Основные положения технологии сварки чугуна

Технология и особенности сварки большинства существующих видов сталей не представляют никакого труда при наличии некоторых знаний и нужного оборудования. Однако если вам предстоит такая задача, как сварка чугуна, то здесь нужно углубиться в процесс более детально. Технология сварки чугуна осложняется тем, что сваренное соединение зачастую получается невысокого качества. В месте шва происходит насыщенная закалка материала, и в результате этого повышается хрупкость и образуются трещины. Поэтому важно знать особенности сварки чугуна, чтобы сделать все правильно.

Какими электродами варить чугун?

Современные технологии позволяют разрабатывать и выпускать электроды под самые разные нужды. Особенности сварки диктуют свои условия, и при работе с чугуном преимущественно применяются электроды на базе никеля, железа и меди.

Перед варкой чугуна электродами нужно разобраться, какие именно изделия подойдут для конкретно вашей задачи. Так, особенности электрода ЦЧ-4 позволяют применять его не только для горячей и холодной сварки чугуна, но и для заделки дефектов и ремонтной наплавки. Эти же электроды обязывает использовать технология сварки стали с чугуном. Данные электроды позволяют наплавлять 1-2 слоя на изношенные детали из чугуна, подготавливая под дальнейшую наплавку сварочными электродами. Сама сварка чугуна этими электродами выполняется в нижнем положении шва. Работа ведется на обратном токе. Если напряжение холостого хода трансформатора составляет более 70 В, то используется переменный ток.

Электроды ОЗЧ-2 применяются для холодной сварки чугуна. Их можно применять для устранения дефектов литья и наплавки. Подходят для работы с ковким и серым типом материала. Сварка чугуна такими электродами ведется в вертикальном и нижнем положениях шва. Применяется обратный ток.

Электроды ОЗЧ-6 используются для холодной сварки чугуна. Позволяют варить ковкую и серую разновидность материала. Лучше всего показывают себя при проведении ремонтных работ тонкостенных изделий. Сварка чугуна осуществляется в вертикальном и нижнем положениях, ток обратный.

Электроды МНЧ-2 используются для холодной сварки чугуна. С их помощью можно заваривать дефекты литья и наплавлять детали из ковкого и серого чугуна, а также чугуна высокой прочности. Наплавленный металл имеет высокую плотность. Обычно такие электроды применяются при ответственных работах, требующих высокого качества сварного соединения. Сварка выполняется не только в вертикальном и нижнем, но и в ограниченно потолочном положениях. Ток опять-таки обратной полярности.

Электроды марок ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2 используются при работе с высокопрочным и серым чугуном. Позволяют выполнять многослойную заварку крупных дефектов и наплавлять большие объемы металлов. Обычно используются в комплексе с электродами марок МНЧ и ОЗЧ, с помощью которых выполняются первый и последний слои. Для создания же промежуточных слоев применяются электроды ОЗЖН. Варят в вертикальном и нижнем положениях при постоянном обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-4 используются при работе с высокопрочным и серым чугуном. Позволяют наплавлять и сваривать последние слои поверхности. Обеспечивают высокое качество и износостойкость наплавленного слоя, делают его устойчивым к ударам и высокотехнологичным. Варка с этими электродами выполняется в вертикальном и нижнем положениях, работа ведется на постоянном обратном токе.

Это далеко не полный список электродов для сварки чугуна. В действительности их гораздо больше. Чтобы купить наиболее подходящий вариант, лучше обращаться в специализированный магазин сварочного оборудования. Максимально подробно расскажите консультанту, что именно вы собираетесь делать.

Подготовка к сварке чугуна

Вне зависимости от того, какие именно электроды будут использоваться и как будет осуществляться сварка, до начала работы необходимо соответствующим образом подготовить кромки обрабатываемых деталей. Для этого вам необходимо взять переносной наждачный круг с гибким валом либо же слесарное зубило и стесать кромки. Чтобы предотвратить отколы, можете срубать металл тонкими слоями. Учитывайте, что стружка должна быть в толщину не больше 1 мм.

Дефектные места в соответствии с технологией сварки чугуна разделываются до незапятнанного металла. На этом этапе используются шаберы, зубила, сверла и шарошки. Подбираются в соответствии с размерами дефекта, формой обрабатываемого изделия и прочими параметрам. Ваша цель на этом этапе — обеспечить максимально комфортные рабочие условия.

