Технология сварки чугуна покрытым электродом с помощью инвертора в домашних условиях

Назад

Время на чтение: 15 мин

0

402

• Чугун: виды, применение Особенности сварки чугуна

Чугун: виды, применение

Чугуном называется своего рода смесь из железа и углерода. Материал твердый и износостойкий, но, парадокс, довольно хрупкий, если неправильно с ним обращаться. Вот почему сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором, должна производиться только после тщательной подготовки (об этом будет сказано чуть ниже).

В мире чугун известен давно — считается, что он появился в 6 веке до нашей эры.

Средняя температура плавления составляет более 1000 градусов по Цельсию. Работать с материалом можно при нагреве до 600 градусов.

По видам чугунный металл делят на следующие категории:

• белый;
• половинчатый;
• серый;
• высокопрочный;
• ковкий.

С течением времени чугун не теряет своей актуальности, его используют в разных сферах жизнедеятельности человека. Применяют материал для следующих целей и задач:

• ковки оградок;
• производства станков;
• выпуска сковородок для домашнего хозяйства;
• изготовления радиаторов отопления, труб, сантехнических соединений;
• создания ванн;
• в автомобилестроении — для выпуска коленчатых валов, цилиндров, двигателей и прочего.

Это — лишь малая часть задач, с которыми успешно справляется обыкновенный чугун. Важная особенность заключается и в том, что наплавка чугуна электродами осуществима в домашних условиях без помощи профессионального сварщика.

Особенности сварки чугуна

В зависимости от того, в каком виде присутствует углерод, чугун подразделяется на несколько видов:

1. Белый чугун. В нем углерод содержится в виде цементита. Он отличается высокой твердостью, не поддается обработке режущими инструментами. Его крайне трудно варить.
2. Серый чугун. Он содержит углерод в форме графита. Сплав достаточно легко поддается обработке. При сварке чугуна электродом в домашних условиях с инвертором обеспечивается надежное соединение.
3. Ковкий тип. Он получается путем специальной обработки белого чугуна с преобразованием углерода в форму хлопьевидного графита. Этот сплав активно используется в машиностроении. Сварить его можно специальными электродами.
4. Половинчатый чугун. Содержит углерод в обеих формах — цементит и графит. Применяется для изготовления изделий повышенной износоустойчивостью.
5. Высокопрочный чугун. В нем углерод имеет шаровидную форму, приобретаемую в процессе кристаллизации. Применяется металл для особо ответственной продукции, в т. ч. труб.

Последние 2 типа сплава поддаются сварке электродом, но требуют особый подход. Сварочная технология разных типов чугуна существенно различается, что необходимо учитывать при работе.

Сварка чугуна связана со следующими сложностями:

1. Некоторые составляющие сплава легко окисляются при расплавлении с образованием тугоплавких оксидов. Они приводят к неоднородности сварного шва и появлению непроваренных участков.
2. При быстром охлаждении околошовной зоны формируется цементит, который в последующем не поддается механической обработке.
3. Чугунный расплав обладает повышенной текучестью, что затрудняет формирование шва и удержание в сварочной ванне.
4. Любой неравномерный прогрев и охлаждение сварочной зоны ведет к растрескиванию металла.
5. При расплавлении чугуна выделяются газы, способные вызвать появление пор в сварном шве.

Важно! Особая структура и свойства чугуна приводит к плохой его свариваемости в домашних условиях. Однако при соблюдении режимов, правильном выборе метода и расходных материалов качественно заварить можно большинство чугунных изделий, используемых дома.

Чугун как материал

Чугун делится на два вида. Более светлый принято называть белым: на изломе он имеет светло-серый почти что белый цвет. Углерод в его составе представлен в виде цеменита. Такой материал характеризуется высокой хрупкостью и не поддается механической обработке. Он редко применятся для производства разного рода продукции и не подлежит сварке.

После дополнительной обработки белого чугуна, а именно – длительного плавления при температуре 1000 градусов Цельсия – получается другой вид чугуна – серый. В отличие от первого продукт более технологичен, может подвергаться механической обработке и сварке. Он используется для производства широкого ассортимента деталей, устойчивых к вибрации и механическим нагрузкам. Ковкий чугун востребован в производстве сельхозтехники, машин, станков, судов и множества иного оборудования.

Если в состав ковкого вида материала ввести определенное количество легирующих добавок, то получится высокопрочный чугун. Материал применяется в производстве труб высокого давления, ответственных деталей для автомобильной промышленности и машиностроения. На изломе цвет такого чугуна будет иметь серебристо-серый оттенок. Углерод в его составе представлен графитом. Этот тип широко используется в качестве конструкционного материала, обрабатывается режущим токарным инструментом, обладает износостойкостью, отличными литейными показателями, устойчивостью к вибрациям.

Виды сварки

Чтобы знать, как заварить чугун обычным электродом, важно разбираться в видах сварки вообще. Они подразделяются на:

• горячую;
• полугорячую;
• холодную.

Горячая действительно является таковой, происходит при температуре от 600 до 700 градусов по Цельсию. Нагревают металл в промышленных печах, которые считаются сверхмощным оборудованием. Чугун становится подвижным, как пластилин, с ним удобно работать. В процессе на изделии не появляются трещины или поры, которые препятствуют нормальной работе в дальнейшем.

Эксперты называют этот способ сварки максимально идеальным для чугуна. Естественно, на вопрос: можно ли варить чугун обычными электродами дома методом горячей сварки, ответ будет отрицательным. Создание такой колоссальной температуры в квартире или гараже, например, опасно для жизни и здоровья.

Полугорячая сварка тоже невозможна в домашних условиях. Она осуществляется при температуре в 300-400 градусов по Цельсию. Для нагрева используют специальные фены либо тэны. Данный способ применяют в промышленности. Основное его преимущество — скорейшее остывание в сравнении с горячим методом. Для начинающего мастера полугорячая технология сварки чугуна электродами практически неосуществима.

Холодная сварка подходит для дома. Она происходит при температуре максимум в 80 градусов по Цельсию.

Характеристика сплава

Процесс сварки чугунных деталей напрямую зависит от особенностей и свойств сплава. По сути, данный металл состоит из двух металлов — железа и углерода. Но если его сравнивать со сталью, то железа в нем выше практически на 2,14 %.

