Как варить чугун инвертором электродами по чугуну?

Как варить чугун инвертором электродами по чугуну?

• > Главная
• > Полезная информация
  • > Стоимость сварки чугуна
  • > Несколько слов о чугуне
  • > «Умелая» сварка чугуна. Как не надо варить
  • > Народная сварка чугуна. Фотогалерея.
  • > Сварка чугуна аргоном или Перлы интернета
• > Наши работы
  • > Ремонт размороженного водяного насоса
  • > Ремонт блока двигателя МВ
  • > Ремонт корпуса КПП
  • > ремонт чугунных выпускных коллекторов
  • > Ремонт головок блоков цилиндров (ГБЦ)
  • > Ремонт медных теплообменников и испарителей
  • > Ремонт блоков цилиндров двигателя
  • > Ремонт передней крышки двигателя грузового автомобиля Вольво
  • > Ремонт тисков
  • > Ремонт магниевых крышек мотоциклов
  • > Наплавка постелей коленвала
  • > восстановление посадочных мест в балках мостов наплавкой
• > Наши услуги
  • > Ремонт изделий из чугуна. Сварка чугуна.
  • > Сварка (пайка) меди, бронзы. Ремонт медных и бронзовых изделий.
  • > Износостойкая и упрочняющая наплавка
  • > Ремонт улиток различных центробежных насосов. Комплексная защита от износа.
  • > Сварка алюминия. Ремонт алюминиевых изделий.
  • > Ремонтная сварка рессор
  • > Сварка магния. Ремонт изделий из магниевых сплавов
• > Цены
  • > Специальные предложения
• > Гарантия
• > Связаться с нами

прием заказов и консультация

Viber ( WhatsApp) +375296220572

Прием заказов в ремонт и выдача из ремонта

Перед выездом к нам — позвоните по телефонам, указанным выше.

Прием заказов и получение их из ремонта по срочному либо для иногородних возможны в другое удобное время по предварительному обоюдному согласованию

Умельцы сваривают чугун электродами, предназначенными для сварки сталей. Зачем использовать дорогостоящие марки для сварки чугуна?

При выходе из строя чугунной детали встает вопрос — как и чем варить чугун. Сварка чугуна марками электродов и других расходных материалов для сталей – взамен электродов по чугуну наиболее доступный (и изначально вроде недорогой) способ сварки. Зачастую можно услышать истории о том, что кому-то заварили чугунную деталь обычным электродом (например МР-3) либо полуавтоматом простой проволокой, которой варят сталь , либо народные рецепты – медной проволокой в аргоне, нихромовой проволокой, электродом по нержавейке обмотанном медным проводом и т.п. Однако в подавляющем большинстве случаев такая сварка дает очень низкое качество сварного соединения (а то и вообще приводит в негодность ремонтируемое изделие) и, как правило, сиюминутную выгоду. А Вам хочется чтобы над Вашим изделием провели эксперимент по сварке сомнительного качества? Тогда специально для Вас мы подготовили эти фото по «качественной» сварке чугуна «грамотными» специалистами по «прогрессивным» технологиям . Фотогалерея будет постоянно обновляться.

Почему столь доступный метод не приветствуется специалистами, очевидно из приведенных ниже фактов.

1. Вследствие местного неравномерного нагрева металла возникают сварочные напряжения, которые в связи с очень незначительной пластичностью чугуна приводят к образованию трещин в шве и околошовной зоне. Наличие отбеленных участков, имеющих большую плотность (7,4 . 7,7 г/см3), чем серый чугун (6,9 . 7,3 г/см3), создает дополнительные структурные напряжения, способствующие трещинообразованию.
2. Быстрое охлаждение, имеющее место при холодной сварке, приводит к значительному повышению твердости наплавленного металла и металла зоны термического влияния, где чугун приобретает структуру белого чугуна, характеризующегося высокой твердостью и хрупкостью. Места сварки невозможно обработать режущим инструментом.
3. При сварке чугуна электродами для стали сварочная ванна кипит и происходит повышенное газообразование которое продолжается и на стадии кристаллизации. Это приводит к непровару и порам в сварочном шве – сварочный шов выглядит как пористый шоколад. Ни о какой прочности и плотности и однородности шва речь не идет
4. Повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и формирование шва. Практически невозможна сварка в положениях, отличных от нижнего.
5. Наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны способствует образованию на ее поверхности тугоплавких окислов, приводящих к образованию непроваров.
6. В отличие от сварки электродами по чугуну прочность металла, наплавленного стальными марками, примерно в два раза выше прочности чугуна. Поэтому толщина наплавленного металла должна составлять примерно 50% от толщины стенки детали в месте сварки. Излишнее количество наплавленного металла нежелательно, так как при этом увеличиваются усадочные напряжения и появляется опасность образования трещин.
7. Из-за отсутствия в электродах графитизаторов, кислородсодержащих элементов, пластификаторов сварочные швы выполненные электродами для обычной стали не обладают структурой серого чугуна, науглерожены (хрупкие), непластичные (при остывании их рвет либо деформирует деталь)

