Холодный метод не может обеспечить качественный и прочный сварной шов. Применение холодного метода ограничено деталями с небольшими дефектами и ненагруженными конструкциями.
Сварка чугуна электродами по чугуну, как правильно варить, какие электроды лучшие выбрать
Материал представляет собой сплав железа с высоким содержанием углерода. Это вещество придает чугуну твердость.
Неметаллический углерод не способен соединяться с железом и содержится в сплаве в виде графитовых точек.
Сплав обладает следующими свойствами:
- Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
- Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
- Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
- Низкая пластичность.
- Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.
Свойства чугуна
Температура плавления чугуна составляет от 1 150 до 1 200 °C, то есть на 300 °C ниже, чем температура плавления чистого железа. Теплопроводность чугуна ниже, чем у стали, а коэффициент теплового расширения такой же. Электропроводность чугуна зависит от распределения графитовых включений.
При быстром охлаждении чугуна при температуре выше 750 °C графит превращается в цементит, а чугун становится от серого до белого цвета. В результате образуется закаленная структура с внутренними напряжениями, которые приводят к появлению трещин.
Способы
В подавляющем большинстве случаев чугун сваривается путем предварительного нагрева. Горячая обработка является наиболее эффективной и дает высококачественные результаты за относительно короткое время. Обычная техника предполагает нагрев до 600-650 градусов. При полугорячей технике металл нагревается только до 300-350 градусов Цельсия. Иногда используется и так называемая холодная техника, при которой предварительный нагрев отсутствует.
Холодный» метод редко дает хороший результат. Тем не менее, он все еще часто используется. Такое решение привлекательно для начинающих сварщиков, поскольку процедуры просты и легко выполнимы. Для работы используется специальный набор электродов, содержащих высокую долю никеля или меди. Иногда используются даже электроды, содержащие эти две добавки.
Маркировка электродов
Марки сварочных электродов говорят о трех важных вещах:
- химический состав;
- целевое применение;
- серия продукта.
Если изделие имеет маркировку МНН-2, то это, несомненно, медно-никелевый электрод марки 2 (МН). Подобный ассортимент содержит ряд аналогичных изделий. Однако их состав может значительно отличаться. Маркировка же может быть гораздо сложнее.
Возьмем модель E46-LEZS-UD-E431 (3) RC13. Символы E46 означают, что прочность на разрыв составляет 46 кг на 1 мм2. Второй компонент маркировки — аббревиатура марки производителя. Последние цифры маркировки указывают на диаметр инструмента. Аббревиатура «УД» означает, что электроды можно использовать для углеродистых и низколегированных сталей. Буквы «RC» указывают на толстое рутил-целлюлозное покрытие.
Специалисты отмечают, что коллекторы из чугуна следует сваривать электродами СЧ-4. Их толщина варьируется от 3 до 5 мм. Работа возможна, когда детали находятся в нижнем положении. В зависимости от толщины электрода используется сила тока:
МЧ-4 можно рассматривать как общий случай для сварки широкого спектра чугунных деталей. Сварные швы, полученные этим электродом, очень хороши. Кроме того, учитывается покрытие и толщина инструмента. Помимо упомянутых марок электродов, можно использовать и другое оборудование. Термическая сварка чугуна обычно выполняется с помощью СЧ-4.
Если металл нагревается незначительно, рекомендуется использовать OK 92.18. Такой аппарат может работать как на постоянном, так и на переменном токе. При использовании CCh-4 для холодной сварки чугуна (это также возможно), необходимо применять ток с обратной полярностью. Еще одним важным требованием является нижнее расположение свариваемых деталей. Большинство сварщиков предпочитают электроды с маркировкой, указанной в ГОСТ 2671.
Большинство из них имеют меловое покрытие. Однако в случае ОМС-1 и некоторых других марок используется специальный тип покрытия. Иногда используются также наплавки:
- электроды на угольной основе;
- УОНИ и АНО (сделанные из стали);
- электроды с чугунным стержнем.
ОЗЧ-6 рекомендуется сваривать тонкий чугун в холодном состоянии. Такой инструмент хорошо справляется с работой, когда детали расположены вертикально или направлены вниз. Для ответственных деталей правильнее использовать МНЧ-2. Этот тип электрода помогает устранить дефекты, возникшие при заливке металла. Он также используется для финишной обработки поверхности.
Вы легко сможете создать прочный и надежный сварной шов. Работу можно выполнять как вниз, так и вверх. Некоторые опытные сварщики даже работают в положении на крыше. Специалисты рекомендуют использовать токи обратной полярности. Иногда ОЗЖН-1 используют для поверхностной сварки чугуна без предварительного подогрева.
