудования (инвертора и электродов) и выбранной технологии сварки, подлежащие сварке заготовки должны пройти подготовку. Заключается она в устранении дефектных участков и обработке определённым образом свариваемых кромок.

Варианты разделки кромок.

Дефектные участки заготовки следует разделывать до незапятнанного металла. Кромки следует удалить таким образом, что бы обеспечить максимально комфортные рабочие условия. При обработке используется следующий инструмент:

• переносной наждачный круг;
• шаберы;
• сверла;
• шарошки и т. д.

Можно использовать слесарное зубило и им стесать кромки. Что бы предотвратить отколы при использовании этого инструмента, следует срубать металл тонкими слоями.

При подготовке и разделке дефектных мест следует выполнять следующие требования:

• операция производится исключительно по трещине;
• что бы предотвратить увеличение размеров несквозных трещин при обработке, на расстоянии 10 им от их концов просверливаются отверстия. Их диаметр должен на 1…2 мм превышать ширину трещины;
• разделка сквозных трещин выполняется с одной либо с двух сторон (в зависимости от марки и толщины чугуна);
• заделка пробоины производится следующим образом:
  • сглаживаются края;
  • срубаются при помощи зубила остроугольные выступы;
  • пробоину рекомендуется ремонтировать в следующей последовательности. Наждачным кругом производится зачистка поверхности на расстояние до 30 мм от краев пробоины. Из листовой низкоуглеродистой стали вырезается заплатка. Её размеры должны быть таковы, что бы она перекрывала пробоину примерно на 15…20 мм. С целью снижения напряжений, возникающих в металле в процессе сварки, края заплатки отбортовывают на 30°. Заплатка размещается отбортованной частью к чугуну и приваривается внахлест;
• заделка близко расположенных друг к другу трещин осуществляется заплаткой. Технология аналогична указанной выше по ремонту пробоин.

Способы сварки чугуна

Варить чугун можно разными способами. При выборе метода, чтобы получить положительный результат, важно знать особенности его сварки. Основным критерием при выборе способа сварки является качество получаемого сварного шва.

Существуют два вида сварки чугуна:

Горячий вид сварки применяют на предприятиях, которые имеют возможность нагреть свариваемые изделия из чугуна до необходимой температуры. Этот вид сварки позволяет получать сварные швы высокого качества. Но, далеко не везде есть возможность осуществить такой нагрев, и применяется метод холодной сварки.

Горячая сварка чугуна инвертором

Достоинством горячей сварки является отсутствие риска образования трещин. В процессе сварки следует добиваться равномерного прогрева свариваемых деталей. Наличие большой разницы температур между основным металлом и швом чаще всего приводит к образованию трещин и появлению прочих дефектов.

Приступая к нагреву деталей, их следует надежно закрепить в жестком каркасе (кондукторе). Такая форма заневоливания позволит избавиться от напряжений, которые во время работы могут привести к образованию трещин. Жёсткий каркас можно не использовать в случае применения местного нагрева деталей. Нагрев заготовок, как правило, производят в индукционных нагревательных печах. При необходимости можно использовать следующее оборудование:

• горны;
• паяльные лампы;
• пламенные горелки и т. п.

При необходимости произвести сварку сквозных трещин или устранения дефектов, проявившихся на краях изделия, традиционно применяются графитовые формы. Такая технологическая оснастка позволяют предотвратить вытекание жидкого металла.

Сварка в графитовых формах кронштейна и шестерни.

Формы изготавливаются из графитовых пластинок. Для монтажа отдельных частей в функциональную конструкцию применяется формовочная смесь, состоящая из кварцевого песка и жидкого стекла. Для минимизации риска появления трещин, формы следует подогревать и, в дальнейшем, обеспечивать равномерное охлаждение

Холодная сварка чугуна инвертором

Если потребность в сварке чугуна возникает нечасто, и у вас нет специального нагревательного оборудования, то следует применять технологию холодной сварки. Она осуществляется сварочным инвертором и специальными электродами:

• ОЗЧ-2. Представляет собой медный стержень, покрытый особым составом;
• МНЧ-2. Стержнем является сплав, в состав которого входят:
  • медь;
  • железо;
  • марганец;
  • никель.