Разделка дефектных мест выполняется с соблюдением ряда требований, а именно:

1. Она ведется исключительно по трещине.
2. Несквозные трещины засверливаются на расстоянии в 1 см от их концов при помощи сверла, поперечник которого на 1-2 мм превышает трещину по ширине.
3. Разделка сквозных трещин выполняется с 1 либо 2 сторон. Все зависит от толщины металла. Делают так, как удобнее.
4. Слишком близко расположенные друг к другу трещины заделываются заплаткой, аналогичной той, которой заделываются пробоины.

При необходимости заделки пробоины ее края предварительно сглаживаются, остроугольные выступы срубаются при помощи зубила. Поверхность изделия нужно обязательно зачистить при помощи наждачного круга. Зачистка выполняется на расстоянии в 3 см от краев пробоины. После этого из листовой низкоуглеродистой стали вырезается заплатка необходимой формы и толщины. Размер заплатки зависит от пробоины. Делайте так, чтобы заплатка со всех сторон перекрывала пробоину примерно на 1,5-2 см.

Как снизить напряжения в металле?

С целью снижения напряжений, возникающих в металле в процессе варки, края заплатки отбортовываются на 30°. Заплатка помещается отбортованной частью к чугуну и приваривается внахлест.

Перед работой подготовьте следующие инструменты и приспособления:

1. Сварочный аппарат.
2. Защитные очки.
3. Ручные тиски.
4. Металлическую щетку.
5. Защитную маску.
6. Зажим заземления.
7. Держатель электрода.
8. Шлифовальную машину.
9. Защитную одежду.
10. Перчатки.
11. Электроды.

Пошаговая инструкция по горячей сварке чугуна

Горячая сварка в некоторых моментах более сложна, чем холодная. Ее преимуществом является исключение риска образования трещин. В процессе сварки нужно пытаться равномерно прогревать деталь, т.к. именно существенная разница температур между швом и основным изделием зачастую и приводит к появлению трещин и прочих дефектов.

Прежде чем приступать к нагреву деталей, надежно закрепите их в достаточно жестком каркасе. Это позволяет избавиться от напряжения, которое во время работы может привести к образованию трещин. Если нагрев деталей имеет местный характер, жесткий каркас можно не применять. Для нагрева изделий, как правило, применяются установки для индукционного нагрева. При желании и наличии такой возможности детали можно нагревать в горнах, применяя паяльные лампы либо пламенные горелки.

При необходимости сварить сквозные трещины или заделать дефекты по краям изделия традиционно применяются графитовые формы. Они позволяют предотвратить вытекание жидкого металла. Такие формы делаются из графитовых пластинок, для соединения которых применяется формовочная смесь из кварцевого песка с некоторой частью жидкого стекла. Подогревать нужно для того, чтобы дальнейшее охлаждение готовой детали было равномерным. Это минимизирует риск появления трещин.

Прежде чем приступать непосредственно к варке, подготовьте дефектное место. Сначала тщательно очистите его от грязи и пыли, а затем разделите, чтобы получить полости и обеспечить хороший доступ и максимальное удобство для работы электродами в месте сварки.

В процессе работы нужно строго следовать проверенной и утвержденной технологии. Важно соблюдать требуемый объем расплавленного чугуна. Дополнительно его нужно размешивать концом рабочего электрода либо присадочного стержня. Охлаждать нужно постепенно. Нельзя, чтобы заваренное место остывало чересчур быстро: засыпьте его горячим песком либо древесным углем, можно охладить в печи. В среднем мелкие изделия остывают от нескольких часов для 2-х суток. Более крупные детали могут остывать до недели.

С целью раскисления и дополнительной защиты ванны используются флюсы на борной основе. Можно, к примеру, применять прокаленную безводную буру. Прокалка ведется при 400°С. Эта технология сварки в настоящее время считается наиболее совершенной. Но есть у горячей сварки и определенные недостатки: кропотливость рабочего процесса и довольно тяжелые условия.

Технология холодной сварки чугунных изделий

Если нет специального нагревательного оборудования, а потребность в сварке этого материала не носит постоянного характера, то можно использовать технологию холодной сварки при помощи специальных электродов, а именно:

1. ОЗЧ-2 с медным стержнем, покрытым особым составом.
2. МНЧ-2 со стержнем из сплава, в состав которого входит медь, никель, марганец и железо.