Как было указано выше в соответствии со составом чугун может быть разного вида — белый, серый, половинчатый, высокопрочный. Свойства каждого вида определяются составляющими компонентами.

Сварка по чугуну имеет некоторые сложности. Во время нее достаточно тяжело добиться высокой прочности сварного шва. Это происходит из-за наличия проблем из списка:

• из-за того, что чугун имеет неоднородную структуру, при сваривании шов может сильно растрескаться. Это происходит из-за влияния на него повышенной температуры дуги. В результате этого происходит отбеливание, изменение состава в области сваривания металла;
• сварочные работы по чугуну с применением высокотемпературного влияния электрической дуги вызывают выгорание части углерода из состава сплава. Все это может вызвать образование пор в составе сварного шва. В результате этого сильно снижается прочность сварного шва, ухудшаются характеристики качества;
• при расплавлении чугун приобретает сильно текучую структуру, что вызывает сложности при формировании нормального шва. Чем больше содержание в составе углерода, тем выше степень текучести сплава;
• во время сварки чугуна со сталью может появляться окись в шве, которая вызывает снижение прочности.

Вышеперечисленные особенности металла значительно осложняют процесс сварки по чугуну. Основная сложность состоит в том, что итог может быть не таким, какой его ожидают. Зачастую на поверхности сварного шва появляются поры и трещины при остывании сплава.

Для сварки не стоит применять чугун темно-серого или черного оттенка (в нем имеется высокое содержание графита). Данные разновидности сплавов не стоит варить дома, зачастую это вызывает растрескивание соединения и самой детали.

Особенности сварного процесса

Теперь расскажем: как сваривать чугун электросваркой. Когда мастер убедился в надежности оборудования, он может приступать к процессу. Для этого требуется выбрать, как варить чугун простыми электродами:

• по шпилькам;
• многослойно.

В первом случае мастер сначала устанавливает сами шпильки, а вокруг них образует шов. Опытные сварщики рекомендуют выполнять процедуру в шахматном порядке, чтобы не допустить перегрева материала. Завершают работу соединительным швом — он идет от одной шпильки и ее «окружения» к другой.

Многослойный способ заключается в следующем: создаются фаски, потом наплавляют начальный слой, его проковывают молотком, далее кладут второй слой, опять простукивают и так далее. После остывания шва, его в обязательном порядке ошкуривают, чтобы придать изделию эстетичный вид. Если есть возможность доступа к внутренней части изделия, то начальный слой при многослойном методе кладут с наружной и внутренней сторон. Так соединение становится еще прочней.

В целом, в том, как правильно варить чугун электродами, нет ничего сложного. Главное, соблюдать правила техники безопасности.

Сварка чугуна с применением стальных шпилек

Металл шва может отслаиваться, что делает зону плавления наиболее уязвимым местом. Чтобы более равномерно распределить нагрузку во время остывания и связанной с ним усадки, применяются так называемые «завертыши» — стальные шпильки. Если толщина стенок заготовки превышает 6 мм, то кромки предварительно срезаются под углом 45 градусов.

Потом насверливаются отверстия в шахматном порядке, в которые вкручиваются стальные шпильки. Они частично выступают на поверхности. По кругу завертыши обвариваются, после чего формируется слой наплава способом наложения отжигающих валиков. Особенность шва заключается в том, что большую часть механических нагрузок принимают на себя стальные шпильки, в то время как шов испытывает воздействия небольшой силы.

Техника безопасности

Еще до того, как варить чугун обычным электродом, важно позаботиться о соблюдении техники безопасности:

• рядом с рабочим местом поставьте огнетушитель;
• убедитесь в исправности сварочного аппарата;
• наденьте на руки специальные защитные перчатки для сварных мероприятий;
• закройте лицо маской или хотя бы очками;
• работайте исключительно в плотной одежде, чтобы частички раскаленного металла не имели возможности соприкоснуться с кожей;
• важно, чтобы в помещение, где производится сварка, всегда поступал свежий воздух;
• если сварку вы производите впервые, разумно пригласить помощника или хотя бы стороннего наблюдателя, чтобы в случае ЧП, было кому прийти на помощь.

Естественно, работать желательно в светлое время суток или хотя бы при достаточном освещении, в абсолютно трезвом и здоровом состоянии.

Меры безопасности

Проведения сварочных работ в домашних условиях требует тщательного и точного соблюдения техники безопасности. Наиболее важные моменты:

• помещение, в котором проводятся сварочные работы, должно освещаться и проветриваться;
• обязательно использование средств для заземления;
• чугун плохо реагирует на быстрое охлаждение, поэтому нужно защищать его поверхность от влаги;
• исполнитель должен использовать при работе индивидуальные средства защиты.

Подготовка к сварке

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

• конструкция очищается от загрязнений, мусора и пыли;
• затем следует обезжирить детали растворителем, например, ацетоном;
• при работе с тонким чугуном нужно использовать подкладки для отведения тепла;
• разделку кромок следует производить перед свариванием толстостенных изделий, для этого применяется напильник или болгарка;
• трещины необходимо засверлить по краям и разделать на всю длину; альтернативный метод – вырезать трещины, концы закруглить;
• в зависимости от выбранного метода сварки (горячий или холодный) изделие подвергается подогреву или нет. Нагрев детали может осуществляться с помощью различного оборудования: печи, газовые горелки или с помощью подручных средств: паяльная лампа.

Резка и разделка кромок

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

Подготовка

От того, насколько грамотно будут выполнены подготовительные работы, во многом зависит наличие или отсутствие дефектов. Трещины в чугуне отличаются тонкой и глубокой структурой. Чтобы избавиться от них, необходимо разделать кромки на всю глубину. Для этих целей можно прибегнуть к простым механическим методам – шлифование или вырубка, а можно использовать термическую обработку – дуговую или кислородную резку.

По длине разделка должна быть больше видимой части трещины примерно на 5 миллиметров по каждой из сторон. Ближе к краю разделочная канавка должна становиться мельче с тем, чтобы в конечном итоге выйти вровень с поверхностью заготовки. По глубине разделка сквозных дефектов делается на 1-2 мм меньше от толщины стенок изделия. Относительно несквозных трещин, то здесь наоборот: разделка должна превышать трещину по глубине на 1-2 мм как минимум.