Этот тип электродов также подходит для тяжелых работ, где присутствуют большие дефекты. С их помощью можно покрыть значительный объем металла. Предпочтительны вертикальные и нисходящие участки. Технологи подчеркивают необходимость использования постоянного тока с обратной полярностью.
Наконец, стоит упомянуть инструмент ОЗЧ-2, который иногда используется для холодной сварки чугуна.
Процесс сварки
Чтобы соединить два куска чугуна, их необходимо уложить на верстак или сварочный стол и желательно зафиксировать с помощью зажимов, струбцин и специальных приспособлений, чтобы уменьшить возможность деформации. Если необходимо заварить трещину, то зажимать элементы не обязательно. Существует два способа сварки чугуна: покрытым электродом и инвертором.
Горячий способ с предварительным подогревом
В домашних условиях сложно полностью соблюсти технологию сварки, так как детали приходится нагревать при высоких температурах. Принцип процесса описан в ГОСТ 30430-96:
- Собирают изделие на прихватки .
- Свариваемые элементы нагревают до 400-600 градусов .
- 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.
- После этого деталь снова нагревают и дают ей медленно остыть .
Для контроля температурного режима используются термопары, которые плавятся при определенных температурах (они оставляют следы на чугуне), или переносные пирометры. Заготовку помещают в песок, чтобы она медленно остывала.
Если необходимо сварить чугун в домашних условиях, детали можно нагреть газовой горелкой или резаком.
Холодный способ без подогрева
Универсальный метод подходит для использования на месте — в гараже или на даче. Однако нужно использовать правильные сварочные электроды. Суть процесса:
- После подготовки детали размещают на верстаке, если нужно – закрепляют.
- Нужно сделать несколько прихваток, дать материалу остыть. Проверить размеры изделия.
- Варить следует небольшими участками, избегая перегрева. Шлак после остывания нужно удалять, обрабатывать корщёткой до металлического блеска.
При появлении дефектов — трещин, растрескивания, пор — их необходимо удалить зачистным кругом. Повторная сварка.
Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна. Советы
Разные чугуны свариваются по-разному. Некоторые сплавы не могут быть сварены вместе. Типичные дефекты:
- Слишком большой ток – при сварке металл сильно кипит, после кристаллизации слышны щелчки, появляются трещины на поверхности шва.
- 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.
- Мало тока – шов плохо формируется, кромки недостаточно проплавляются.
Даже если дефекты не видны, это не означает, что изделие надежно сварено. Необходимо проверить ответственные швы: на изгиб, удлинение.
Для качественного соединения также используют резьбовые шпильки — стальные стержни с резьбой. Их ввинчивают в стыки свариваемых деталей так, чтобы они удерживали обе детали вместе. Выступающие головки затем срезаются. Важно подготовить детали к сварке, прежде чем прикреплять винты, а затем паять и сваривать их. Рекомендуется закручивать винты так, чтобы последующая сварка правильно соединила их с чугуном.
При заварке трещин используется метод повторного прошивания краев трещины. Это предотвращает повторное появление трещины. Отступите от краев на 5-10 мм и просверлите отверстия диаметром 5-6 мм.
Сложность сварки чугуна в домашних условиях заключается в том, что сплав имеет высокое содержание углерода (более 2,14 %). После сварки шов получается более пластичным, чем область шва. Это приводит к появлению трещин и изломов. Соблюдение процедуры поможет получить надежное соединение. Если «холодный» метод не дает приемлемого результата, рекомендуется попробовать «горячий» метод.
Сварочные аппараты
При этом методе электрический ток увеличивается за счет снижения напряжения в сети до значения, необходимого для сварки. Процедура осуществляется с помощью сварочных аппаратов: Трансформаторов, выпрямителей, инверторов.
В зависимости от процесса могут использоваться сварочные аппараты:
- ручной дуговой MMA;
- полуавтоматической MIG-MAG;
- аргонодуговой TIG;
- точечной;
- плазменной;
- газовой.
Сварку чугуна обычным электродом лучше всего производить с помощью инвертора, который имеет преимущество перед другими видами аппаратов:
- стабильность тока при колебаниях напряжения в сети;
- плавная регулировка режима работы,
- при продолжительной работе на максимальном режиме – автоматическое отключение;
- защита от перегрева, изменения сетевых параметров тока;
- микропроцессорное управление и программирование технологических процессов сварки;
- стабилизация и поддержание параметров дуги на одном уровне при внешнем воздействии;
- сварка покрытыми электродами любых марок на постоянном и переменном токе;
- качественное формирование шва;
- сварка металлов даже с ограниченной свариваемостью.