Использование электродов МНЧ-2 позволяет получать более технологичный в резке металл, однако, эти электроды стоят довольно дорого, да и найти их зачастую проблему. Электроды же ОЗЧ-2 недорогие и доступные, при желании их даже можно изготовить самостоятельно. Электрод состоит из медного стержня со специальным электродным напылением. В состав напыления входит металлический порошок, мрамор, плавиковый шпат, кварц, ферромарганец, ферротитан, ферросилиция, сода. Обычно сварщики, которые самостоятельно изготавливают электроды, покупают уже готовое покрытие, т.к. выдержать в точности все пропорции довольно сложно.

Электрод изготавливается в следующем порядке. Сначала берется медная проволока, делится на отрезки. Отрезки очищаются и обязательно обезжириваются органическим растворителем. Берутся железные электроды, с них скалывается покрытие и смешивается в пропорции 1:1 с мелкими железными опилками либо, что еще лучше, порошком. Все тщательно перемешивается с жидким стеклом. В образовавшуюся смесь макаются отрезки проволоки из меди, после чего она медленно извлекается из массы. Спешить не нужно. Важно, чтобы избыток успел полностью стечь. Слой должен иметь не более 2 мм в толщину. Сначала электроды нужно просушить на воздухе, расположив их вертикально, а затем прокалить при температуре в 250°С. Для прокалки подойдет простая духовка плиты.

Для сварки чугуна при помощи таких самодельных электродов используется недлинная дуга. Ток должен быть обратным и постоянным. Важно делать перерывы на остывание материала до 50°С. В целях обеспечения высококачественной работы накладывайте сварочный шов небольшими участками длиной примерно по 3-5 см и проковывайте сразу после проведения сварки. Так вы предотвратите образование трещин в сварочном шве.

При отсутствии времени на создание рассмотренных выше электродов, вы можете выполнить сварку при помощи специальных комбинированных медно-стальных изделий. Изготавливаются они по такой схеме: берутся электроды для работы со сталью и на них навивается спираль из медной или латунной проволоки с поперечником в 1,5-2 мм. Длину проволоки подбирайте так, чтобы спираль весила в среднем в 4-5 раз больше, чем железный стержень.

Основные особенности газопламенной сварки чугуна

Несмотря на то что в настоящее время существует много методов сварки рассматриваемого материала, газовая сварка по-прежнему остается наиболее надежным вариантом. Этот метод позволяет добиваться высококачественной наплавки, свойства которой похожи на свойства основного металла. Чаще всего такая сварка применяется при необходимости устранения повреждений, например, для восстановления поврежденных отверстий.

Технология довольно простая и понятная. Необходимо произвести постепенный и более равномерный нагрев либо остывание чугунной детали.

В результате такой работы в металле шва и на его границах будут созданы более подходящие условия для нормальной графитизации углерода, а риск появления внутренних напряжений сведется к минимуму.

Однако данная технология ручной дуговой сварки требует предварительного обогрева изделия. Местный обогрев выполняется при помощи горелки. Присадочным материалом обычно выступают литые чугунные прутья. Сварка осуществляется науглероживающим либо простым пламенем, применяются флюсы из буры.

Прекрасные результаты достигаются в процессе сварки чугуна при помощи газового пламени с применением латунных прутьев. Данный материал имеет более низкую температуру плавления, чем чугун. Работа выполняется с применением борной кислоты и буры в равных количествах либо же флюса из буры. Кромки трещин, разделанные под углом в 80°, нагреваются до 900°С и посыпаются флюсом. После этого кромки облуживаются с применением прута из латуни. Разделка заполняется латунью без расплавления чугуна.

Таким образом, чугун — это один из наиболее широко использующихся материалов, состоящий из железа и углерода. И именно из-за особенностей состава при сварке данного материала возникают основные трудности. По причине существенной трудоемкости сварки чугуна, которая особенно сильно ощущается при работе с крупногабаритными деталями, нужно обязательно учитывать основные особенности сварки чугунных деталей и в точности следовать технологии. При отсутствии опыта и специального оборудования наиболее предпочтительным вариантом для вас будет холодная сварка. Следуйте инструкции, и все получится. Удачной работы!