Грамотная разделка кромок позволяет исключить перекалку чугуна. Если все сделать правильно, то металл будет прогреваться равномерно по всему участку. Для этого нужно следить, чтобы скос кромок был ровно 45 градусов. Важно, чтобы кромки были лишены острых углов. Поверхность зачищать желательно наждачной бумагой, пескоструйным аппаратом, болгаркой или же обычной щеткой по металлу. Если некоторые загрязнения механическим путем удалить не получается, то можно прибегнуть к термической обработке.

Чугунные детали с тонкими стенками свариваются с помощью графитовых форм. Они служат в качестве подкладки. Благодаря такому приему, температура равномерно распределяется по всему объему и сохраняется первоначальная форма заготовки.

Аппараты и расходные материалы

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

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

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

Наплавка чугуна

Выполняется работа электродами следующих марок:

1. ОЗЖН-1. Подходя для устранения серьезных дефектов литья или обработки.
2. МНЧ-2. Применяются для наплавки ответственных соединений. Предварительный нагрев поверхности не требуется.
3. ОЗЧ-2. Наплавка серого и ковкого чугуна.

Работа газовой наплавки основана на тепловой энергии, которая выделяется в результате горения ацетилена, а также его заменителей, и кислорода. Расходными материалами служат флюсы и легкие прутки.

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.

Предварительный нагрев

Все чугуны подвержены растрескиванию под напряжением. Регулирование температуры — единственный способ предотвратить трещины. Создание сварного шва, с точки зрения тепловых процессов, состоит из трёх шагов:

• предварительного нагрева;
• ввод тепла;
• медленного охлаждения.

Основная задача теплового контроля — управление расширением. Напряжений в металле не возникает, когда весь объект нагревается или расширяется одновременно и с одинаковой скоростью. Риск появления трещин велик в случае, если тепло локализовано в небольшой околошовной зоне. Предварительный нагрев снижает тепловой градиент между телом отливки и местом сварки. В теории более высокотемпературные методы сварки требуют повышения температур предварительного нагрева. Если последний нет возможности обеспечить, лучшей стратегией будет минимизация теплового ввода — применять методы сварки при низкой температуре легкоплавящимися электродами.

Скорость охлаждения — ещё один фактор, оказывающий непосредственное влияние на возникновение напряжений в сварной зоне. Быстрое охлаждение за счёт сокращения остывающей зоны порождает хрупкие, легко трескающиеся швы.

Как сваривать чугун электросваркой

Правильно варить чугун электросваркой можно только при условии использования правильных электродов, а также необходимого оборудования. Особенность проведения работ является то, что в зоне наложения шва повышается хрупкость металла.

Хрупкость связана с тем, что во время выполнения работ чугун испытывает чрезмерную и интенсивную закалку. По этой причине технология сварки чугуна электродами в промышленных условиях существенно отличается от обычной обработки других металлов и требует нагрева материала до температуры около 600-650° градусов.

Для работ используют следующие виды электродов:

1. ОЗЧ-2 – имеют медный стержень, покрытый специальным составом, включающим в себя графит.
2. МНЧ-2 – для стержня используют сплав металлов из никеля, меди, марганца и железа. Электроды МНЧ-2 являются оптимальным решением, но стоят они существенно дороже.

Электросварка чугунных изделий холодным методом требует соблюдения определенного темпа наложения шва и контроля, чтобы поверхность не разогрелась выше необходимых показателей. Сварщик выполняет работы «вразброс», небольшими участками с обязательной проковкой и перерывами.

Так как особенностью чугуна является медленное остывание, чтобы заварить чугунную деталь может потребоваться большое количество времени. При восстановлении небольших дефектов обязательным является использование графитовой подложки, во избежание вытекания металла.

Как правильно заваривать чугун

Особые свойства металла вызывают повышенные требования к осуществлению сварочного процесса. Правильный подход обязывает к проведению тщательной подготовки. Рабочая зона должна быть хорошо очищена от любых загрязнений. Используются: болгарка, металлические щетки, «наждачка». Масляные пятна удаляются растворителями. При сильном загрязнении применяются горелки или пескоструйный аппарат.

Частое явление — трещины на поверхности по краям чугунных изделий. К их заделке необходим особый подход. Трещины разделываются и очищаются на всю длину для полноценного заполнения расплавом. При необходимости заготовки засверливаются по краям, а торцы разделываются под нужным для сварки углом.

Чугун можно заваривать несколькими способами, и важно правильно выбрать оптимальный вариант.

Технология и способы сварки

Выделяется 3 основных способа сварки чугуна в зависимости от предварительного нагрева:

1. Горячий метод. Перед сваркой детали нагреваются до 600-680 °С, что повышает пластичность металла и снижает риск растрескивания. Такая техника идеально подходит для производственных условий, где имеются специальные печи. В доме подобный нагрев обеспечить крайне сложно, да и опасно.
2. Полугорячая технология. Металл предварительно нагревается до 320-360 °С. Разогрев производится специальными фенами. В домашних условиях способ осуществить трудно, но при наличии отдельной мастерской можно провести процесс.
3. Холодная сварка. Это наиболее распространенная методика для работ дома. Предварительный разогрев не производится или не превышает 60–80 °С. При этом способе придется учитывать все сложности работы с чугуном.

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

Сварка по шпилькам

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

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

1. Диаметр крепежного элемента должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение – 1,2 см.
2. Шпилька вкручивается на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
3. Размер выступающей части должен составлять 0,7-1,2 сечения шпильки.

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

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

Холодная сварка чугуна

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

• Медно-железные.
• Медно-никелевыми.
• Железно-никелевыми.
• Стальными.
• Чугунными.

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

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

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

В газовой среде

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

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

1. Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
2. После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
3. Очищают сварное соединение от шлака, при необходимости шлифуют.

Дуговая сварка электродами

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

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

• исключают перегрев обрабатываемых областей;
• постепенно повышают температуру сварочной ванны;
• медленно охлаждают готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

• фиксацию деталей в правильном положении с использованием тисков или струбцины;
• формирование защитного газового облака (подачу аргона начинают за 15 секунд до возбуждения дуги, прекращают через 7 секунд после завершения работы);
• настройку аппарата (силу тока и скорость подачи расходного материала выбирают с учетом толщины свариваемых заготовок);
• наложение шва (электрод ведут по направлению соединения);
• завершение сварки путем постепенного снижения мощности дуги реостатом.