Если оценить необходимые трудозатраты по подготовке к сварке и низкую вероятность получения качественного соединения, станет очевидным тот факт, что следует выбирать более дорогостоящую, но более эффективную услугу по сварке чугуна специальными электродами.

Если Вас не убедили наши аргументы – это Ваше право произвести ряд экспериментов над Вашим вышедшим из строя изделием. Может быть именно Вам и повезет и сваренное неизвестно чем (либо не тем, чем надо) Ваше изделие будет служить еще очень долго (попав в тот заветный 1% исключения из общего правила). Но если у вас нет желания ставить сомнительные эксперименты – обращайтесь к нам и мы постараемся в кратчайшие сроки помочь Вам с ремонтом и реставрацией чугунных деталей.

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. Сварка инвертором

Чугун в быту применяется повсеместно, начиная от батарей и других сантехнических элементов, заканчивая конструкциями заборов, деталями автомобилей и станочного оборудования. Трудности начинаются, когда речь заходит о сварке этого металла. Сварка чугуна электродом в домашних условиях – работа не из легких. Если с обычными сталями можно работать без особо тщательной подготовки, то просто наварить шов на чугунную деталь, без предварительной подготовки, очень сложно. Несоблюдение основных технологий может привести к перекалке металла, а значит повышению хрупкости и другим проблемам. Давайте разберем как заварить чугун дома, с помощью инвертора.

Особенности сварки чугуна, виды чугуна

Опытные сварщики могут определить свариваемость чугуна всего по раз
резу. Считается, что если структура металла мелкодисперсная и приближенная к серому цвету, то такой чугун можно сварить намного легче, чем крупнозернистый металл темных оттенков. Если мы говорим про сварку деталей, которые находились в масляной среде или были подвержены регулярному окислению в водной среде, грунте или других подобных условиях, то такой сварочный материал не подойдет.Так, как чугун – метал с ограниченно свариваемый материал, то стоит принять во внимание следующие его особенности:

• Металл – жидкотекучий, поэтому основное и единственно верное сварное положение – нижнее.
• Если не соблюдать температурные режимы и перекалывать металл, то при выгорании углерода будут образовываться поры.
• Низкая пластичность и несоблюдение температурных режимов – основные причины возникновения напряжения, в местах сварных соединений.
• Расплавленный чугун может создавать окислы, которые будут иметь более высокую температуру плавления, чем исходный металл.

Главная проблема, с которой вы можете столкнуться – образование трещин в местах сваривания при остывании детали.

Решить это можно только если полностью соблюдать технологию, в нашем случае – холодной сварки.

Методы сварки чугуна

Существует три способа сварить чугун:

1. Горячая сварка. Основной и наиболее правильный метод. Он заключается в том, что перед работой электродом, заготовку прогревают до 600 – 650 градусов. Это позволяет избежать образования соединений с повышенной температурой плавления, перекалки и напряженности метала в месте соединения. Нагрев осуществляется в печах, газовыми или другими горелками. Для домашних условий такой метод подходит с натяжкой, ведь помимо нагревающего прибора, нужно знать в какие моменты можно работать в месте сварного соединения, как остудить металл и много других нюансов.
2. Полугорячая сварка. Практически ничем не отличается от предыдущего способа, за исключением температуры нагрева. Здесь изделие прогревают до 300 – 350 градусов.
3. Холодная сварка. Способ – не предусматривает нагрев заготовки, но в его основе лежит множество других технологических моментов, несоблюдение которых приведет к невозможности выполнить качественный шов. Сварка чугуна в домашних условиях электродом осуществляется именно таким образом.

