Как заварить трещину в чугуне?

Можно ли в домашних условиях сварить чугун электросваркой и как это сделать?

Для надёжного соединения металлических деталей применяют сварочные аппараты. С помощью этого оборудования можно сделать прочный шов, который выдержит нагрузку в десятки тонн. Сварочное оборудование применяется как на предприятиях, так и в домашних условиях. Начинающие сварщики часто сталкиваются с потребностью в сварке чугунных деталей, но это не так просто. Важно знать, как сварить чугун электросваркой, исходя из особенностей этого сплава.

Сварка чугуна

Особенности сварки чугуна

Способы сварки чугуна отличаются от тех, которые применяются для других металлов и сплавов. Связано это с особенностями материала. Чугун содержит в своём составе до 6% углерода, из-за чего считается хрупким металлом. Из-за этого его свариваемость ухудшается. Негативными факторами для сварки этого материала являются сторонние компоненты, содержащиеся в его составе. К ним относится марганец, фосфор и сера.

При проведении сварочных работ стоит учитывать некоторые особенности:

  1. Плохой показатель свариваемости из-за необычной структуры материала.
  2. Готовые соединения не будут обладать высокой прочностью из-за большого количества трещин, образующихся при сварке.
  3. Расплавленный чугун подвержен окислению.
  4. Большое количество углерода в составе способствует образованию пор во время сварочных работ.

Промышленные марки чугуна практически не поддаются воздействию сварочного оборудования.

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.

Способы сварки

Существует две технологии сварки чугуна — горячая и холодная. Сварщик сам выбирает какую применить в зависимости от обрабатываемых деталей.

Холодный способ сварки

Холодный способ соединения чугунных деталей подразумевает под собой использование специальных расходных материалов. Нельзя использовать обычные стальные электроды. В противном случае получится некачественный шов, который будет состоять преимущественно из вредных компонентов чугуна. При попытках зачистить готовый шов он может треснуть.

Чтобы сделать качественное соединение используются электроды малого диаметра. Работают с ними на малом токе. Холодный способ применяется в тех случаях, когда нужно провести небольшое количество работы без изначального нагревания заготовок.

Горячий способ

Чаще всего, применяется в домашних условиях. При повышении температуры нагрева сварочного шва его качество улучшается. Перед тем как обрабатывать детали электросваркой нужно решить, как будет разогреваться заготовка — частично или целиком.

Особенность технологии горячего способа сварки заключается в том, чтобы перед использованием сварочного аппарата заготовку разогревают, а после окончания работ дать ей самостоятельно остыть. Максимальная температура разогрева деталей — 650 градусов по Цельсию. В противном случае будет разрушена структура материала.

Как варить чугун

Чтобы сделать качественный шов, требуется знать, как варить чугун электросваркой в домашних условиях. Технологический процесс можно разделить на два этапа — подготовительный и рабочий.

Подготовительные работы

Перед тем как запускать сварочный аппарат, требуется провести подготовку поверхности. Этапы подготовки:

  1. Грязь и ржавчину очистить с помощью металлической щётки или наждачной бумаги. Если загрязнения серьёзные или на поверхности чугуна присутствуют окалины, можно использовать болгарку с шлифовальным диском.
  2. Дополнительно поверхность обезжиривается с помощью растворителя.
  3. На краях, которые будут свариваться, требуется сделать фаску.

Последним этапом подготовки является зачистка поверхности деталей до металлического блеска. Сделать это нужно вокруг тех мест, которые будут свариваться.

Подготовка поверхности

Сваривание без подогрева

В первую очередь, необходимо купить расходные материалы. Оптимальным вариантом будут электроды, в состав которых входит медь или никель. Готовый шов будет легко обрабатываться. Режим использования сварочного оборудования указывается на упаковке с расходным материалом. Сваривать чугун без изначального подогрева заготовки требуется поэтапно. Сначала наносится начальный шов, которому дают остынуть. Сверху наносят второй. Важно не перегревать материал.

Сварка с нагревом

Основная проблема растрескивания чугуна в том, что материал без предварительного нагрева резко разогревается и остывает. Из-за этого образуются трещины. Зная, как заваривать чугун горячим методом, можно добиться надёжного соединения деталей.

Этапы проведения сварочных работ:

  1. Рабочая поверхность зачищается от ржавчины, грязи, краски.
  2. Сквозные дыры завариваются с помощью специальных форм.
  3. Детали предварительно разогреваются в индукционных печах до 600 градусов.
  4. Включается сварочный аппарат. Сварщик должен его настроить на работу при постоянном токе и прямой полярности.