Технологичный и качественный сварной шов позволяют получить электроды МНЧ-2. Но у них высокая стоимость, да и найти их, зачастую, не так просто. Значительно дешевле электроды ОЗЧ-2, но качество шва будет несколько хуже.

Для холодной сварки чугуна часто, при использовании инвертора, применяются самодельные электроды. Изготавливаются они следующим образом: на электрод для сварки стали навивается медная или латунная проволока. Диаметр проволоки Ø 1,5…2 мм. Длина проволоки определяется по её массе: у проволоки она должна быть в 4…5 раз больше, чем у стержня. Этот метод проиллюстрирован видеороликом в конце статьи.

Режим холодной сварки чугуна инвертором

Сварка должна производиться в следующем режиме:

• короткая дуга;
• обратный сварочный ток;
• сварку производить с перерывами на остывание металла до температуры Т = +50°С;
• осуществлять сварку небольшими участками длиной 30…50 мм и сразу проковывать.

Где окажут услугу

Компания «Сварка»;

Компания выполняет сварку изделий из чугуна (в том числе и в день обращения).

В заключение, предлагаем посмотреть видеоролик «Сварка чугуна электродом для стали».

Сварка чугуна

Углерод может находиться в чугуне в виде цементита Fe₃C — твердого и хрупкого вещества, обладающего белым цветом, или в структурно-свободном состоянии в виде включений графита. Чугун с большим количеством цементитных структур называют белым (БЧ). Он очень тверд, хрупок и не поддается механической обработке, из-за чего в качестве конструкционного материала применяется ограниченно.

Чугун, в котором большая часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде мелких пластинчатых включений графита, называется серым (по цвету на изломе). Серый чугун (СЧ) легче поддается обработке, обладает хорошими литейными качествами и недорог. Все это определило самое широкое использование серого чугуна в промышленности и быту. Хотя серый чугун и не относится к легкосвариваемым материалам, при соблюдении определенных условий он способен образовать прочное сварное соединение.

Очень важной особенностью, имеющей отношение к свариваемости чугуна, является то, что при быстром охлаждении нагретого свыше 750°С металла, находящийся в нем свободный графит переходит в цементит (чугун превращается из серого в белый, т.е. «отбеливается»). Одновременно в нем образуется закаленная структура с большими внутренними напряжениями, нередко приводящими к трещинам.

Кроме железа и углерода в чугуне имеются и другие элементы — кремний (до 4%), фосфор (до 1,2%), марганец (до 2%), сера (до 0,2%). В специальные чугуны вводятся легирующие компоненты — молибден, хром, никель, ванадий и другие. Все эти элементы по-разному влияют на свариваемость чугуна — чаще отрицательно, чем положительно.

Свариваемость чугуна

• Прежде всего, это высокая склонность материала к образованию трещин, обусловленная его неоднородностью (включениями графита), а также процессами закаливания и отбеливания, происходящими в шве и околошовной зоне во время охлаждения раскаленного металла.
• Выгорание части углерода приводит к образованию пор в металле шва.
• Во время сварки образуются тугоплавкие окислы, имеющие температуру плавления выше, чем у чугуна.
• Высокая жидкотекучесть расплавленного чугуна затрудняет формирование шва (чем больше углерода, тем выше жидкотекучесть).

Все эти причины делают сварку чугуна не только трудной, но в известной мере и непредсказуемой в отношении конечного результата. Особенно в домашних условиях, когда сваривается металл неизвестной марки и, как правило, отсутствует возможность применить оптимальную технологию и необходимые сварочные материалы. Никто из варящих чугун в домашних условиях не может быть застрахован от того, что окончив шов, через несколько секунд не услышит характерные щелчки, которыми обычно сопровождается образование трещин в остывающем металле.