Подготовка чугуна для сварки инвертором холодным методом

Прежде, чем сваривать чугун, его нужно подготовить. Сперва нужное место зачищается болгаркой с лепестковым кругом или другой подходящей насадкой. После зачистки верхнего слоя до не окисленного металла нужно провести обязательное обезжиривание бензином или любым другим растворителем. Если вы решили заделать трещину, то металл нужно расчистить до ее окончания, и в этом месте засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Отдельно стоит поговорить про следующие особенности подготовки:

1. Шпильки. Дуговая сварка чугуна может осуществляется как послойно без применения опорных элементов, так и с
использованием шпилек. Шпильки состоят из стали. Их размеры строго регламентируются, так например диаметр не должен превышать 40% от толщины чугуна. Выступ шпильки над металлом ограничен 4-6 мм, а расстояние между шпильками не должно быть больше, чем 6 диаметров. Количество зависит только от размеров соединения, но не больше 25% от площади излома

2. Разделка кромок.

Обратите внимание! Кромки не должны иметь острый срез в месте соединения двух частей метала, оптимальная форма – сферическая.

3. Электроды должны быть специальными. Заваривать такой металл обычными электродами по стали практически невозможно, поэтому стоит приобрести электрод с добавлением меди, хрома, никеля и других лигатур, способствующих наплавлению на прихотливый чугун.

Процесс сварки

В предыдущем пункте мы разобрали предварительную подготовку, а перед началом сваривания нужно рассмотреть основные технологичные моменты:

• Полярность подключения – обратная;
• Мощность сварочного аппарата – минимальная, для данной толщины электрода;
• Длина одного непрерывного сварочного шва не должна превышать 30 – 50 мм;
• Нужно исключить перегрев металла, за счет частых перерывов;
• Первый и последний слой многослойных проковываются молотком с минимальным усилием.

Определиться с режимом сварки поможет приведенная ниже таблица:

Основные предварительные моменты мы рассмотрели, остался основной вопрос: «Как варить чугун электросваркой?». Здесь есть два способа: по шпилькам или послойно. Давайте разберем отдельно каждый из вариантов.

Сварка чугуна инвертором по шпилькам

После установки шпилек можно начинать наваривать шов. Вокруг каждой шпильки слой за слоем кладется металл, который и формирует заплатку. Не допустить нагрева свыше 80 градусов можно если выполнять работу в шахматном порядке или поочередно в противоположных концах. Завершающим моментом при таким виде сварки является соединительный шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

Многослойная сварка

Для начала нужно убедиться в правильности создания фасок. Затем специальным электродом, с соблюдением температурного режима начинаем наплавлять первый слой. Он является основным и задаст успех дальнейшей работы. Каждый слой, еще на горячую, нужно проковывать молотком. Если есть доступ к обратной стороне детали, то после первого слоя с одной стороны следует перевернуть изделие и наплавить аналогичный шов на его обратной стороне и уже потом приступать к завершению многослойной сварки верхней, а затем нижней части.

Наплавку нужно обязательно выполнять с краев, и создавать постепенно множество слоев. Главное, не забывать проковывать каждый слой. Если не знаете как проверить температуру детали, то примените технику вразброс. Она заключается в формировании шва поочередно в разных местах соединения. Когда сварной шов будет полностью готов, поверхность наплавленная на чугун, необходимо отшлифовать.

Если вы столкнулись с необходимостью сварить чугун и у вас есть только инвертор, то в домашних условиях можно заделать трещины или наложить заплатки на ненесущие элементы конструкции. Практически все необходимое у вас уже будет, это маска, защитные рукавицы и одежда. Придется докупить только специальные чугунные электроды, или сделать их самостоятельно. В этой статье описано два способа, как сварить чугун дома. Какой из них вам больше подходит – решайте сами. Но запомните – когда возникает потребность восстановить изделие предполагающее сильные нагрузки, то лучше обратиться к профессионалам.

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:

Сварка чугуна

— образование трещин в околошовных зонах в процессе сварки и при охлаждении после сварки. Причина — низкие пластические свойства и возникновение в процессе сварки больших внутренних напряжений;
— при сварке наблюдается выгорание кремния, сопровождающееся появлением отбеленных зон в металле шва и в основном металле, прилегающем к шву. Высокая твердость этих зон затрудняет последующую механическую обработку и, кроме того, приводит к образованию трещин;
— чугун при нагреве очень быстро переходит из твердого состояния в жидкое, и наоборот. Это свойство чугуна почти исключает его сварку в потолочном положении и затрудняет в других положениях;
— интенсивное выгорание углерода делает сварной шов пористым. На образование пористости также влияет быстрый переход чугуна из жидкого состояния в твердое, при котором газы не успевают удалиться из сварочной ванны;
— при сварке происходит окисление кремния, окислы кремния имеют температуру плавления выше, чем свариваемый металл, вследствие чего процесс сварки затрудняется;
— чугунные изделия имеют разнообразный химический состав и структуру. Разнообразие химического состава и структуры иногда может наблюдаться в различных участках одного и того же изделия. Это происходит в результате того, что более тонкие части чугунных отливок остывают быстрее и в них наблюдается частичный отбел, а более толстые части остывают медленнее и имеют структуру серого чугуна. Наиболее плохо сваривается чугун с крупнозернистой структурой. Чугун с мелкозернистой структурой сваривается значительно лучше. На структуру чугуна влияет в основном его химический состав.