Когда шок готов, заготовку требуется поместить в разогретую печь и выключить её. Они должны остыть вместе.

Меры безопасности

При работе со сварочным оборудованием, требуется соблюдать правила безопасности:

  1. Не работать с неисправными аппаратами.
  2. При работе сварочным оборудованием стоять на резиновом коврике.
  3. При наличии трещин и пор в заготовке не закреплять её над собой.
  4. Сварочный процесс является вредным для здоровья. Сварщику нужно использовать специальную маску, перчатки и спецодежду.

Нельзя прикасаться к только что сделанному шву.

Соединять детали из чугуна с помощью сварочного оборудования сложнее чем из других материалов. По этой причине требуется знать технологию создания швов, использовать подходящее оборудование и расходники.

Особенности и проблемы сварки чугуна: как избежать трещин при остывании шва и добиться прочности соединения

Сварка чугунных сплавов делается несколькими методами. Каждый из них выбирается как баланс между стоимостью и сложностью работ и прочностью, которая требуется от шва. Это вызвано физическими особенностями чугунных материалов, которые резко отличаются от подавляющей части остальных сплавов и металлов.

Особенности сварки чугуна

Чугун – это железный сплав с большим содержанием углерода. Углерод придает стальным сплавам твердость, при содержании его свыше 2,14% получаемый сплав уже является чугуном. Поскольку углерод не является металлом, он не может образовать с железом кристаллических решеток и присутствует в виде вкраплений графита различных форм или входит с железом в химическую связь. Из-за графита чугун имеет пористую структуру, насыщается газами и впитывает масло.

При сварке чугуна проблемы начинаются сразу после образования шва. При остывании, особенно быстром, легко возникают трещины, вызванные закалкой и сильными напряжениями в металле. Образуется карбид железа (цементит), чугун “отбеливается”, получает высокую твердость и хрупкость. Поэтому после сварки необходимо поддерживать температуру 200-300°C, постепенно снижая ее, чтобы избежать образования цементита.

Помогает также введение никеля в материал шва. Он смешивается с железом в любых соотношениях. При этом не образуется карбидов и повышения твердости, что позволяет избежать трещин. Можно использовать для этих целей медь, но она не обеспечивает такой однородности шва, как никель.

Сравнительно невысокая температура плавления чугуна (от 1200 до 1250 градусов) приводит к его высокой текучести и ограничивает положения сварки – особенно сложно варить потолочные швы. Кроме того, повышено газообразование, которое продолжается даже при остывании шва.

Так называемый “горелый” чугун (бывший длительное время под действием высоких температур) сваривать невозможно из-за появления окислов кремния и углерода. Вообще чугунные детали предпочтительно менять и при использовании не допускать их разрушения.

Основные трудности при сварке чугуна:

  • образование трещин при остывании шва;
  • сильное повышение твердости в области шва;
  • выделение газов создает пористость шва;
  • текучесть ванны усложняет технологию.

Подготовка чугуна к сварке

Перед сваркой, особенно ответственных деталей, необходимо произвести подготовку металла. Для этого выполняется перечень работ:

  • очистка от грязи и масла для всех видов сварки;
  • разделка кромок для всех видов сварки;
  • установка шпилек для холодной сварки (при повышенных требованиях к прочности);
  • прогрев деталей для горячей сварки;
  • формовка ванны для горячей сварки.

Особенно тщательно следует удалять масло, применяя растворители или отжиг горелкой.

При разделке кромок необходимо выпилить все трещины. Если будут устанавливаться шпильки, то разделку кромок следует выполнить под углом. В кромках засверливают отверстия, нарезают резьбу и завинчивают стальные шпильки, по крайней мере, на два-три “калибра” (отношение длины к диаметру). Внешние концы шпилек должны допускать их проварку между собой.

Подготовительный нагрев деталей при горячей сварке производят постепенно, на 100-150 градусов в час. Так же медленно выполняют и охлаждение, подогревая детали с уменьшением температуры.

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.

Горячую сварку применяют для изделий большой массы в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. Тепло для ванны получают либо от электрической дуги, либо от газовой горелки. Горячая сварка отличается от других видов самым большим объемом ванны (до 0.5-1 дм. куб.). Это требует устанавливать заготовки только в нижнее положение.