По мнению тех, кому приходилось часто сталкиваться со сваркой чугуна, хуже всего сваривается металл, имеющий на изломе темно-серый или (еще хуже) черный цвет. Это вполне согласуется с теорией, говорящей, что крупные включения графита, передающие чугуну свой черный цвет, крайне отрицательно сказываются на его свариваемости. Чугун с такими включениями оставляет следы графита на руках («мажется»).

Способы сварки чугуна

• без подогрева («холодная» сварка);
• с подогревом («горячая» сварка).

«Холодная» сварка более проста в исполнении, но для получения качественного, прочного шва необходимо применение специальных электродов.

При использовании электродов для стали, металл шва при «холодной» сварке представляет собой высокоуглеродистую закаленную сталь со значительным содержанием кремния, марганца, а иногда серы, фосфора и прочих элементов, которые содержатся в чугуне. Помимо того, что такой шов нельзя обрабатывать режущим инструментом, он еще склонен и к образованию трещин. Быстрое охлаждение металла приводит к тому, что чугун, находящийся в непосредственной близости от шва, приобретает структуру белого чугуна, характеризующуюся хрупкостью и твердостью. Между швом и основным металлом образуется полоска отбеленного чугуна около 1 мм шириной, а за ней располагается широкая полоса закаленного чугуна. В шве могут возникать поры из-за газообразования. Таковы последствия сваривания чугуна стальным электродом без подогрева.

«Горячая» сварка избавлена от многих недостатков «холодной» — особенно тех, которые связанны с закалочными процессами и отбеливанием чугуна. Она имеет различные вариации в зависимости от характера и вида подогрева — общего или местного, горячего (500-600°С), полугорячего (300-400°C) или теплого (150-200°С).

Технология сварки чугуна «горячим» способом заключается в подогреве детали до необходимой температуры, непосредственно перед сваркой и медленном охлаждении металла. Основные требования к подогреву — температура не должна превышать 600-650°С во избежание нежелательных структурных изменений в чугуне, а скорость нагрева должна быть 120-150°С в час. Медленным должно быть и охлаждение, т.к. иначе происходить отбеливание чугуна. Плавного охлаждения добиваются используя различные подходящие способы, — осуществляя поддерживающий подогрев, поместив деталь в горячую печь и охлаждая вместе с ней, или, в крайнем случае, укутав ее каким-нибудь негорючим теплосберегающим материалом.

Подготовка чугуна к сварке

Имеющиеся трещины необходимо засверлить по краям, исключив их развитие, и разделать на всю глубину с достаточным для проварки углом разделки. Трещину можно и не засверливать, но в этом случае нужно позаботиться о том, чтобы ее концы были скруглены, а сама она была вырезана до самого основания.

Зону сварки нужно тщательно очистить от окалины и прочих посторонних включений — с помощью болгарки, наждачной бумаги или металлической щетки. Хорошее качество очистки обеспечивает пескоструйка. Масло удаляют с помощью подходящих растворителей, в случае сильных загрязнений — пламенем горелки.

Холодная сварка с использованием специальных электродов

Медь также не образует соединений с углеродом, но в отличие от никеля она не растворяется в железе, поэтому наплавленный шов получается неоднородными и может включать высокоуглеродистое железо высокой твердости.

Существует много марок специальных электродов для чугуна на основе меди и никеля: железно-никелевых, медно-железных, железно-медно-никелевых. Наиболее распространены следующие отечественные марки:

• медно-железные электроды: ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, представляющие собой медные стержни, покрытые обмазкой, содержащей железный порошок;
• никелевые и железно-никелевые: ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, содержащие до 90 и более процентов никеля;
• железно-медно-никелевые: МНЧ-2.

Специальными электродами можно выполнять не только нижние швы, но и вертикальные. Кроме отечественных есть и импортные электроды для чугуна, качество сварки которыми, разумеется, не уступает качеству сварки электродами российского производства.