СПОСОБЫ СВАРКИ ЧУГУНА

1. Диаметр шпилек в зависимости от толщины свариваемых чугунных дета­лей (см. рис. 2), мм

Толщина
сваривае­мого
ме­талла

Диаметр шпильки

Расстояние меж­ду шпильками, (см. рис. 2)

Шпильки располагают в шах­матном порядке (рис. 2). Они могут быть разных диаметров в за­висимости от толщины свариваемых деталей, при толщине сваривае­мых деталей до 10 мм диаметр шпилек не должен превышать 6 мм. При большей толщине свариваемых деталей диаметр шпилек ориентировочно выбирают по табл. 1. При этом в разделку уста­навливают шпильки большего диаметра, а около разделки ставят шпильки меньшего диаметра, как показано на рис. 2. Высота возвышения шпилек над поверхностью свариваемого металла должна быть 0,5-1,0 диаметра шпильки. Перед сваркой шпильки плотно ввертывают в тело свариваемого металла. Глубина посадки шпилек должна составлять 1-2 диаметра шпильки. Разделка кромок может быть V- и Х-образная. Наиболее часто применяют V-образную разделку на половину толщины свариваемого металла. Подготовлен­ный под сварку с ввернутыми шпильками металл должен быть очишен от грязи, масла, влаги и литейной корки.
Сварку выполняют на постоянном или переменном токе с ис­пользованием электродов с защитно-легирующими покрытиями типов Э42, Э42А, Э50 и Э50А. При толщине металла до 5 мм диаметр электрода берут 3 — 4 мм, при толщине 5-10 мм диаметр электрода 4-5 мм. Ориентировочный режим сварки следующий:

В процессе сварки вначале обваривают шпильки кольцевыми швами, затем заполняют участки между обваренными шпильками. После этого заплавляют уже всю разделку. При выполнении всех перечисленных операций сварку нужно вести короткими участками по 100-150 мм, чтобы не разогревать сильно изделие. Во избежа­ние коробления количество наплавленного металла должно быть минимальным, тонкостенные изделия реко­мендуется перед сваркой закреплять.

Стальными электродами со специальным покрытием сваривают изделия несложной формы, средних размеров и массы, с толшиной стенок до 15 мм, работающие при незначительных стати­ ческих и ударных нагрузках. Сварное соединение неодногодно по структуре, однако металл сварного шва по составу и свойствам достаточно близок к серому чугуну. При правильном и достаточно тщательном выполнении сварки можно получить плотное соединение, поддающееся обработке режущим инструментом. Этот метод сварки пригоден для заварки литейных дефектов с небольшим объемом наплавки.
Существуют несколько составов специальных покрытий электро­дов. Эти покрытия в основном состоят из графита, ферросилиция и меди. В зависимости от процентного содержания тех или иных компонентов в электродном покрытии можно получить различный химический состав наплавленного металла. Важную роль в составе покрытия играет ферросилиций, который как графитизатор способ­ствует получению серого чугуна. Стальные электроды со специаль­ными покрытиями имеют стальной стержень из низкоуглеродистой сварочной проволоки Св-08 или Св-08А. Составы наиболее распро­страненных специальных покрытий приведены в табл. 2. Режимы сварки берут такие же, как и при сварке чугуна обычными сталь­ными электродами. Сварку чугунными электродами в холодном состоянии в боль­шинстве случаев применяют для исправления дефектов чугунного литья — мелких литейных пор, рыхлостей, раковин и трещин. Металл сварного шва можно получить близким по химическому составу к основному металлу, однако в металле сварного шва и прилежащих к нему зонах наблюдается отбел, что затрудняет последую­щую механическую обработку.

2. Составы специальных покрытий стальных электродов для сварки чугуна, %

Сварка чугуна электродами: особенности технологии и условия

Сваривать чугунные детали электросваркой можно как на специальном оборудовании, так и в домашних условиях. Предлагаем изучить правила подготовки деталей к свариванию, выбор метода и технику выполнения сварного шва с использованием обычного MMA-инвертора.