Присадочный материал для горячей сварки – чугунные электроды увеличенного диаметра (от 8 мм и более) или порошковая проволока.

Полугорячая сварка

Полугорячая сварка чугуна производится аналогично описанной выше горячей, но температура предварительного подогрева здесь ниже, около 300-350°C. Это способствует понижению скорости остывания металла после сварки.

При полугорячей сварке меньше степень “отбеливания” чугуна по сравнению с горячим способом, что способствует и меньшей опасности возникновения трещин. Кроме того, требуется меньше энергии на подогрев деталей.

Полугорячую сварку делают малоуглеродистыми стальными электродами с легирующими добавками или автогеном, добавляя для присадки чугунный пруток.

Холодная сварка

Наиболее часто для небольших повреждений применяется холодная сварка. Слово “холодная” здесь означает то, что предварительный подогрев свариваемых частей не производится. Это значительно упрощает процесс, хотя и не позволяет получить качества шва, достижимого при горячем способе. Но для мелких дефектов на ненагруженных деталях – корпусах механизмов, крышках и т. д. – данный способ вполне оправдан.

Для деталей, несущих нагрузку, можно применить усиление шпильками из стали, которые завариваются с внешней стороны и затем закрываются верхним швом. При холодной сварке стремятся как можно меньше нагревать металл и применяют стальные электроды небольшой толщины (3-5 мм). Для снижения нагрева применяют постоянный ток, а электрод подключают к плюсу аппарата (обратная полярность). Материал электродов должен содержать как можно меньше углерода. Но и без этого в шве образуется тонкий слой белого чугуна. Избавиться от него не помогает даже продолжительный отжиг.

Читайте также  Важные этапы сварки металлоконструкций

Хорошие результаты дает применение никеля или монель-металла (никель 70%, медь 20%) в сварочных электродах, но этот способ дорог. Его следует применять в тех случаях, когда требуется последующее точение, шлифование или фрезерование детали. Но необходимо учесть, что механическая прочность “никелированного” чугуна снижается.

Основные способы сварки чугуна

Серый чугун можно варить несколькими способами. Чаще всего это дуговая сварка стальными или специальными электродами. Эти способы относятся к холодному методу сварки.

Ручная дуговая сварка плавящимися электродами

Самые мелкие повреждения чугунных деталей можно заварить обычными стальными электродами 3 мм с тонкой обмазкой. Перед сваркой очищают швы и выпиливают или вырубают трещины. Сварка ведется небольшим током 80-120 ампер.

Повреждения Электроды Дополнительно
Мелкие Стальные Поковка шва молотком
Средние Медные
Крупные Медные и никелевые Усиление шпильками

Если требуется повысить качество шва при дуговом способе, то вместо трансформатора берется инвертор, так как он позволяет работать на постоянном токе. Это дает кое-какие дополнительные возможности, указанные в таблице ниже.

Полярность Деталь Электрод Особенности
Прямая Плюс Минус Увеличение нагрева детали. Небольшой расход электродов
Обратная Минус Плюс Умеренный нагрев детали. Большой расход электродов

Причина такой разницы в физике процесса: положительный электрод сильно бомбардируется тяжелыми отрицательными ионами, что дает дополнительную энергию в общем балансе выделения тепла. Разница в температуре может достигать 700°C. В общем, за возможность избегать перегрева чугуна при электродуговой сварке приходится платить некоторую цену: тратить лишние электроды.

Применение трансформатора лишает сварщика возможности прогревать электроды разными способами, так как при переменном токе этой разницы нет – тепла выделяется поровну на каждом конце дуги. Кроме того, снижается стабильность дуги – на переменном токе она горит не все время.

Для уменьшения перегрева шва применяют движение электрода зигзагом или по кругу, как удобнее сварщику. Тепло при этом распределяется равномернее. Также полезно делить большие швы на меньшие участки, а в промежутках между выполнением участков давать остыть металлу до 80-50°C.

Чтобы повысить качество шва на чугуне, применяют электроды с добавлением меди, никеля или монель-металла (сплав меди с никелем). Наиболее простой и дешевый вариант: стальную проволоку Св-08 (Св-08А) обматывают медной проволокой и окунают в раствор силиката натрия (жидкое стекло). После высыхания обмазки можно варить.