Бытовой инвертор — это компактное и легкое устройство. Однако он не подходит для непрерывной работы и имеет низкую мощность.
Технология сварки инвертором
Как после подготовки изделия сварить чугун обычным электродом, чтобы шов получился безупречным? Прежде всего, необходимо правильно выбрать тип электрода и технологию работы.
Как правило, сварка чугуна осуществляется тремя методами:
- горячий – перед сваркой детали нагревают до 600º-650º;
- полугорячий – нагрев до 300º-350º;
- холодный – без подогрева изделий.
Горячий метод — трудоемкий и сложный процесс. Он используется на производстве для обработки крупных и сложных деталей.
Сначала вся поверхность заготовки тщательно нагревается, чтобы избежать разницы температур. На производстве чугун нагревают в печи, индукционной печи или в яме, выложенной огнеупорным кирпичом.
Чугун начинает плавиться при температуре 750º, поэтому нагрев не должен превышать 600-700º. Нагрев происходит со скоростью 150º в час. Чугун похож на пластилин, и с ним легко работать.
По окончании сварки детали необходимо медленно охладить. Для этого детали посыпают песком, накрывают асбестовым одеялом или нагревают, постепенно снижая температуру.
При таком методе практически не образуются трещины и поры, а швы получаются без дефектов.
Полугорячий метод похож на горячий метод, но предварительный подогрев снижает скорость охлаждения после сварки. Обесцвечивание металла происходит меньше, поэтому риск образования трещин снижается.
Видео описание
В этом видеоролике показано, как сваривать чугун с помощью электросварки:
Как правильно сваривать чугун и какие электроды выбрать.Ремонт тисков без косяков) Подготовка
Свариваемую зону необходимо тщательно очистить от краски. Предпочтительно использовать абразив с отбойным кругом. Убедитесь, что все кромки не имеют острых углов. Рабочая поверхность должна иметь только сферическую форму. Затем необходимо провести процесс обезжиривания. Для этого подойдет любой бензин или растворитель. Главное, чтобы окисленный металл был полностью нейтрализован. Отдельно следует упомянуть о гвоздях. Они являются опорными элементами и часто используются для создания качественного соединения. Например, если необходимо заварить трещину на поверхности чугунной детали, то после очистки в краях детали просверливаются отверстия. В них вставляются стальные штифты. Размер детали строго регламентирован. Ее диаметр не должен превышать 40% толщины чугунной поверхности. Штифт не должен выступать над поверхностью более чем на 4-6 мм. А их количество ограничивается размером трещины. Расстояние между двумя штифтами не должно превышать шестикратного их диаметра. После подготовки поверхности перед сваркой чугуна уделяют внимание выбору электродов. Обычные электроды (для стали) вызывают еще большее отверстие. Поэтому для правильного воздействия на чугун нужны только те, которые имеют соответствующее покрытие. Достаточно электродов, содержащих медь, хром или никель. Наиболее распространенными являются следующие: Для электроосаждения используют электроды марок Сг-4, Сг-2, Сг-1 и Сг-2, следя за тем, чтобы их диаметр не отклонялся от 3 мм.
- Выбирается обратная полярность подключения.
- Сварочный аппарат ставится на минимальную мощность.
- Не нужно делать непрерывный шов длиннее 5 см.
- Чтобы металл не перегревался, перерывы в работе делают, как можно чаще.
- Первый слой, а также последний обязательно проковывают молотком, но с самым малым усилием.
Рассмотрим сварку чугуна на конкретных примерах.
По шпилькам
Гвозди вставляются в подготовленные отверстия. Металл сваривается электродом слой за слоем вокруг каждой детали. В конце гвоздь полностью закрывается накладкой.
Для того чтобы температура поверхности не превышала 80 °C, делаются паузы. Их желательно сочетать с переходами между штифтами. После обработки одного штифта оставьте его на некоторое время и переходите к следующему. Цикл с короткими паузами.
Когда все гвозди покрыты покрытием, выполняется последний шов. Это когда весь сваренный металл соединяется вместе.
Многослойный
Проверяются скосы. Они должны быть сферическими и не иметь острых выступов. Первый шов сваривается от одного края до другого. Слегка постучите по нему, пока он не остыл. Затем оставьте его остывать.
Если возможно, деталь переворачивают на другую сторону. Аналогичный слой металла наносится на обратную сторону и выковывается. Деталь возвращается в исходное положение, и теперь весь дефект покрывается слой за слоем. Не забывайте слегка