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

Особенности сварки в домашних условиях инвертором

Для электросварки в домашних условиях можно использовать обычный инвертор или специальный домашний полуавтомат. Наиболее распространенный способ — холодная сварка электродами, когда в качестве источника тока используется инвертор. При подключении аппарата устанавливается обратная полярность. Он включается на минимальную мощность для данного типа электрода. Сварка производится короткими швами длиной 40–50 мм.

Применяется 2 способа обеспечения прочности сварного шва:

1. Сварка со шпильками. Как правило, используются стальные шпильки диаметром до 0,4 толщины чугунной заготовки. Они вставляются в просверленные по краям отверстия. Вылет их не превышает 4–5 мм, а шаг установки — до 5 диаметров. На начальном этапе выступающая часть обваривается вокруг, а расплав заполняет шов. Затем, металл проваривается от шпильки к шпильке, формируя кольцевой шов. Постепенно вся поверхность в месте соединения должна равномерно заполниться наплавляемым металлом.
2. Многослойная сварка. После тщательной подготовки кромок заготовок и формирования фасок, детали стыкуется и начинается послойное формирование сварного шва. После нанесение первого слоя осуществляется его тщательная проковка молотком. Затем, процедура повторяется со вторым слоем, и т. д. Если должны вариться плоские заготовки, то после наложения каждого слоя детали переворачиваются и слой накладывается на обратной стороне.

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

Какие электроды используют для сварки чугуна

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

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

• Никель – растворяется без остатка в железе, входящем в состав чугуна. При этом никель полностью нейтрален по отношению к углероду и вступает с ним в химическую реакцию. Это дает определенные преимущества. Сварной шов, накладываемый электродом с никелем, в процессе работ не закаляется и остается мягким и податливым для дальнейшей обработки.
• Медь – из этого металла состоят применяемые специальные электроды для сварки жаропрочного чугуна. Медь не растворяется в железе и в результате образует более твердый шов, что часто и требуется при обработке материала.

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

• Сварочные электроды для чугуна СЧ 20 – для работ с серым чугуном используют электроды с графитовым покрытием. Электроды СЧ 20 позволяют на выходе получить шов полностью идентичный по своей структуре и химическому составу обрабатываемому металлу.
• Электроды для чугуна ЦЧ 4 – используются для проведения работ холодным способом. Основное предназначение электродов ЦЧ 4 – проведение мелких ремонтов дефектов поверхности. Также рекомендовано использовать электроды ЦЧ 4 для сварки чугуна со сталью при условии подачи постоянного тока малой полярности.
• Сварка чугуна электродом по нержавейке – еще один эффективный способ обработки черного чугуна. Технология работы с электродом по нержавейке включает в себя обязательный прогрев заготовки и наложение нескольких сварных швов.
• Сварка медными электродами – к этому классу относятся самые «редкие» расходники МНЧ-2. Электроды МНЧ-2 позволяют получить максимально качественный шов. МНЧ-2 можно использовать как для холодной, так и горячей сварки.

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

• Снять обмазку с обычного электрода. Полученный состав измельчить и смешать в равных пропорциях порошка железа. Допускается использование мелкой стружки.
• В отдельную посуду наливают жидкое стекло. В жидкое стекло постепенно высыпают смесь, доводя состав до консистенции густой сметаны. Сварка медными электродами удовольствие достаточно дорогое, а изготовление самодельной обмазки существенно сокращает себестоимость проведения ремонтных работ.
• Берется медная проволока с маркировкой М2, М3. Проволоку зачищают с помощью наждака, после чего обезжиривают и нарезают необходимой длины.
• Полученные заготовки обмакивают в обмазку. В результате должен получиться электрод с медной проволокой толщиной не более 1,5 мм. Чтобы свойства изготовленных расходников были практически идентичны, их необходимо обрабатывать в течение одинакового времени.
• Заготовки развешивают в вертикальном положении и ждут полного высыхания и затвердевания смеси.

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

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

• ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 – эти электроды изготавливаются путем нанесения ферритового порошка на медный стержень. Предназначением электродов ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 является устранение небольших дефектов с помощью проведения холодных работ. По своим характеристикам медные электроды по чугуну ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 напоминают самодельную продукцию, которую можно изготовить в домашних условиях.
• ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4 – эти расходники имеют в своем составе большое количество никеля. Согласно ГОСТ в процентном соотношении количество никеля может достигать 90% от общей массы. В группе ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4 представлены как никелевые, так и никелево-железные электроды.
• МНЧ-2 – наиболее редкие из всех типов продукции. В состав МНЧ-2 входит никель, медь, железо. Это обеспечивает качественный и ровный шов высокой прочности.

Сварка чугуна простыми электродами (по стали)

Сваривание чугуна обычными стальными электродами не обеспечивает хорошего качества шва. Применяются расходники подобного типа ввиду их доступности и небольшой стоимости. Чтобы уменьшить отрицательные последствия применения стальных электродов, необходимо использовать специальные прутки ЦЧ-4. Эта марка является одной из самых популярных и востребованных у сварщиков.
Поэтому важно знать, как правильно варить чугун электродами ЦЧ-4. Данная марка предназначена для наплавки первых плакирующих слоев с последующим продолжением сварочного процесса обычными материалами (на картинке). Кроме этого, ЦЧ-4 подойдут как для горячей, так и для холодной сварки чугуна, заделки дефектов и соединения стали с чугуном.

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

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

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

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

• диаметр должен составлять 0,3-0,4 толщины детали, но не более 12 мм;
• глубина ввертывания – 1,5 диаметра шпильки, но не больше половины толщины свариваемых изделий;
• высота выступающей части шпильки – 0,75-1,2 ее диаметра.