Режимы сварки специальными электродами указываются в описании к ним, но в основном они предназначены для работы постоянным током обратной полярности. Общее правило сварки чугуна гласит — нужно стараться как можно меньше проплавлять металл. Поэтому необходимо использовать по возможности небольшой ток, электроды малого диаметра, короткие швы. После наложения каждого шва делается перерыв для охлаждения детали до температуры 50-60°С.

При отсутствии фирменных электродов можно сделать электроды, близкие по характеристикам к маркам ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, самостоятельно. Технология их изготовления такова. Берется медная проволока марки М2 или М3 диаметром 3-5 мм, зачищается наждачной бумагой, обезжиривается и покрывается самодельной обмазкой. Последнюю проще всего приготовить из покрытия обычных стальных электродов (например, для сварки чугуна постоянным током подойдет покрытие электродов марки УОНИ-13/55 или ОЗС-2, а для сварки переменным током — покрытие электродов АНО-4 или АНО-5), соскребя его со стержня, измельчив, смешав в пропорции по массе 1:1 со стальными опилками или железным порошком и добавив в смесь жидкого стекла (силикатного клея) до сметанообразной консистенции. Получившееся покрытие наносят способом окунания электрода, обеспечивая при этом постоянную скорость окунания. Толщина покрытия должна составить 1,5-2 мм. После того как стекут излишки, электроды сушат на воздухе в вертикальном положении, а затем прокаливают при 200-250°С в духовке или на плите. Режим сварки самодельными электродами не отличается от режима работы фирменными.

Сварка чугуна стальными электродами

Из обычных стальных электродов (УОНИ 13/45, АНО-4 и др.) можно изготовить самодельный медно-железный электрод, намотав на него спираль из медной проволоки (нельзя использовать латунную проволоку, т.к. в воздух активно выделяются, ядовитые, цинк и его оксид) диаметром 1,5-2 мм прямо на покрытие. При этом следует исходить из расчета, что масса меди должна в 4-5 раз превосходить массу стального стержня. По свидетельству мастеров, такой электрод обеспечивает приемлемое качество шва. Иногда медную проволоку не наматывают, а используют в качестве присадочного прутка.

Использовать стальные электроды для сварки чугуна целесообразно лишь при заварке небольших повреждений в неответственных деталях. Чтобы добиться более или менее удовлетворительного качества шва, необходимо выполнять те же требования, что и при сварке специальными электродами, направленные на меньшее проплавление металла с целью уменьшения закалочного и отбеливающего эффектов.

Самым эффективным способом повышения качества шва является подогрев детали с медленным охлаждением после сварки. Положительный эффект сказывается даже при сравнительно небольшом нагреве — до 150-200°C.

Из-за повышенной жидкотекучести чугуна сварку нужно производить в нижнем положении шва.

При сварке чугуна стальными электродами общего назначения наиболее слабое место сварного соединения — околошовная зона у границы сплавления. Хрупкость этой зоны и наличие в ней трещин нередко приводят к отслаиванию шва от основного металла. Для увеличения прочности сварного соединения используют стальные шпильки или болты, которые частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения.

Шпильки имеют резьбу, их ввертывают в свариваемые детали. Размеры шпилек обычно зависят от толщины чугуна. Практикой установлены следующие рекомендации: диаметр шпилек 0,3-0,4 толщины детали, но не более 12 мм; глубина ввертывания шпилек 1,5 их диаметра, но не более половины толщины свариваемых деталей; высота выступающей части 0,75-1,2 диаметра шпильки. Шпильки располагают в шахматном порядке на скошенных кромках деталей и в один ряд на поверхности детали с каждой стороны стыка, причем расстояние между ними должно быть равно 4-6 диаметров шпильки.