Газовая сварка

Газ или электричество для сварки – это лишь способ нагрева, подвода энергии к сварочной ванне. Но из-за разницы в физике и химии этих процессов могут появиться технологические отличия. При сварке чугуна газом можно использовать ацетилен или пропан-бутановую смесь, но оба варианта с кислородом. Вместо электрода используется присадочная проволока из никеля или чугунный пруток. Чтобы избежать окисления, можно использовать обмазку присадочного материала флюсами (на основе буры), но часто бывает достаточно использовать прогрев металла восстановительной частью факела горелки.

Горелкой следует постепенно прогревать место вокруг сварки. Определить подходящую температуру в области шва (200-350°C) поможет только опыт сварщика. Добившись ее, производят сварку участка. Затем постепенно отводят горелку, избегая резкого остывания. Разумеется, газа тут расходуется заметно больше, чем при сварке стали, но это при газосварке чугуна неизбежно, иначе пойдут трещины.

Аргонодуговая

Аргонодуговая сварка чугуна возможна, но это слишком дорогой вариант, не дающий никаких особенных преимуществ перед другими видами сварки. Чугун не нуждается в такой тщательной защите от окисления, как, например, алюминий. Если все же приходится варить чугун аргоном, то здесь следует соблюдать те же правила:

  • избегать перегрева металла;
  • постепенно прогревать место шва;
  • постепенно охлаждать после сварки.

Все это приводит к большому расходу аргона. Поэтому для подогрева лучше использовать другие методы. Обычно это та же ацетиленовая горелка, что лишает смысла вообще варить аргоном. При сварке аргоном обычно используют неплавящиеся электроды или полуавтомат. В последнем случае его потребуется зарядить нужным типом проволоки, например, никелевой.

Иные варианты

Из прочих вариантов можно дополнить раздел о горячей сварке. Этот способ требует самого большого расхода энергии и подготовки форм для сварочной ванны большого объема. После очистки места для шва вокруг этого места (и при необходимости) снизу делают перегородки из огнеупорной глины. Для форм также используют графитовые пластины. Снаружи форма защищается коробкой из листового железа: это гарантирует, что ванна не разольется. Для предварительного нагрева и медленного охлаждения деталей используют печи (в старые времена для больших деталей использовали костер).

При холодной сварке больших деталей металл разделывается под углом 90 градусов, а в разделочные фаски вворачивают шпильки небольшой длины из малоуглеродистой стали. Верхние концы шпилек обеих половин шва обваривают между собой также сталью с малым содержанием углерода. Они придают шву значительную прочность. Сверху шов заваривают медным или медно-никелевым сплавом.

Как варить чугун

Чугун широко применяется в различных областях человеческой деятельности. Из него делается множество бытовых изделий, в т. ч. сантехническое оборудование. Монтаж и ремонт металлоконструкций требует надежного соединения, для чего используются различные технологии. Сварка чугуна электродом является одним из самых популярных способов, но для ее качественного проведения необходимо знание особенностей процесса.

  1. Что такое чугун?
  2. Особенности сварки чугуна
  3. Как правильно заваривать чугун
  4. Технология и способы сварки
  5. Особенности сварки в домашних условиях инвертором
  6. Правильный выбор электродов для сварки чугуна
  7. Почему чугун может не свариться, как надо
  8. Причины дефектов
  9. Исправление ошибок
  10. Техника безопасности

Что такое чугун?

Как и сталь, чугун представляет собой сплав железа с углеродом, но содержание последнего компонента в его составе превышает 2,14 % и может доходить до 6,65 %. Кроме того, отмечаются примеси в виде кремния, марганца, серы и фосфора, а также легирующие добавки (хром, никель, магний и т. п.). Металл обладает высокой прочностью, но повышенное содержание углерода приводит к низкой пластичности и отсутствию ковкости. Из-за этого чугун сложно сваривать.

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.

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.

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.

Правильный выбор электродов для сварки чугуна

Для сварки чугуна могут использоваться разные электроды:

  1. МНЧ2. Это универсальный электрод, который можно использовать практически для всех типов чугуна. Его можно применять для соединения заготовок и направки металла для заполнения трещин, и иных дефектов. Применяется только с инверторами постоянного тока и обратной полярности. Ориентация электродов в пространстве не ограничивается.
  2. ОЗЧ2. Эти электроды подходят для серого и ковкого типа чугуна. Их можно использовать при холодном методе. Важно помнить, что они применяются в нижнем и вертикальном положении.
  3. ЦЧК. Можно использовать в холодной и горячей технологии, но только в нижнем положении. Возможно применение в аппаратах переменного тока, но на максимально высоком напряжении.
  4. ОЗЖН1. Электрод применяется только при холодной сварке серого и высокопрочного чугуна. С его помощью можно варить массивные детали. Положение при работе — нижнее или вертикальное.
  5. ОК9218. Электроды можно применять только при нагреве заготовок. Возможно применение источников постоянного и переменного тока, но они очень чувствительны к правильности установки режимов.
Читайте также  Как намотать тороидальный трансформатор в домашних условиях?