Шпильки располагаются в скошенные кромки деталей в шахматном порядке на расстоянии в 4-6 диаметра.
Выступающие части шпилек обвариваются по периметру, постепенно заполняя шов. В первую очередь осуществляется сварка всех шпилек кольцевыми швами с помощью электродов, диаметр которых составляет 3 мм. Применяется напряжение малой величины. Сваривание производится вразброс, чтобы избежать сильного перегрева. После вокруг места сварки накладывают кольцевые швы, пока вся поверхность не будет покрыта слоем наплавленного металла.

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

Сварка чугуна неплавящимися электродами

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

Сварка чугуна покрытыми электродами

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

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

Как правильно варить чугун электродами, видео представлено далее.

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

Как варить чугун электродами

Поскольку чугун хрупкий металл, его нельзя сильно перегревать в процессе сваривания. Также важно не охлаждать слишком быстро сваренные заготовки, что может привести к появлению трещин и деформаций.

При сваривании чугуна электродами следует придерживаться вот таких правил:

• Переключить инвертор в обратную полярность . Плюсовой вывод должен быть подключён к электроду, а минусовой, к свариваемому чугуну.
• Выставить самый маленький сварочный ток, который только допустим для какого-то конкретного диаметра электродов.
• Осуществляя сварку чугуна электродами нельзя слишком перегревать металл. Поэтому длина одного непрерывного шва не должна составлять более 3 см.
• Следует все время давать заготовке остыть, чтобы исключить перегрев металла.

Как видно, технология сварки чугуна достаточно сложная. Нужно знать, что и как делать, в какой именно последовательности. Обязательно первый и последний шов проковываются при помощи молотка, не применяя слишком большого усилия.

Работа инвертором в импульсном режиме

Суть метода заключается в том, что основной сварочный ток дополняется наложенными поверх него высокочастотными импульсами большей силы. Соотношение величины силы тока и длительности импульса регулируется в настройках аппарата и поддерживается автоматически. Технология способствует:

• улучшению качества и прочности сварного соединения;
• повышению уровня контроля дуги и управления процессом;
• повышается эффективность сварки;
• понижается вероятность прожога металла;
• шов получается аккуратным.

Чередование импульса и пауз заменяет необходимость выполнять сложные действия кончиком стержня. Метод не подходит для соединения деталей, которые будут испытывать вибрации, тряску и удары.

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.

Чугун — это сплав углерода с железом, где содержание углерода 2,14%. Что отрицательно сказывается на качественном соединении.

Процесс трудоемок ввиду:

• образования трещин и пор;
• при обработке появлению каленых структур и быстрому затуплению инструмента;
• тонкий материал рассыпается от перегрева.

По составу чугун подразделяется на серые и белые:

1. Белые не свариваются ввиду хрупкости и твердости. Подаются шлифовке;
2. Серые (высокопрочный, ковкий) легко обрабатываются и ограниченно свариваются.

Существует 2 способа сварки чугуна — горячая и холодная.

К горячей относится и полугорячая .

При горячем соединении деталь нагревают до температуры 600-700°С, выполняют сварку и медленно охлаждают чугунное изделие в печи. При полугорячем соединении поддерживают температуру 300-400°С.

Горячая и полугорячая сварка нуждается в дополнительном оборудовании. В бытовых условиях применяется холодное соединение.

Сварка чугуна электродом в домашних условиях нуждается в разделке фасок. Обезжиривать и зачищать детали не требуется.

Снятие фасок выполняется:

• напильником;
• наждаком;
• болгаркой.

Нюанс : острые кромки не допускаются. Остроту снимают подходящим инструментом.

При соединении не перегревайте околошовную зону (не более 80°С). Делайте частые перерывы между проходами. Используйте многопроходную сварку.

1. сначала выполните наплавку по краям фасок;
2. затем постепенное заполнение шва;
3. после каждого прохода делайте проковку валика по горячему.

Валики выполняйте длиной 40 мм, вразброс для снижения нагрева детали.

Как заварить чугун электросваркой в домашних условиях. Что понадобится:

• источник тока (инвертор);
• электроды 3 мм;
• щетка для зачистки шва;
• молоток для проковки и удаления шлака;
• шарошка или фреза для разделки фасок;
• щиток и перчатки.

1. сначала разделка кромок и притупление острых углов;
2. затем наплавка по краям фасок;
3. далее постепенное заполнение шва.

Делайте проковку каждого валика по горячему. Не спешите, давайте время для остывания детали (нагрев околошовной зоны не более 80°С).

После заполнения сварочного шва, переверните деталь и разделайте кромки с обратной стороны. Выполните сварку, как описано выше. Соблюдая температурный режим и делая проковку каждого валика. По окончанию процесса, по желанию отшлифуйте наплавленную поверхность.

Видео:

Холодной сваркой ремонтируют батареи, тиски, блок цилиндров двигателя и другие конструкции из серого чугуна.

Можете познакомится с заводскими электродами и самодельными для соединения разных видов чугуна.

Таблица ниже, поможет выставить ток на аппарате для разных диаметров марок электродов:

• ЦЧ-4;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЖН-1;
• МНЧ-2.

Значение тока указаны для нижнего положения электрода. Для вертикального положения ток уменьшают на 15-20 А, кроме ЦЧ-2.

В целях экономии, домашние умельцы приноровились выполнять сварку чугуна обычным электродом с медной проволокой. Видео ниже:

Также, медная проволока поможет в сварке чугуна со сталью.

Некоторые умельцы спрашивают, как варить чугун полуавтоматом? На форумах по металлообработке опытные сварщики советуют применять проволоку ПАНЧ 11. Соединение выполняется стежками по 2-5 см с проковкой, без газовой защиты на прямой полярности. Ток 90-110 Ампер в зависимости от толщины металла.

Виды резки делятся на термические и механические. Перечень инструментов и способов:

1. Болгарка — простой и доступный способ. Минус: рез происходит по прямой.
2. Труборезы хорошо себя зарекомендовали при работе с трубами.
3. Сабельная пила.
4. Электродом.
5. Газокислородная резка — неплохой вариант. Кислородно флюсовая улучшит качество резки чугуна.
6. Мобильные установки Терморезак 2М (вес до 5 кг).
7. Кислородно-копьевая резка и плазменная.

Электроды по чугуну своими руками

При отсутствии специальных электродов для сварки чугуна, можно самостоятельно сделать расходники, близкие по характеристикам к марка ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6. Далее мы рассмотрим два способа, как сделать электроды для чугуна своими руками.

1. Изготовление электродов по чугуну осуществляется по следующей технологии:

Предупреждение! Этот способ мы еще не пробовали на практике, он был найден в открытых источниках, за результат мы не отвечаем. Если будете делать, то на свой страх и риск. О результатах просим поделиться в комментариях к данной статье. Следующий способ более традиционен и опробован многими, что и показано на видео ниже.

• Необходимо взять медную проволоку диаметром 2-5 мм., зачистить её наждачной бумагой, обезжирить и покрыть самодельной обмазкой; проще всего приготовить обмазку из покрытия обычных электродов (АНО-4, УОНИ-13/55).
• Покрытие расходников общего назначения соскабливается со стержня, измельчается и смешивается со стальными опилками или железным порошком в пропорции 1:1. Затем в получившуюся смесь добавляется силикатный клей, после все компоненты тщательно смешиваются.
• Проволока опускается в самодельную обмазку, пока нанесенного толщина покрытия не составит 1,5-2,0 мм. Затем нужно подождать, пока излишки смеси стекут.
• Следующий этап – сушка, проводящаяся на открытом воздухе, электроды сушатся в вертикальном положении.
• Завершающаяся процедура – прокалка выполняется в духовке или на плите при температуре 200-250°С.
• Самодельные электроды по чугуну готовы к сварке. Режим сваривания электродами, созданными своими руками, не отличается от режима работы фирменными расходниками.

2. Существует ещё один способ как изготовить чугунный электрод. Сварщику понадобится дрель, стальной электрод (АНО-4, УОНИ-13/45) и медная проволока диаметром 2 мм.

Чтобы изготовить электрод для чугуна своими руками по данной технологии следует произвести следующие действия: проволока накручивается на стальную основу обычного электрода посредством вращения его зажатым в партоне дрели. Чтобы наглядно ознакомиться с процессом производства, рекомендуем посмотреть видео.

Произведенные электроды из чугуна своими руками позволят сэкономить денежные средства, а также выполнять сварочные работы без простоя. Но качество будет ниже, чем от применения специальных электродов для чугуна.

Изготовление электродов в домашних условиях по чугуну может осуществить исполнитель любого уровня.

Сложности при сварке чугуна

Прежде чем, приступать к работе исполнителю необходимо учесть особенности сварки чугуна электродами. Данные специфические черты обусловлены уникальными свойствами чугуна.

Одним из главных недостатков чугуна является плохая свариваемость, которая обусловлена следующими факторами:

• плохая соединяемость чугуна методом сварки объясняется его химической структурой и свойствами;

  
  На фото: пора в сварочном валике

• различные элементы, в частности кремний, окисляются в сварочной ванне, что приводит к образованию оксидов. Тугоплавкость этих оксидов приводит к появлению непроваренных участков;
• быстрое охлаждение соединения и околошовной зоны приводит к образованию участков цеменита, отличающегося повышенной твердостью. Данные участки сложно поддаются механической обработке;
• чугун характеризуется высокой жидкотекучестью, что затрудняет удержание расплавленного металла в ванне и осложняет формирование шва;
• неравномерный нагрев и охлаждение хрупкого чугуна с большой вероятностью может привести к появлению трещин;
• расплавленный чугун склонен к выделению газов из-за чего в шве могут образоваться поры.

Специфические качества чугуна

По сравнению с обычными металлами, такая структура требует особого подхода и специальных подготовительных работ. В противном случае, материал перекаливается и становится более хрупким. Чугун как особый металл имеет несколько разновидностей, определяемых в первую очередь его структурой. Опытные сварщики легко определяют, как и каким способом сваривать тот или иной образец, на основании одного лишь разреза.

При мелкозернистой структуре и цвету, близкому к серому оттенку, сварка чугуна инвертором осуществляется намного проще, чем таких же деталей с крупным зерном темного цвета. Следует учитывать и другие факторы. Например, чугунные заготовки, продолжительное время находящиеся в масле или подверженные постоянным окислениям во влажных грунтах, воде и другой такой же среде, совершенно не годятся для сваривания.

Таким образом, возможности для сварки этого материала довольно ограничены по причине его физических свойств и специфических особенностей:

• Чугун обладает повышенной текучестью, поэтому все детали из этого материала могут свариваться только в горизонтальном положении.
• Если не соблюдается температурный режим, в большинстве случаев происходит перекаливание. В результате выгорания углерода, во внутренней структуре металла возникают пустоты.
• В местах сварочных швов нередко образуются напряжения металла из-за его низкой пластичности и под влиянием слишком высоких или низких температур окружающей среды.
• При контакте расплавленного чугуна с окружающей средой могут появиться оксиды, у которых температура плавления превышает этот же показатель у первоначального материала.
• Во время остывания детали, в районе сварочного шва могут образоваться трещины, что указывает на несоблюдение технологии производства работ.

Какие электроды используются

Для сварки хрупкого сплава могут использоваться не все типы расходных материалов. Перед началом работы следует изучить основные характеристики электродов.

Неплавящиеся

Варить чугунные детали можно разными типами таких элементов:

• вольфрамовыми;
• графитовыми;
• угольными.

Литые чугунные или присадочные электроды с содержанием легирующих добавок (меди, никеля) применяют в качестве расходного материала, участвующего в формировании шва. Сварочную ванну защищают аргоном или флюсами на основе буры. Наиболее распространенной является технология TIG-сварки с вольфрамовым стержнем под переменным током.

Простые для стали

Сварка чугунных элементов обычным электродами не позволяет получить качественный шов. Такие расходные материалы применяют из-за низкой стоимости. Для снижения вероятности образования дефектов используют присадочные прутки марки ЦЧ-4. Они предназначены для формирования первого плакирующего слоя с дальнейшим продолжением сварки простыми материалами.

Электроды УОНИ применяют только для устранения небольших дефектов в конструкциях, не испытывающих высоких нагрузок.

Покрытые дополнительным металлом

Такие элементы используют для сварки чугуна электродом в домашних условиях при необходимости устранения дефектов литья. Они имеют вид прутков круглого сечения, покрытых защитными материалами. Чаще всего сварочный процесс ведется при постоянном токе. Реже используется переменный. Требуемую силу тока рассчитывают по формуле 50-60 А на 1 мм электрода. Шов при электросварке с покрытыми элементами получается неоднородным.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка чугуна по данной технологии проводится в защитной среде аргона или флюсов, основным компонентом которых является бура. В качестве присадочных материалов используются литые чугунные или специальные прутки, содержащие никель, алюминий и медь. Сваривание чугуна осуществляется с помощью вольфрамовых, угольных и графитовых электродов.

Наиболее распространенным методом является аргонодуговая сварка (AC TIG). Чтобы работы прошли удачно, следует придерживаться нескольких правил:

• тщательная очистка поверхности от мусора и загрязнений;
• заготовку нужно зафиксировать в нескольких точках;
• рекомендуется использовать небольшой предварительный нагрев изделия, для этого можно использовать подручные средства. Следует помнить, что наличие или отсутствие нагрева зависит от вида свариваемого чугуна;
• присадка подается под углом в 20-30 градусов;
• необходимо использовать небольшие величины тока;
• соединение следует проводит поэтапно: исполнитель варит небольшой отрезок в 2-3 см. и проковывает наплавленный металл, чтобы
• избежать остаточного напряжения. Проковка производится небольшим молотком, вес которого не превышает 1,2 кг.,боек – закругленного типа.
• охлаждение детали после сварки осуществляется постепенно.

Данный способ является неосновным при соединении чугунных изделий. Это обусловлено определенными сложностями, возникающими в процессе работы, а также повышенным уровнем трудовых и финансовых затрат.

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.

Очистка деталей

Среда, в которой пребывала отливка, влияет на свариваемость не меньше марки сплава из-за впитывающих свойств чугуна. Например, выхлопные коллекторы, подвергавшиеся много лет воздействиям продуктов сгорания под нагревом, будет очень трудно сварить. Вне зависимости от марки сплава и происхождения нужно полностью очистить отливку в области сварного шва — удалить краску, жир, масло, окалину. Полезным будет осторожно и медленно нагревать место сварки в течение непродолжительного времени, чтобы выпарить летучие примеси из обрабатываемой зоны.

Технология сварки чугуна со сталью плавящимся электродом

Существует несколько способов сварки чугуна, они применяются для соединения чугунных сплавов с другими металлами:

1. Горячий – перед соединением детали предварительно нагревают печи до 600°С полностью. Допускается разогрев паяльной лампой только в рабочей зоне (чугунина становится малинового оттенка). Применяется для надежных соединений.
2. Полугорячий, хорош для легированных сплавов. Соединяемые части частично или полностью нагревают до 200–300°С.
3. Холодный – детали соединяют без подогрева, применяется для наплавов – швов, работающих на сжатие.

Соединение металлов ручной электросваркой подразумевает предварительную подготовку поверхностей. Чугунный сплав – пористый, хорошо впитывает масло. Пятно недостаточно обезжирить, его нужно зачищать до чистого слоя, иначе шов получится рыхлым.

Как приваривают сталь к чугуну:

1. Сначала нужно выбрать параметры тока. Если сварочный аппарат, работает только на постоянном, переключают Полярность на обратную. Необходимо учитывать показатель холостого хода (напряжением между полюсами без дуги), допустимое значение – до 54 В. Работать на переменном токе разрешается только при холостом ходе от 54 В.
2. Сварка производится небольшими участками, валики делаются длиной не более 3 см. Сначала наплавляется чугун, затем к буферному слою приваривается стальная деталь.
3. Толстостенные швы проваривают многослойно, каждый проковывают перед нанесением следующего. Его делают перпендикулярно первому – так достигается прочность соединения.
4. После соединения чугунного сплава со сталью горячим и полугорячим способами важно соблюдать режим охлаждения зоны наплавки. Шов периодически подогревают, чтобы он остывал постепенно. При резком охлаждении чугунный сплав трещит из-за возникающих внутренних напряжений.

Многослойная сварка по технологии отжигающих валиков

Способ используется для устранения трещин на деталях с тонкими стенками – до 8 миллиметров. Формируются валики последовательно с таким расчетом, чтобы каждый новый термически воздействовал на предыдущий слой. Тем самым уменьшается твердость наплава.

Предварительно трещина разделывается: V-образная обработка, угол раскрытия составляет 45 градусов. На каждую из кромок предварительно наваривают подготовительные валики, а на них – отжигающие. Валики накладываются небольшими участками длиной до 50 мм.

Каждый переход от одного участка к другому должен быть неспешным, чтобы металл успел остыть до температуры 50-60 градусов Цельсия. В это момент валики нужно проковывать и сбивать окалину. Подготовительные валики наносятся раньше, а, следовательно, лучше прогреваются и медленнее остывают. В закаленной части металл частично отпускается и нормализуется. Когда формирование валиков по обе стороны трещины завершено, то накладывается, собственно, сварной шов. Он тоже формируется такими же небольшими отрезками.

Применение аргонодуговой сварки

Использование тугоплавких электродов и медно-никелевой присадочной проволоки дает хороший результат.

Как приваривают сталь к чугуну (несколько рекомендаций):

1. Присадка выбирается по типу металла и разновидности чугуна. Чаще выбирают порошковую проволоку на основе никеля, с нее предварительно сбивают обмазку.
2. В качестве защитной атмосферы используется аргон, он спасает шов от окисления.
3. Для работы выбирают тугоплавкие вольфрамовые электроды.
4. Для работы с тонкостенными элементами сварщики с опытом вместо проволоки используют небольшие тонкие отрезки чугуна.
5. Для соединений, испытывающих только статические нагрузки (сдавливание), можно применять никелевые сплавы. Они отлично сцепляются с любыми марками сталей.

Сварка аргоном

Сварку чугуна аргоном используют многие начинающие сварщики по совету опытных товарищей, часто прибегают к свариванию полуавтоматом в аргоновой среде. Этот метод не оправдывает себя для изделий из чугунных сплавов. Соединение получается как на воздухе с подогревом, но при этом сильно возрастают затраты.

Технология сварки чугуна и стали аргоном обычно предусматривает наличие нейтральной среды. Конечно, в атмосферной среде шов можно получить, но при этом сильно ухудшится его качество. При осуществлении сварки в данной среде в соединении могут образоваться микротрещины, а также будет наблюдаться неравномерная закалка.

Если дополнительно к сварке подать инертный газ аргон, то химический состав в сварочной ванне никак не поменяется. Если применяется аргон, совсем не имеет значения способ сварки. Качество сварных швов получается одинаково хорошее при любом соединении деталей — встык, внахлест, заплатка.

TIG сварка чугуна с использованием аргона считается самым оптимальным вариантом, который позволяет сделать прочный шов. При помощи газа можно варить практически любые сочетания. Если же имеются некоторые сложности с приобретением аргона, то лучше оставить его для соединения чугуна и стали.

Методы избегания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

1. Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
2. При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
3. Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
4. Не рекомендуется пытаться сварить сталь и чугун с наибольшим содержанием углерода. Он склонен к появлению трещин и потому считается несвариваемым. Необходимо прибегнуть к альтернативным вариантам соединения.
5. При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
6. Работы надо вести с умеренной скоростью. При быстрой сварке образуются горячие и холодные разломы.

Наиболее надежными швы получаются при следующих условиях:

• использовании электродов малого диаметра;
• нанесения наплавки отрезками по 5 см, давая чугуну остыть.

  
  Режим и материалы подбирают по чугуну.

Дуге придают уклон в сторону заваренного участка, стараясь не затрагивать основной металл.

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.
Не являющийся металлом углерод не способен образовывать связей с железом, он содержится в сплаве в виде графитовых вкраплений.

Сплав обладает следующими характеристиками:

1. Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
2. Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
3. Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
4. Низкая пластичность.
5. Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

Варианты сварки чугуна и их краткие характеристики

В зависимости от требований к прочности и характера повреждений чугунных деталей применяют один из нескольких способов сварки.

Горячая сварка

Горячую сварку применяют в тех случаях, когда необходимо получить высокую обрабатываемость шва и близость его состава и структуры к остальной массе чугуна. Свариваемые части подготавливают, как описано выше, и прогревают до температуры 700°C. При необходимости перед нагревом устраивают форму из материалов, применяемых в литейном деле. Это требуется для сквозных и краевых (отколотых) повреждений. Шлифованные поверхности и резьбы следует защитить глиной.

Газовая сварка

Газовая сварка чугуна в основном применяется в случаях, когда требуется получение высокопрочного сварного шва, но при условии соблюдения небольшого провара поверхности основного металла. При этом технология газовой сварки чугуна сопровождается применением нескольких режимов наложения шва, от которых будет зависеть качество итогового соединения.

На показатель качества сварного соединения оказывают влияние следующие составляющие:

• виды режимов подаваемого напряжения;
• вид техники накладываемого сварного соединения;
• показатель силы тока;
• скорость прохождения.

Как сварить чугун и сталь дуговой газовой сваркой, чтобы в итоге получить соединение с высокой прочностью без трещин, пор и других дефектов? Для этого требуется соблюдать некоторые требования во время рабочего процесса:

• показатель напряжения дуги должен быть от 18 до 21 В;
• сила тока — 100-120 А;
• скорость прохождения не больше 12 м в час;
• сварные работы должны выполняться с использованием специальных сварных проволок 09Г2СА или ПАНЧ 11 с размером диаметра 1 мм.

Сварка инвертором

Многие неопытные сварщики часто задаются вопросом можно ли сварить чугун и сталь инверторным сварочным аппаратом? Конечно можно, но предварительно следует провести подготовку. Процесс подготовки чугуна должен проводиться с учетом следующих рекомендаций:

• в первую очередь необходимая область зачищается болгаркой. Для зачистки рекомендуется применять лепестковый круг или другую наиболее подходящую насадку;
• после того как будет проведена зачистка верхнего слоя до не окисленного металла требуется выполнить обезжиривание. Данный процесс может выполняться при помощи бензина или любого другого растворителя;
• если требуется заделать трещину, то ее нужно расчистить до полного окончания. После этого в этом месте необходимо просверлить отверстие с размером диаметра 10 мм.

Сварка чугуна инвертором может осуществляться послойно и с использованием опорных элементов — шпилек. Они полностью состоят из стали. Применение данных опорных элементов должно сопровождаться с учетом важных требований:

• размеры данных элементов должны быть точными, их размер диаметра не должен быть больше 40 % от толщины чугуна;
• показатель выступа шпильки над металлом составляет не более 4-6 мм;
• расстояние между ними не должно превышать 6 мм;
• количество используемых шпилек должно зависеть от параметров соединения, но их не должно быть больше 25 % от площади излома.

Также могут применяться электроды, но они должны быть специальными. Проводить заваривание чугуна обычными электродами не рекомендуется. Для сплава этого вида подойдут электроды с добавлением никеля, меди, хрома и других лигатур, которые способствуют прочному наплавлению чугуна.

Как проводится

Как сваривать чугун при помощи инвертора, чтобы получить хороший и качественный сварной шов? Для этого потребуется изучить важные рекомендации:

• полярность подключения должна быть обратная;
• работа сварочного аппарата должна осуществляться на минимальной мощности, она должна соответствовать толщине чугунного элемента;
• размер длины одного непрерывного сварочного шва не должна быть больше 3-5 сантиметров;
• не должно быть перегревания металла, которое может возникнуть в результате частых перерывов;
• первый и последний слой при многослойном сваривании должен проковываться молотком с небольшим усилием.

Сам процесс сварки может быть многослойным или с использованием шпилек. После правильной установки шпилек проводится наваривание каждого слоя. Металл должен накладываться вокруг каждой шпильки, что в итоге получилась заплатка. В конце делается сварной шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

Многослойная сварка выполняется с использованием электродов. После наплавления первого слоя проводится ковка молотком, она должна делаться на горячую. Если есть доступ к обратной стороне изделия, то также накладывается слой на ней, а затем он проковывается. В конце накладывают следующие слои металла.

Прежде чем ответить на вопрос варится ли сваркой чугун, стоит рассмотреть главные особенности данного сплава. Именно от его вида и структуры зависит выбор определенного вида сварки. Для него могут применяться разные виды сварок — электросварка, полуавтоматом, газовая, аргоном, инвертором. Но чтобы процесс был успешным, требуется провести предварительную подготовку чугуна и стали.