Выступающие части шпилек обваривают по периметру, постепенно заполняя весь шов. Сначала ведется сварка всех шпилек кольцевыми швами электродами диаметром 3 мм на малых токах, вразброс для избегания сильного местного перегрева. Затем вокруг места их сварки накладывают кольцевые швы до тех пор, пока вся поверхность завариваемого участка не будет покрыта слоем наплавленного металла.

Толщина слоя наплавленного металла должна быть не больше толщины чугуна, так как при большой толщине слоя наплавленного металла могут быть сильные усадочные напряжения влекущие появление трещин.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка чугунными электродами

Качество сварного соединения при холодной сварке чугуна чугунными электродами неоднородно, так как трудно обеспечить такую скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, при которой не было бы отбелки на всем протяжении шва. Этот метод сварки широкого применения не имеет. Лучшие результаты получаются при подогреве детали до 300-400°C, т.е. при полугорячей сварке чугуна.

Проковка швов

Особенно полезной считается проковка при сварке медными и никелевыми электродами. Однако проковка швов имеет нюансы, не зная которых можно вместо усиления ослабить шов. Чтобы обеспечить высокие механические свойства, процесс проковки желательно закапчивать при температуре около 500-800°С. Легкие удары наносятся только по шву, молотком массой 0,6-1,2 кг, имеющим закругленный боек — до изменения рисунка шва. При многослойной сварке проковывается каждый слой за исключением первого (в нем могут возникнуть трещины от удара) и облицовочного.

Технология и особенности сварки чугуна: выбор оборудования

Чугун — сплав железа с углеродом, отличается от сталей содержанием последнего (более 2,14%), а также особенностями кристаллической структуры.

Первоначально, являлся побочным продуктом получения стали, точнее — отходами. Его даже называли «свинским железом».

Со временем, благодаря температуре плавления на 300ºС меньшей чем железа, материал начали использовать для литья. И сегодня чугун важная составляющая современной промышленности. Его используют станкостроители, автомобильная промышленность. Применяют в строительстве, бытовых изделиях.

Виды чугуна и особенности сварки изделий

Чтобы разобраться, как сварить чугун, решить возникающие при этом сложности, нужно знать, что он собой представляет, чем отличается от стали.

Существует два основных вида этого металла:

Первый отличается хрупкостью, которую придают ему включения цементита — карбида железа (Fe3C). Он же дал чугунам этого типа название, окрашивая излом металла белым или светло-серым цветом.

Используют их для переделки на сталь (передельный), получения ковкого чугуна.

Серый получил название от излома темно-серого цвета, с блесками, который придает графит. Возможность получать материал разной степени прочности и пластичности, высокие литьевые качества, сделала его основным сырьем промышленных изделий.

Одновременно, текучесть усложняет сварку чугунных деталей. Металл стремиться вылиться, не образуя шва. Помимо этого, температура дуги приводит к появлению тугоплавких окислов. Графит на стыке выгорает, образуя поры.

На этом проблемы того, как сварить чугун электросваркой не заканчиваются.

При снижении температуры от 750ºС, графит соединяется с железом, образуя цементит. При этом шов из серого становится белым и хрупким.

Методы

Несмотря на сложность процесса, сварка чугунных изделий возможна и распространена. При этом, чаще всего выполняется сварка чугуна с чугуном. К примеру, при монтаже канализационных труб.

Различают две основных технологии:

Отличается предварительным нагревом деталей нагревают. Это делают индукционными и газовыми печами. Для небольших изделий используют горны, газовую горелку, паяльную лампу.

После того, как детали удалось приварить, охлаждают изделие не сразу, выдерживая материал иногда до трех – шести суток.

Сваривание предварительно раскаленного металла позволяет избежать локальных напряжений, перекаливания шва. Процесс технологически сложен, занимает много времени, требует дополнительного оборудования.

Это метод дает менее прочный шов, но быстрее и проще. Используют для холодного метода как газовую, так электросварку. Разумеется, понятие «холодная» достаточно условно. Температуры создаваемые при этом методе ничуть не меньше.