• Чугун: особенности материала и работы с ним
• Какой инвертор использовать
• Правила подготовки детали
• Использование специальных электродов
• Применение присадочной проволоки
• Режимы сварки, токи, техника работы

Чугун: особенности материала и работы с ним

Чугун — это расплав железа, к которому в процессе остывания был добавлен в больших количествах углерод. Из-за концентраций углерода выше предельной растворимости образованный сплав отличается высокой твёрдостью, но малой однородностью. По структуре своей чугун пористый, его кристаллическая решётка нарушена крупными вкраплениями углерода, из-за чего межатомные связи характеризуются малым пределом упругой деформации.

Из-за того что структура металла разбавлена крупными вкраплениями графита, чугун плохо поддаётся свариванию: в местах нарушения кристаллической решётки образуются местные напряжения и изделие становится особо хрупким. Для сваривания чугуна необходим тщательно подобранный набор присадок, обеспечивающий:

• хорошую смешиваемость шва с остальной толщей металла;
• как можно меньшую разницу в температурной усадке;
• минимальную из возможных толщину шва;
• высокий показатель равнопрочности.

Варить чугун электродом сложно ещё и по той причине, что разновидностей этого металла много. В то же время на большинство изделий не имеется конструкторской документации, и достоверно определить состав сплава не представляется возможным. Поэтому сорт чугуна определяют на глаз по цвету излома и затем подбирают электроды и режимы сварки, максимально близкие к оптимальным. В домашних условиях сварка чугуна почти всегда лотерея и широкое поле для экспериментов для достижения наилучшего результата.

Какой инвертор использовать

Детали чугунного литья обычно имеют внушительную толщину, и прогреть их вглубь без ощутимого расширения зоны прогрева — достаточно трудная задача. Оптимальный вариант — варить короткими прихватками в импульсном режиме, давая детали время на остывание.

В подобном режиме будет эффективно работать далеко не каждый инвертор. Наиболее пригодны для этих целей современные аппараты с улучшенным розжигом и форсажем дуги, мощной системой охлаждения. Токи при сварке чугуна повышенные из-за дополнительной проводимости обмотки и обмазки электродов. Потолок токового диапазона должен быть около 200–250 А при продолжительности включения на максимальной нагрузке не менее 50%.

Вообще чем более совершенная схема управления сварочным током используется, тем лучше. При сварке чугуна требуется быстрый розжиг, равномерное горение и быстрое прерывание дуги без образования высокотемпературного очага. При этом специальных режимов для чугуна ни один из бытовых и даже профессиональных автоматов не имеет.

Профессиональное оборудование от FoxWeld или KEMPPI справится с задачей без проблем. Из бюджетных вариантов можно рекомендовать инверторы таких производителей как Aurora и Tesla стоимостью от 10 000 рублей. Более дешёвые («Ресанта», «Сварог») инверторы тоже могут использоваться с переменным успехом, но для сварки ответственных деталей они малоприменимы.

Правила подготовки детали

Для чугунных деталей качество сваривания определяется ещё на этапе обработки и подготовки сварочного шва. В отличие от других материалов, здесь может иметь значение даже наличие жировой плёнки. Для удобства разделим подготовку на три вида в зависимости от характера соединений.

Трещины в чугунном литье нужно перед сваркой просверлить по краям, чтобы избежать дальнейшего растрескивания при температурной усадке. После этого по трещине делается пропил болгаркой. Распускать шов нужно на ширину около 3 мм, сохраняя на дне целик, равный по толщине стержню электрода или немного больше.

Детали, треснувшие на две половины, обычно можно сложить очень плотно и эту возможность нужно использовать при сварке. Единственное, что необходимо сделать — обеспечить неподвижность струбцинами или болтовым соединением и также распустить шов.

Третий вариант — две независимые детали, которые перед сваркой проходят подгонку. На торцах нужно убрать напильником или наждачным бруском риски от режущего инструмента и снять фаску со стороны сварки по аналогии с роспуском шва. При подгонке деталей их нужно резать очень аккуратно, не допуская перегрева.

Непосредственно перед сваркой соединяемые кромки нужно обезжирить. Оптимально, если под рукой имеется ацетиленовая или пропановая горелка: ей сварочный шов прокаливают, выжигая графит, с нагревом чугунной детали до тёмно-красного цвета.

Использование специальных электродов

Разновидностей электродов для сварки чугуна разных сортов невероятно много. Мы рассмотрим только наиболее пригодные для использования в домашних условиях.

Самыми ходовыми марками электродов для сваривания чугуна можно назвать ESAB (ОК) 92.60, 92.58 и 92.18. Первые две имеют умеренное содержание никеля, у которого ТКР сопоставим с чугуном. Марка 92.18 имеет высокое содержание никеля и требует отковки горячего шва для уплотнения кристаллической решётки и повышения пластичности шва. Эти электроды хорошо использовать для сварки серого и ковкого чугуна.

Несколько иной принцип сварки, иначе называемый высокотемпературной пайкой, используется при работе с медь-никельсодержащими электродами, такими как МНЧ-2. Такой припой состоит из веществ, не вступающих в реакцию с графитом, и поэтому вероятность образования «отбелов» на границе сварочного шва существенно ниже. Электроды с добавлением меди подходят для большинства сортов чугуна.

Для сваривания деталей без преднагрева применимы марки ОЗЖН-1 и UTP 86 FN. Это электроды на железно-никелевой основе с легирующими присадками, в основном их используют для сварки серого чугуна. Толщину электродов любого типа для работы в домашних условиях следует выбрать 3 мм, для особенно массивных деталей — не более 4 мм, иначе инвертор просто не выдаст нужного тока для полноценного прогрева.

Применение присадочной проволоки

В некоторых случаях в процессе ручной дуговой сварки чугуна могут вноситься специальные присадки, придающие материалу шва специальные свойства. В основу этих присадок входят всё те же никель и медь, иногда железо, нержавеющие сплавы и олово. Для использования проволоки потребуется маска-хамелеон, надёжная фиксация детали и немного практики.

Наиболее популярной присадочной проволокой считается ПАНЧ-11, которую используют в полуавтоматической сварке чугунных изделий. Проволоку вносят небольшими порциями при каждом розжиге дуги, причём контакт электрода с поверхностью происходит именно через припой. Так достигается хорошая смешиваемость и смягчается воздействие высоких температур.

Также очень полезными при сварке чугуна оказываются присадки на основе монель-металла. Это достаточно редкий и дорогой сплав, но он обладает требуемыми ТКР, твёрдостью и пластичностью, сопоставимыми с показателями самого чугуна. Монель вносится малыми дозами через мгновение после зажигания дуги. Горение при этом более длительное, что на качестве шва практически не отражается.

Режимы сварки, токи, техника работы

Чугун варят постоянным током преимущественно обратной полярности, хотя для некоторых марок электродов (МНЧ-2) может требоваться переключение минуса на держатель. Из-за высокой текучести чугуна его всегда нужно варить только в нижнем положении шва.

В домашних условиях можно использовать два вида сварки: с частичным подогревом и без него. Для каждой марки электродов это определяется индивидуально. Разогрев детали проводят задолго до начала сварочных работ, используя паяльную бензиновую или газовую лампу, либо же ацетиленовые горелки. Прогрев чугунной детали должен продолжаться и в процессе сварки, поэтому работу выполняют два человека.

Чугун сваривают короткими швами (по 2–4 см) с отступом в 2–3 длины шва. Каждый «стежок» выполняется многочисленными прихватками с длительностью горения дуги от 0,5 до 1,5 секунды, в зависимости от толщины металла и марки электродов.

Область наложения шва разогревают в течение 2–3 минут, затем сварщик накладывает металл в корень разделанного шва, а помощник аккуратно подогревает место сварки. Когда «стежок» завершён, его засыпают сухим песком или накрывают асбестовой тканью и убирают пламя.

Медленное остывание имеет критически важное значение при сварке чугуна. Без него металл может сразу же покрыться паутинкой трещин, расходящихся от сварочной ванны, и изделие будет безнадёжно испорчено. Теплоизолирующая выстилка может укладываться и с обратной стороны шва заранее, но даже в таком случае каждый сварочный кратер должен сразу же защищаться от прямого контакта с воздухом. Небольшие детали рекомендуется на час отправлять в раскалённую духовку.

При сварке в первую очередь заполняется корень шва, полную заплавку проводят после полного остывания детали по точно такой же технологии с плавным отпуском. Если требуется герметичность соединения, между «стежками» выполняют ещё несколько промежуточных, а затем заплавляют шов полностью. Однако гораздо лучше в целях обеспечения герметичности воспользоваться полимерными или эпоксидными герметиками.