Маркировка электродов дает нужную информация Буква «Ч» указывает на исключительное применение для чугуна, а «Н» и «М» — на наличие в их составе никеля и меди, соответственно. Выбор электродов определяется маркой чугуна. При проведении наплавки сварке массивных изделий рекомендуются электроды с обмазкой.

Выбор силы тока в зависимости от марки электрода.

Почему чугун может не свариться, как надо

Чугун относится к трудносвариваемым металлам, а потому качество сварки зависит от многих факторов. При несоблюдении режимов и неправильном выборе расходных материалов процесс может пойти не так, как задумано. Это, прежде всего, низкая прочность соединения, неоднородность сварного шва, наличие непроваренных участков, некачественный внешний вид.

Причины дефектов

Выделяются такие основные причины некачественной сварки:

  1. Образование пластинчатого графита в сером чугуне, который при растягивающих напряжениях вызывает появление холодных трещин.
  2. Нарушение температурных режимов (перегрев и слишком быстрое охлаждение) ведет к образованию горячих трещин.
  3. Быстрая кристаллизация приводит к образованию пор в сварном шве за счет выделения водорода, азота, водяного пара, оксида углерода.
  4. Чрезмерная скорость формирования сварного шва способны привести к появлению непроваренных участков.
  5. Чрезмерный нагрев металла, чаще всего, приводит к появлению дефектов. Расплав просто вытекает из сварочной ванны при слишком длительном процессе. Своевременные остановки позволяют избежать перегрева.

Исправление ошибок

Если при визуальном осмотре или с помощью специальных методик контроля качества выявлены существенные дефекты, то ошибку надо исправить. Основной способ — заполнение дефектов путем наплавления. Некачественный шов надо максимально обработать болгаркой и металлической щеткой. Особо обрабатываются трещины. Для наплавления используются электроды МНЧ-2, ОЗЖН, ОЗЧ-2, ЦЧ-4, Т-590. Перед процедурой желательно предварительно прогреть сваренное место до максимально возможно температуры для повышения пластичности металла.

Можно использовать простой и дешевый способ. Стальная проволока марки Св-08 (Сс-08А) обматывается тонкой медной проволокой и погружается в жидкое стекло. Ею можно обмотать место некачественного стыка, после чего осуществить заваривание путем ее расплавления электродом.

Техника безопасности

При проведении сварки в домашних условиях необходимо соблюдать правила техники безопасности:

  • обязательная проверка технического состояния аппарата, применение только стандартного оборудования;
  • использование обязательных средств индивидуальной защиты: маска сварщика, защитные очки, плотная одежда, закрывающая все участки тела;
  • хорошая вентиляция рабочей зоны;
  • наличие рядом огнетушителя и аптечки со средствами от ожогов;
  • достаточное освещение рабочей зоны.

Если сварку проводит человек с недостаточным опытом, то необходимо присутствие помощника или наблюдателя. Необходимо предусмотреть все меры от непредвиденных ситуаций.

Чугун считается трудносвариваемым металлом, но большинство марок, используемых в быту, поддаются сварке в домашних условиях. Качественное соединение обеспечивает сварка электродами с применением инвертора. Для этого необходимо соблюдать режимы и правильно подбирать расходные материалы.

Сварка чугуна в домашних условиях

В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов: холодным и горячим методом.

Сварка чугуна требует другого технологического подхода. Это связано с химическими особенностями металла, что влияет на его обработку и, в частности, на сварку.

В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов.

Особенности материала

Чугун по своему составу — соединение элементов железа и некоторого количества углерода. Но, в сравнение со сталью, последнего в нем свыше 2,14 %.

В зависимости от составов чугуны бывают белые и серые.

Белый чугун по своей сути полуфабрикат и используется для производства ковкого металла. Он очень хрупкий и изделия из него не производят.

Серый вид этого металла чаще всего применяют в промышленности и изготовлении различных вещей.

Также есть ковкие и высокопрочные чугуны.

В чем особенности этого материала в сварочных работах? Главное — это трудности с получением качественного шва, связанные со следующими проблемами.

  • Чугун в силу своей неоднородной структуры склонен к растрескиванию в месте сваривания. Это связано с воздействием на него высокой температуры дуги, что приводит к его отбеливанию и изменению состава в месте варки (высокая температура плюс быстрое остывание).
  • Вследствие высокотемпературного влияния электрической дуги происходит выгорание части углерода в составе металла, как следствие — в сварном шве образуются поры. Это не добавляет прочности такому соединению и качество значительно ухудшается.
  • При расплавлении чугун очень текуч, что не позволяет сформировать правильный шов. Чем выше процентный состав углерода, тем текучесть будет выше.
  • Также при сварке могут образовываться окиси в составе шва, которые тоже не упрочняют соединение. К тому же, окислы более тугоплавки.

Такие особенности значительно затрудняют сварочные работы по чугуну. Главная сложность — это непредсказуемость результата в итоге сварки. Чаще всего образовываются трещины на поверхности уже во время остывания металла.

Самым плохим чугуном для сварки является темно-серого или черного цвета (высокая вместимость графита). Такие виды лучше всего не варить в домашних условиях, в большинстве случаев это приведет к растрескиванию шва и самой детали.

Определить такие виды металла можно проведя рукой по излому. При большой вместимости графитов чугун «мажется».

Но, несмотря на трудности, сварное соединение все-таки возможно. Как проводиться сварка чугуна?

Способы сварки

Холодный способ сварки

Сваривание чугунных деталей холодным способом более простое, но нужно использовать специально предназначенные для этой сварки электроды.

Если пользоваться обычными (стальными) электродами без предварительного нагрева, то в сварном шве образуется металл в виде высокоуглеродистой стали с элементами, входящими в состав чугуна (серы, фосфора, марганца и прочих).

К тому же, такой шов нельзя зачищать, ввиду его высокой способности к растрескиванию. Слишком быстрое остывание приведет к образованию белого чугуна в месте рядом со швом. Металл станет твердым и очень хрупким.

Холодное сваривание проводят электродами небольшого диаметра и на малом токе.

Чаще всего такой способ целесообразно использовать при небольших объемах работ и невозможности сделать подогрев деталей.

Холодную сварку чугунных деталей можно проводить стальным электродом только в том случае, если швы не будут испытывать нагрузки на растяжение. Чаще всего используются медно-никелевые электроды, или же имеющие в своем составе медь и железо.

Горячий способ

Горячий способ может быть местным или общим (частичный прогрев или полностью всей детали).

Для нагревания стоит использовать печь, где деталь будет равномерно прогреваться со всех сторон.

Также различают варианты прогрева в зависимости от температурного показателя

  • Горячий — от 500 до 600 градусов.
  • Полугорячий — от 300 до 400.
  • Теплый — от 150 до 200.

Вся технология заключается в нагревании детали до необходимых температур перед свариванием и медленном охлаждении после завершения процесса.

Нагрев не должен превышать показатель 600-650 градусов. Иначе это приведет к изменению в структуре чугуна. Также нужно соблюдать неспешное нагревание, выдерживая скорость в 150 градусов в час.

Охлаждение тоже происходит неспешно. Лучше всего — поместить деталь в печь, в которой происходило нагревание, где и будет происходить остывание вместе с ней.

Как варить чугун

Подготовительные работы

Требования к предварительной подготовке при сварочных работах по чугуну намного выше, чем в стали.

  • Во-первых, структура чугуна может привести к разрастанию повреждений.
  • Во-вторых, пористость способствует проникновению загрязнения глубже в металл. Настоящая головная боль по очистке чугуна от машинного масла, которое очень глубоко проникает в поверхность.

Очищают поверхности чугунных деталей с помощью щетки по металлу и наждачной бумагой, тщательно устраняя все загрязнения и ржавчину. Можно воспользоваться болгаркой со специальной насадкой с металлическим ворсом.

При наличии машинного масла его нужно удалить, используя растворитель.

Также потребуется зачистка всех неровностей, поверхности должны быть ровными и гладкими.

По краям свариваемых деталей или трещин нужно сделать фаску. Кромки при этом скашивают, пользуясь подходящим инструментом.

При этом стоит помнить о хрупкости металла. Если края скругляют зубилом, то это делают очень тонкими слоями, постепенно. Толщина стружки должна быть не более 1 миллиметра.

Вокруг будущего соединения, на ширину в 20-30 мм, все зачищают до блеска металла.

После подготовки переходят к свариванию. Как заварить чугун используя основные методы в домашней мастерской?

Сваривание без подогрева

Лучше всего использовать электроды, в составе которых есть медь или никель. С последним углерод не вступает в соединения, что не приводит к образованию белого чугуна в шве. При этом сам шов не будет иметь слишком высокую твердость и легко зачищается и поддается любой обработке.

Такими же свойствами обладает и медь.

Чаще всего распространены железно-никелевые, железно-медно-никелевые электроды. С производителей можно обратить внимание на расходники от компании ESAB.

Режим сварки (сила тока и полярность), обычно указывается на упаковке с самими электродами.

Варка происходит в несколько этапов. После наложения каждого шва, ему дает остыть, после чего возобновляют работу.

Главное — это не пережигать металл, а как бы наплавлять расплав на свариваемую поверхность.

Для более качественной сварки лучше использовать горячий способ.

Сварка с нагревом

Итак, как варить чугун электросваркой с предварительным нагреванием?

  • Поверхности заготовок или детали тщательно очищают от любого загрязнения.
  • Если нужно заварить сквозные пробоины или трещины, то для предотвращения вытекания расплава используют специальные формы. Их изготавливают из графитовых пластин.
  • Нагрев деталей в промышленных условиях производят в специальных индукционных нагревателях, дома для этой цели подойдет печь. Температуру нагрева определяют зависимо от массивности и толщины чугуна (от 300 до 600 градусов).
  • Используя нужные электроды, выставляют соответствующую силу тока (сварка чугуна происходит на большей мощности, чем при варке стали).
  • Нужно также настроить аппарат на постоянный ток при прямой полярности (кабель держателя ставят на минус, а массу — на плюс).
  • Во время ведения шва нужно, чтобы сварочная ванна была достаточно заполнена расплавом, при этом его как бы перемешивают кончиком электрода.
  • После завершения варки нужно обеспечить медленное остывание. Лучше всего сваренные детали засыпать теплоизолирующим материалом (древесным углем или сухим песком), также можно оставить чугун в остывающей печи, которую использовали для нагрева. Остывание зависит от массивности, слишком большие детали могут остывать до 5 суток (в промышленных объемах).

Горячий способ варки чугунных соединений более трудоемкий и ответственный, но его использование позволяет получить на выходе качественный шов без дефектов.

Читайте также  Как варить полуавтоматом без газа?

Сварка инвертором чугуна — довольно сложный процесс. Требуется тщательная подготовка самих деталей и внимательный подбор расходных материалов. Особенно важно, какими электродами осуществляется соединение при холодной сварке.

А что вы думаете по этому поводу? Есть ли у Вас опыт сваривания чугунных деталей электросваркой в домашних условиях? Какими приемами вы пользовались при этом? Ваш опыт важен для нас. Оставьте свои комментарии к этому материалу.

Технология и особенности сварки чугуна: выбор оборудования

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

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

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

Виды чугуна и особенности сварки изделий

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

Существует два основных вида этого металла:

  • белый;
  • серый.

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

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

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

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

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

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

Методы

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

Различают две основных технологии:

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

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

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

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

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

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

Подготовка деталей

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

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

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

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

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

[stextbox выявления практически невидимых трещин поможет обычный керосин. Его наносят там, где заметна или предполагается наличие трещины. Обратную сторону покрывают болтушкой из мела и воды. При этом, даже невидимые простым глазом трещины проявляются на меловом слое желтым цветом.[/stextbox]

Процесс

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

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

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

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

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

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

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

[stextbox прорезки при разделке трещины, а значит и будущего шва выдерживают в пределах 3-5 мм. Меньшая щель даст качественный провар. С другой стороны, чем толще шов, тем выше «отбеливание» свариваемых краев, повышение их хрупкости.[/stextbox]

Газовая

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

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

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

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

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

Холодная

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

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

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

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

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

Горячая и полугорячая

Способ включает в себя три стадии:

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

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

Чтобы заготовки не остывали, их укрывают специальными асбестовыми полотнами.

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

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

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

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

Многослойная

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

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

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

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

Электроды и проволока

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

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

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

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

Как делать шов?

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

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

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

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

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

Чем резать?

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

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

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

Техника безопасности

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

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

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: