Чугун представляет собой сплав углерода и железа, который также содержит легирующие добавки и примеси. Детали из чугуна широко применяются не только в промышленной и производственной областях, но и в быту. Чугунные изделия частного назначения: сантехнические элементы, конструкции заборов, детали автомобилей и много другое. Активное использование данного сплава приводит к необходимости проведения сварочных работ.
Основные сложности сваривания чугуна, с которыми сталкиваются домашние мастера:
- из-за жидкотекучести сплава рекомендуется проводить сварку в нижнем пространственном положении;
- несоблюдение температурных режимов приводит к перекаливанию чугуна, что может стать причиной образования пор и возникновения напряжения в сварных швах;
- чугун в расплавленном состоянии может выделять газы, что отрицательно скажется на качестве соединения;
- ускоренное или неравномерное нагревание или охлаждение может способствовать появлению трещин.
Чтобы в домашних условиях получить качественное соединение чугунных изделий необходимо учитывать данные специфические характеристики, а также правильно подготовить рабочую поверхность, верно выбрать режим сваривания и электрод.
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.
Какие технологии используются
Сварку материалов осуществляют несколькими способами. Выбор зависит от толщины заготовок, марки стали, имеющегося в наличии оборудования.
С плавящимися электродами
Такие расходники предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе работы металл сердечника плавится и переносится в сварочную ванну.
С целью предотвращения контакта соединяемых материалов с азотом и кислородом атмосферного воздуха на стержни наносят обмазку. При сгорании она продуцирует облако газов, окружающее сварочную ванну. Для соединения чугуна и стали используют электрод с обмазкой основного типа. В отличие от других покрытий, содержащих органику, она не выделяет водород.
Плавящиеся электроды предназначены для ручной сварки. Рекомендуем ознакомиться Сварка чугуна электродом
Холодная сварка
По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:
- С нагревом до +600…+700°С (горячая технология). Небольшие заготовки помещают в печь целиком, у крупных кромку разогревают паяльной лампой. По достижении указанной температуры чугун излучает малиновое свечение.
- С нагревом до +200…+300°С (полугорячая).
- Без предварительного нагрева (холодная).
Первый метод позволяет получить самое надежное соединение. Предварительный нагрев уменьшает неравномерность распределения температур в массиве заготовки и этим снижает риск раскрытия трещин.
Холодная сварка наименее энергозатратна. Но соединение получается малонадежным. Данный метод допускается применять только в случае, если шов будет работать на сжатие.
При помощи аргонодуговой сварки
Данный способ предполагает использование тугоплавких электродов.
Аргонодуговая сварка происходит в среде инертного газа.
Их делают из следующих материалов:
- Вольфрама.
- Прессованного графита искусственного происхождения.
- Электротехнического угля.
Неплавящийся расходник не имеет обмазки и не служит источником металла для сварочной ванны. Поэтому в рабочую зону подают:
- Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
- Присадочный материал в виде проволоки или пластин. В первом варианте изделие может быть полым с содержанием внутри флюса.
Сварка чугуна со сталью электродом неплавящегося типа осуществляется одним из следующих способов:
- Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
- Автоматическим. Процесс сваривания обходится без участия человека.
Методы сварки
Специалисты выделяют 3 метода сварки чугуна:
- Горячая осуществляется посредством прогрева чугунных деталей перед выполнением соединения, температура – 600-650°С. Данный способ невозможно использовать в домашних условиях.
- Полугорячая практически не отличается от предыдущего метода, различие состоит только в температуре нагрева, изделие прогревается до 300-350°С.
- Холодная подразумевает отсутствие нагрева рабочих изделий. Сварка чугуна электродом в домашних условиях осуществляется именно по этой технологии.
[ads-pc-2][ads-mob-2]
Особенности чугуна
Работа с чугуном имеет некоторые тонкости. Для качественной сварки потребуются правильные электроды. Нужно знать особенности металла.
Чугун — это сплав железа и углерода, последнего содержится не более 2,14%. Он включает также определенные добавки и примеси. При электросварке углерод способен кристаллизоваться, поэтому данный вид стали при обработке становится хрупким. Это влияет на качество сварного соединения.
Характеристика чугуна
Проблемы при сварке чугуна электродом возникают по следующим причинам:
- материал склонен к появлению трещин и пор;
- образуются каленые структуры, удалить которые с поверхности непросто;
- тонкий металл при перегреве может рассыпаться;
- быстро затупляется режущий железо инструмент;
- белый сорт, твердый, хрупкий, не реагирует на обработку, его можно лишь шлифовать;
- мягкий (ковкий) металл хорошо поддается обработке.
Для сварки применяют серый чугун. Он вязкий, пластичный, помимо 3,2—3,5% углерода имеет в составе серу, кремний, марганец, фосфор.
Особенности сварки чугуна
При обработке железа важно знать некоторые технологические особенности:
- непрерывный шов должен иметь длину не более 5 см;
- при варке инвертором нельзя нагревать материал до температуры выше 80°C, исключить перегрев помогут периодические перерывы в процессе сварки;
- соблюдение обратной полярности.
Как варить чугун инвертором и плавящимся электродом
Сварка чугуна с помощью инвертора и плавящегося электрода проводится чаще всего холодным методом. Важными составляющими успешного проведения работ являются: правильный выбор электрода и оптимальные режимы сваривания.
Электроды ОЗЧ-3
Исполнитель должен проводить соединение специальными электродами, содержащими никель и/или медь:
- ОЗЖН-1;
- ОЗЧ-2;
- ОЗЧ-3;
- ОЗЧ-4;
- ОЗЧ-6;
- МНЧ-2;
- ЦЧ-4.
Рекомендуемые режимы сварки для некоторых перечисленных марок:
| Марка электрода | Сила тока для электрода диаметром 3 мм. | Сила тока для электрода диаметром 4 мм. | Сила тока для электрода диаметром 5 мм. | Сила тока для электрода диаметром 6 мм. |
| ЦЧ-4 | 65-80 | 90-120 | 130-150 | – |
| ОЗЧ-2 | 90-110 | 120-140 | 160-190 | 220-250 |
| ОЗЖН-1 | 100-120 | 130-150 | 160-180 | – |
| МНЧ-2 | 90-110 | 120-140 | 160-190 | 210-230 |
Также следует выделить следующие технологические особенности:
- длина одного непрерывного шва не должна 30-50 мм;
- частые перерывы в сварочном процессе помогут исключить возможность перегрева, температура более 80°С недопустима;
- полярность – обратная.
Данный метод сваривания может выполняться двумя вариантами: с помощью шпилек и по слоям.
1. Шпильки оснащены резьбой, что позволяет вкручивать их в кромки свариваемого изделия. Шпильки должны быть расположены вразброс/в шахматном порядке, что исключит перегревание во время сварки. Размеры шпилек зависят от толщины рабочего изделия, при их подборе следует полагаться на следующие рекомендации:
- диаметр – 0,3-0,4 толщины изделия, но не более 12 мм.;
- глубина вкручивания – 1,5 диаметра шпильки, но не более половины толщины изделия;
- высота выступающей части шпильки – 0,75-1,2 диаметра.
После установки шпилек, можно приступать к сварке. Вокруг каждой шпильки осуществляется наплавление металла, слой за слоем. Затем исполнителю необходимо заварить пространство между шпильками, оставшееся нетронутым, выполнить один или несколько соединительных швов.
2. Многослойная сварка выполняется после разделки кромок. Не допускается присутствие острых углов. Наплавку следует производить с краев. Первый слой является основным, поэтому во время его наплавления нужно тщательно следить за режимом сварки. Каждый последующий слой, кроме первого и облицовочного, необходимо проковывать молотком, без охлаждения.
Видео
В нижеследующем ролике продемонстрирован электрод по чугуну Zeller 855, но из ролика можно увидеть, как производится сварка.
Данные сведения помогут исполнителю узнать, как варить чугун инвертором электродами по чугуну, и легко произвести работы по соединению.
Сварка обычными электродами
С целью экономии денежных средств, можно использовать вместо специальных расходников обычные (стальные). Электроды общего назначения отличаются более доступной ценой. Технология многослойной сварки обычными прутками практически ничем не отличается от рассмотренного выше способа, где применяются специальные стержни с покрытием из цветных металлов. Этапы выполнения работ аналогичны. Единственным отличием является то, что следующие после первого слои наплавляются не специальным электродом, а обычным.
Внимание! Сварка чугуна не предназначенными для этого электродами возможна, но мы не рекомендуем применять ее в сколько-нибудь ответственных соединениях! Данную информацию приводим лишь для сварки с экспериментальными целями.
Сварка чугунными электродами
Данный способ сварки может проводиться холодным и полугорячим методом. Небольшой предварительный нагрев улучшит структуру наплавленного металла.
Чугунные электроды представляют собой литые стержни с обмазкой, применяющие для исправления дефектов чугунного литья. К данному типу расходных материалов относятся следующие марки: МНЧ-1; ОЗЧ-1; ОЗБ-2М.
Сваривание осуществляется постоянным и переменным током. Величина тока определяется следующим образом: 50-60 А на 1 мм. электродного стержня. [ads-pc-3][ads-mob-3]
Лазерная сварка чугуна и чугунных изделий
Технология лазерной сварки чугуна является современным способом соединения материалов, при котором используется направленный пучок лазерных лучей. Эта технология стала применяться в промышленности 20–25 лет назад, но ее перспективы не вызывают никаких сомнений.
Концентрация тепла на конце лазерного пучка позволяет выполнять узкие, глубокие сварные швы, при этом скорость процесса весьма высока. Исключительные свойства лазерной технологии сварки чугуна привели к ее быстрому распространению в промышленности.
Преимуществами данной технологии являются ее безопасность и высокое качество. Чтобы полученные швы не имели трещин, работы проводятся одним из двух способов:
- Лазерной сваркой с индукционным нагревом, осуществляемым либо предварительно, либо непосредственно при работе. Благодаря нагреву повышается контроль над рабочим процессом, в том числе снижаются переходные напряжения; уменьшается возникновение трещин; снижается излишняя твердость наплавленного металла; повышается скорость сваривания.
- Лазерной сваркой с присадкой. Таким способом можно эффективно соединять друг с другом не только чугунные изделия, но и чугун с различными типами сталей (конструкционными, цементованными, закаленными). При помощи этой технологии можно сваривать корпусы, элементы шестерен, оси и другие детали в автомобиле- и машиностроении.
Такая технология сварки чугуна обладает следующим преимуществами, выгодно отличающими ее от традиционных способов:
- минимальным тепловым влиянием, небольшой ЗТВ и, следовательно, минимальным короблением;
- высоким качеством, прочностью, равномерностью и повторяемостью сварных швов;
- гибкостью в управлении лазерным пучком, осуществляемом при помощи волоконной оптики, вплоть до его доставки в сварочную зону;
- возможностью сварки труднодоступных областей, до которых не добраться другими способами;
- высокой скоростью наплавки и производительностью процесса;
- простотой контроля и автоматизации процесса;
- универсальностью – с помощью одного и того же лазерного инструмента можно выполнять резку, сверление и ряд других работ.
Эта технология сварки чугуна востребована в автомобиле- и машиностроении, она используется для соединения корпусов, элементов шестерен, осей и пр. С ее помощью развиваются новые дизайнерские направления, кроме того, она отличается эффективной стоимостью.
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.
Какие технологии используются
Сварку материалов осуществляют несколькими способами. Выбор зависит от толщины заготовок, марки стали, имеющегося в наличии оборудования.
С плавящимися электродами
Такие расходники предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе работы металл сердечника плавится и переносится в сварочную ванну.
С целью предотвращения контакта соединяемых материалов с азотом и кислородом атмосферного воздуха на стержни наносят обмазку. При сгорании она продуцирует облако газов, окружающее сварочную ванну. Для соединения чугуна и стали используют электрод с обмазкой основного типа. В отличие от других покрытий, содержащих органику, она не выделяет водород.
Плавящиеся электроды предназначены для ручной сварки.
Рекомендуем ознакомиться
Сварка чугуна электродом
Холодная сварка
По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:
- С нагревом до +600…+700°С (горячая технология). Небольшие заготовки помещают в печь целиком, у крупных кромку разогревают паяльной лампой. По достижении указанной температуры чугун излучает малиновое свечение.
- С нагревом до +200…+300°С (полугорячая).
- Без предварительного нагрева (холодная).
Первый метод позволяет получить самое надежное соединение. Предварительный нагрев уменьшает неравномерность распределения температур в массиве заготовки и этим снижает риск раскрытия трещин.
Холодная сварка наименее энергозатратна. Но соединение получается малонадежным. Данный метод допускается применять только в случае, если шов будет работать на сжатие.
При помощи аргонодуговой сварки
Данный способ предполагает использование тугоплавких электродов.
Аргонодуговая сварка происходит в среде инертного газа.
Их делают из следующих материалов:
- Вольфрама.
- Прессованного графита искусственного происхождения.
- Электротехнического угля.
Неплавящийся расходник не имеет обмазки и не служит источником металла для сварочной ванны. Поэтому в рабочую зону подают:
- Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
- Присадочный материал в виде проволоки или пластин. В первом варианте изделие может быть полым с содержанием внутри флюса.
Сварка чугуна со сталью электродом неплавящегося типа осуществляется одним из следующих способов:
- Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
- Автоматическим. Процесс сваривания обходится без участия человека.
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.
- 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.
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.