Способ позволяет как варить чугун электросваркой в домашних условиях, так применять его в самых неприспособленных для этого местах: трюмах кораблей, моторных отсеках тяжелой техники и т.п.

Используют его для соединения не ответственных деталей, ремонта небольших повреждений.

Подготовка деталей

Прежде чем перейти к сварке, детали необходимом зачистить до блеска. Выполняют это ручными или механическими щетками со стальным ворсом.

Края трещины, либо соединяемых деталей разделывают, снимая фаску под углом 40-45 градусов, на глубину 0,5-0,7 от их толщины. Трещины прорезают на всю глубину, для полного провара.

Соединяемые края не должны быть острыми. Каверны и раковины рассверливают на всю глубину повреждения.

Чтобы предотвратить дальнейшее распространение трещины, ликвидировать места возникновения напряжений поступают следующим образом.

От места, где разлом заканчивается, отступают 6-7 мм, по направлению его развития и сверлят сквозное отверстие. Сверло используют диаметром порядка 4 мм.

Процесс

После того, как все для сварки чугуна готово, приступают к самой сварке. Работы как по горячей, так холодной технологии производят:

• газовой сваркой;
• плавкими электродами, стержневыми либо проволочными (инвертором либо полуавтоматом с углекислым газом);
• сваркой неплавким электродом, с присадочными стержнями, в том числе в среде инертного газа (аргон, гелий).

Зона шва, или сплавления деталей наиболее «капризная» часть соединения. Распространенный дефект при этом отслаивание наплавленного материала. Избежать его помогает методика сварки по шпилькам.

Их завинчивают в отверстия с нарезанной метрической резьбой. Количество зависит от размера деталей. Правильный диаметр принимается по специальным таблицам.

Сварка ведется инверторными аппаратами, в том числе полуавтоматическими. Последние, за счет охлаждающего эффекта углекислоты дают качественное соединение

При сварке сначала обваривается каждая шпилька, затем заполняются пространство между ними.

Подобным способом удается справиться даже со столь сложной задачей, как заварка чугунного блока двигателя электросваркой.

Газовая

Нагрев газовой горелкой выполняют медленно для того, чтобы при доведении стыка до жидкого состояния графит успел растворится в жидкой ванне. Его выгорание и выдувание приведет к отбеливанию, а значит повышения хрупкости стыка.

Горелку держат на большем расстоянии, чем при сварке сталей, чтобы получить равномерный прогрев по возможности большей поверхности.

Для поглощения выделяющейся окиси углерода (угарный газ) используют специальные флюсы. Самый простой — плавленая бура (гидрат тетрабората натрия).

Для присадки используют сварочные прутки из чугуна. По мере расплавления их вводят в свариваемую зону, распределяя колебательными или спиральными движениями.

При работе с легированными чугунами, в состав присадок вводят аналогичные добавки (из простых — нержавейка).

Холодная

Поскольку при холодной сварке неизбежно отбеливание металла в месте стыка, качественное соединение, аналогичное горячему способу, получить нельзя. Тем не менее, ряд методов дает прочность достаточную для большинства случаев.

Чтобы решить задачу как заварить чугун обычным электродом в домашних условиях, воспользуйтесь простым способом. Намотайте на его стержень медную проволоку, толщиной не менее миллиметра, виток к витку. После чего варите на минимально возможном токе.

Прочность подобного стыка невысока, поэтому на производстве используют специальные электроды.

Они представляют собой стержень, имеющий покрытие из двух или трех слоев. Первый состоит из легирующих добавок, графита, различных присадок. Второй и третий содержат флюсы, обеспечивающие защитное газообразование, а также шлаковое покрытие.

При соединения полуавтоматами используют проволоку, создающую шов с высоким содержанием серого чугуна. Защитная среда образуется подачей углекислоты.

Горячая и полугорячая

Способ включает в себя три стадии:

1. Нагрев свариваемых деталей и заготовок до температуры 600÷650ºС.
2. Сварку с использованием специальных электродов.
3. Постепенное охлаждение готового изделия.

Там, где горячая сварка является частью промышленной технологии (к примеру, изготовление сварных картеров двигателей), нагрев выполняют в специальных тоннельных печах.

Чтобы заготовки не остывали, их укрывают специальными асбестовыми полотнами.

Работу ведут на большом токе, не прерываясь. При работе с крупногабаритными изделиями сварщики сменяют друг друга.

Одним из вариантов является сварка угольным электродом, в том числе автоматическая. Присадка вводится порошковой проволокой, куда включены все необходимые легирующие добавки и флюсы.

Методом горячей сварки удается получить соединения по прочности равноценные цельному металлу.

Полугорячий вид соединения считают промежуточным между горячей и холодной. Детали нагревают, но до температуры всего 300÷350ºС. При этом, уменьшаются напряжения металла,

Многослойная

Сварку чугуна можно вести электродами для обычных углеродистых сталей, укладывая металл в несколько слоев. Первый благодаря быстрому охлаждению окажется наиболее хрупким и твердым.

Во втором, количество основного металла еще более снизится. При этом закалка его будет по-прежнему давать высокий риск трещинообразования.

В третьем и последующих слоях содержание углерода будет снижаться, а пластичность возрастать.

При этом прочность шва невелика и рекомендовать подобный метод можно для соединений носящих скорее декоративных характер.

Электроды и проволока

Метало-порошковая проволока представляет собой слой флюса, «обернутого» в металл. Различные ее типы применяют как для горячего, так и для холодного процесса. Обозначается она аббревиатурой ППЧ-1 (проволока порошковая для чугуна), ППЧ-2 и т.д.

Для сваривания деталей с помощью полуавтоматов используют проволоку типа ESAB OK Nicore 55. Работать ей можно лишь в аргоновой среде. Применяется для ковких и высокопрочных чугунов, позволяя получить прочный, легкообрабатываемый шов.

Для электродной сварки используют электроды типа ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки и покрытием из шлакообразующей смеси флюса. Кроме них существуют и другие виды, в частности ОЗЧ, ОЗЖН и т.д.

Какими электродами варить чугун решают в каждом конкретном случае, в зависимости от условий, марки металла, необходимой прочности, и т.п.

Как делать шов?

Процесс сварки чугуна, в связи с его высокой текучестью производится как правило в нижнем положении свариваемых деталей. Исключение — использование специальных электродов.

Поэтому, при необходимости выполнения с нескольких сторон изделие приходится кантовать. Чтобы при этом не происходило разрушение уже выполненного шва, детали помещают в общий каркас, не дающий им сдвигаться.

При значительной толщине изделий, выполнить их соединение либо заварить трещину с одного раза невозможно. В таких случаях первый шов кладут непосредственно по разрезу. Затем, отступив вправо и влево, с промежутком укладывают еще два шва. После чего заполняют расстояние между ними.

Если стык не заполнен операцию повторяют, накладывая еще один слой, и так далее.

Чтобы снизить перегрев деталей, шов по чугуну ведут отдельными отрезками.

Чем резать?

Кислородная газовая резка эффективная для железа, по чугуну не дает эффекта по ряду причин. В частности, из-за образования тугоплавких окисных пленок.

Проще всего использовать обычные механические приспособления, наподобие болгарки, однако производительность их оставляет желать лучшего. Применяют их как правило в бытовых условиях.

Наилучший результат дает метод воздушно-дуговой и плазменно-дуговой резки. На сегодня эти методы чаще всего используют на производстве.

Техника безопасности

Безопасность производства при сварке чугунных изделий регламентируется общими «Правилами по охране труда при выполнении газосварочных и электросварочных работ».

В частности, место проведения работ должно быть оборудовано устройством по удалению продуктов сгорания.

Кроме того, при выделении при значительного количество опасных газов работа производится с использованием шлангового противогаза.

Варим чугун электродом

В случае протечки автомобильного коллектора или трещины в трубе из чугуна обращаются за помощью к сварщику. Но в отличие от низкоуглеродистых сталей, чугун сваривается гораздо хуже. Частыми дефектами выступают поры на поверхности шва, а после проведения сварочных работ можно услышать потрескивание изделия, которое свидетельствует об образовании микротрещин в околошовной зоне. В промышленных условиях этот металл, с высоким содержание углерода, соединяют с предварительной подготовкой изделия, подогревая материал индукционными токами, и обеспечивая его плавное остывание. Но как решить проблему в быту? Сварка чугуна электродом в домашних условиях осуществляется обычным инвертором. Получить качественное соединение возможно, правильно подготовив поверхность изделия и верно выбрав режимы сварки.

Как варить чугун дома

В домашних условиях сваривать чугун можно инвертором или трансформатором, работа которого дополнена преобразователем, выдающем на держатель постоянный ток. Это содействует качественному проплавлению основного металла, и уменьшает брызги при горении дуги.

Сварочный процесс, выполняемый в гараже или во дворе, можно провести двумя способами. Если требуется заварить трещину в коллекторе или устранить раковину на изделии, то можно воспользоваться холодным методом. Это означает проведение сварочных работ без предварительного подогрева металла. Дефектное место очищается от окислов и грязи. Если трещина узкая (менее 1 мм ширины), то необходимо запилить ее тонким диском болгарки. Это позволит глубже затечь расплавленному металлу, и усилит структуру шва. Холодный метод применяется на не ответственных соединениях, которые после восстановления не будут испытывать серьезных нагрузок.

В случае ремонтных работ на чугунных шестеренках, где откололся зуб и требуется его наплавка, или при сваривании между собой двух отдельных чугунных деталей, необходим предварительный подогрев изделия до 350 градусов. Этот метод сварки чугуна называется полугорячим. Свариваемый элемент можно положить в горн с жаром от твердого топлива. Через 20 минут можно его извлечь и начинать сварочные работы.

Альтернативным способом разогрева может послужить паяльная лампа (на керосине), или горелка с пропан-кислородным пламенем. Предварительный подогрев изделия поможет сгладить перепад температур между материалом и расплавленным присадочным металлом. Это минимизирует последующее появление трещин, и предотвратит образование цементитов, затрудняющих последующую шлифовку шва. Данный метод используют в тех случаях, когда требуется качественное соединение, способное переносить нагрузки при эксплуатации.

Для получения максимального эффекта от подогрева, необходимо обеспечить и плавное остывание изделия после сварки. В домашних условиях чугунную деталь можно засыпать золой от печи или сухим песком. Пользоваться конструкцией следует только после полного остывания.

Какие выбрать электроды

Для сваривания чугуна инвертором требуются специальные электроды, состав проволоки которых будет хорошо взаимодействовать с основным металлом, и препятствовать выделению углерода и образованию пор. В этом отношении отлично зарекомендовали себя следующие марки:

В их состав добавляется никель и медь, что препятствует высвобождению углерода. Дополнительно, растяжимые свойства этих примесей содействуют более прочному шву, способному переносить нагрузки на разрыв и излом.

Если нет возможности приобрести электроды для сварки чугуна, а ремонтные работы ждать не могут, то их можно изготовить самостоятельно. Для этого, на обычные электроды (Э-46, АНО-21) наматывают медную проволоку. Витки укладывают плотно друг ко другу одним слоем. Начинать намотку необходимо от конца электрода, который будет гореть. Диаметр медной проволоки значения не имеет, и может составлять от 0,5 до 1,0 мм. При горении электрической дуги плавится стержень самого электрода и намотанная медь, а обмазка электрода будет защищать сварочную ванну от внешней среды.

Настройки аппарата

Чтобы качественно заварить изделие из чугуна дома, требуется правильно установить настройки на сварочном аппарате. В зависимости от марки электрода и его диаметра, сила тока на инверторе выставляется по таблице ниже: