Чугунная сварка: способы и приемы, применяемые при сварке чугуна

Способы сварки чугуна

ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Существуют два способа сварки чугуна, широко применяемых в про­мышленности.

I. Горячая сварка. При этом способе изделие, подлежащее сварке, нагревают до температуры 600…630 °С с медленным последую­щим охлаждением после выполнения всех сварочных работ. Та­кой режим не приводит к образованию отбеленных и закален­ных участков в ЗТВ и металле шва.

/(ля каждой марки серого чугуна следует выбирать такие скорости охлаждения, которые приводят к обеспечению сохранения в этих зонах с груктуры серого чугуна.

Способы нагрева могут быть весьма различны и зависят в основ­ном от габаритов свариваемых изделий. Это могут быть муфельные печи, горны п т. д. В качестве электродов применяют чугунные прутки с нанесенным на них покрытием. Состав чугунных стержней приве­ден в табл. ПЛ.

Диаметр прутков 5.0…20,0 мм. В состав покрытия входят стабилизирующие и легирующие компоненты. К последним 01 носятся графит, корбарунд, ферросилиций, спликокальшпі, силнкомагніпі. Наиболее применяемые электроды. марок ОМЧ-1. ВЧ-З. 31 f 1.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщи­ны свариваемого элемента, сила тока – от диаметра электрода: / -■= (60…100)с/. Возможно применение угольною электрода.' сварка производится пн постоянном гоке прямой полярности.

В качеспн – присадки можно прпменя гь tip т кп марок А и В. в качес і вс ф. носа – безводную (прокаленную) буру.

зм

Cue 1 .11! ». К К I j)() III l»t ('II ЦЯ І ОрЯ'К'П ( нирки Ч І їм. маї с.

Марка С Si Мп Р S Сг Ni Примечание
А 3 0-3.5 3.0-3.4 0,5-0,8 0,2-0,4 До 0,08 До 0,05 До 0,3 Для горячей сварки
Б 3.5-4,0 0.3-0,5 Для полугорячей и горячей сварки

Последнее время применяют механизированную сварку порошко­вой проволокой марки ГШЧ-3, что позволяет повысить производитель­ность процесса сварки за счет его механизации и облегчить труд свар­щика.

Горячая сварка – тяжелый производственный процесс, однако он по­зволяет получать сварные соединения со свойствами, практически равно­ценными свойствам основного металла для многих марок чугунов.

2. Холодная сварка. Основная трудность, возникающая при холод­ной сварке чугунными электродами, заключается в образовании структур белого чугуна в шве н околошовной зоне и резкой за­калке участков металла, нагретых при сварке выше температур тючки Л. что, в конечном итоге, велет к образованию трещин. ІГрп этом на их образование влияют следующие свойства серого чугуна:

• он обладает очень низкими пластичностью и деформационной способностью;

• при всех температурах его прочность значительно ниже прочно­сти углеродистых сталей:

• быстрое охлаждение тонких элементов детали при литье ведет к их отбеливанию.

С учетом этого выбор сварочных. материалов для холодной сварки дол­жен обеспечить такой состав металла шва. при котором его пластичность должна быть гораздо выше пластичности самого чугуна.

Во избежание образования холодных трещин можно идти разными путями.

Одним из них является получение металла шва со структурой серого чугуна с благоприятной формой графитовых включении, что достигает­ся введением в наплавленный металл достаточно большого количества графнтизаторов и легированием элементами, способствующими получе­нию сферических карбидов (например, магнием).

Для этого применяются, например, электроды ЭМЧ. Их стержень наготовлен из чугуна с высоким содержанием кремния (до 3.2%), а по­крытие имеет два слоя.

Первый слои содержит легирующие компонен­ты (графит, силикомагнпй, алюминий, железный порошок), а второй – компоненты, обеспечивающие шлаковую и газовую защиту (мрамор, плавиковый шпат). Этими электродами удается без подогрева свари­вать детали с толщиной стенки до 12.

0 мм и получать при этом швы без отбеливания. Повышение свариваемой толщины приводит к увеличе­нию скоростей охлаждения и требует предварительного подогрева до температур 400 °С.

Иногда в качестве электродного прутка применяют никелевые чу – гуны, так как они обеспечивают получение металла шва с хорошей об­рабатываемостью, При этом следует помнить, что металл шва, выпол­ненный такими электродами, обладает повышенной склонностью к образованию горячих трещин.

Серый чугун в шве можно получить, применяя в качестве прутков обычную малоуглеродистую проволоку (Св-08А), вводя при этом в шон через покрытие достаточное количество графнтизаторов. Примером яв­ляются электроды марки ЭМЧС, которые имеют трехсменное покрытие.

Первый слой содержит компоненты графптнзаторы. второй – защитные компоненты (создающие газовую и шлаковую защиту), третий слой со­стоит из 100% графита. Такими электродами можно сваривать изделия с толщиной стенок до 10.0 мм: большая толщина требует подогрева.

Для механизированной холодной сварки можно применять порошко­вые проволоки (до толщин 10.0 мм без подогрева марки ППЧ-1; при боль­шей толщине – проволоку марки ГІПЧ-2 с подоіревом изделия). Структу­ра швов при сварке этими проволоками близка к структуре серого чугуна за счет высокого содержания в ее составе кремния.

Вторым путем нри холодной сварке является получение в металле шва пнзкоуглеродистой стали.

При сварке чугуна иизкоуглеродисты – ми электродами наибольшую опасность представляют первые прохо­ды, так как даже небольшая доля участия основного металла в металле шва приводит к получению в металле слоя высоколегированной стали (по мере увеличения количества слоев легпрованность их, естественно, уменьшается). Поэтому наибольшую опасность, с точки зрения отслое­ния металла и появлення в нем трещин, представляет первый слой (точ­нее. зона линии сплавления). Для уменьшения опасности перегрева ос­новного металла применяют сварку электродами малых диаметров на минимально допустимых токах. Однако все эти приемы не гарантиру­ют отсутствия дефектов, поэтому этот способ служит в основном для декоративной заделки дефектов литья,

Источник: https://msd.com.ua/osnovy-svarki-sudovyx-konstrukcij/sposoby-svarki-chuguna/

Способы, особенности и правила сварки чугунных изделий

Сваривание большей части стальных изделий в бытовых условиях не представляет особой сложности, если есть необходимое оснащение. Однако если вам необходимо осуществить сварку чугунных деталей, ситуация осложняется. Главная проблема заключается в низком качестве сварочного шва, обусловленном тем, что материал насыщенно закаляется в области соединения свариваемых изделий.

По сути, этот металл представляет собой железо — углеродное соединение. Концентрация углерода составляет 2,14 %. Это негативно отражается на качестве соединения.

Сварка чугунных изделий осложняется тем, что:

  • образуются трещинки, поры;
  • при обрабатывании появляются каленые структуры, инструмент быстро затупляется;
  • тонкий металл разрушается при перегревании.

Чугун может быть:

  • Белый (графитный). Его нельзя сваривать из-за того, что он хрупок и тверд. При этом белый чугун можно шлифовать.
  • Серый (цементированный). Имеет высокую прочность, ковок. Его несложно обрабатывать. Сваривание серого чугуна ограниченно.

Технологические особенности процесса

Чугун считается распространенным конструкционным металлом, дешевым, хорошо обрабатываемым, располагающим высокими литейными характеристиками. Так как он хрупок, множество деталей, производимых из него, не обладают достаточной прочностью.

Практикующие сварщики считают, что низкая свариваемость металла обусловлена его структурой. Металл, имеющий тонкодисперсный серый излом, легче обрабатывать, чем тот, у которого излом темный с крупными зернами. Сварить чугун, который промаслен либо попал под действие агрессивных сред практически невозможно.

По своему составу, параметрам и структуре чугун причисляют к металлам ограниченного сваривания. Ввиду этого необходимо принимать во внимание следующее:

  1. Это текучий металл. Сваривать его необходимо в нижнем положении.
  2. Если углерод выгорит, в сварочном соединении появятся поры.
  3. Малая пластичность создает внутри металла значительные напряжения, а снаружи – трещинки.
  4. В расплавившемся состоянии металл при окислении формирует тугоплавкое соединение. Его температура расплавления больше, чем у чугунного материала.

Основная трудность, сопровождающая сварку чугуна, заключается в его растрескивании. Рабочие, обрабатывающие данный металл, тщательным образом изучают его состав, определяют концентрацию углерода. Выбрав подходящий метод сваривания, возможно избежать негативных последствий.

Технологически с растрескиванием борются, предупреждая перегревание обрабатываемого металла при сваривании. Для этого используют особые электроды небольшого размера, проводят сваривание слабым током, уменьшают напряжения, возникающие из-за усадки соединений либо наплавки.

Способы сваривания

Способ сварки по чугуну подбирается при учете качества и прочности создаваемого шва. В настоящее время применяется три основных метода.

Технология горячей сварки

Горячий метод сваривания используют на производстве. Он позволяет надежно соединять даже те детали, которые сделаны из разных металлов. В данный способ входят такие стадии:

  1. Механическое обрабатывание изделия. Выполняется расширение трещины, устранение деформаций.
  2. Формовка деталей. Поверхность, которая обрабатывается, помещается особую форму из графита. Это необходимо для того, чтобы исключить вытекание металла при термообработке.
  3. Сваривание. Осуществляется с применением литых электродов. Перед этим изделие разогревают до 300 – 650 градусов. Можно использовать порошковую проволоку с керамическим стержнем.
  4. Процедура охлаждения.

Технология сварки чугуна горячим методом обеспечивает создание высококачественного однородного соединения. Ее возможно выполнить лишь на производстве, то есть на промышленном предприятии. Для этого необходимы особые электродные элементы, специальная проволока.

Читайте также:  Что такое холодная сварка для металла и как она применяется?

Холодный способ

Холодная сварка чугуна электродом в домашних условиях весьма распространена сегодня. Плюсом данного метода считается то, что не нужно использовать дополнительное оснащение. При создании соединения применяют электроды, сделанные из:

  • меди с железом;
  • меди с никелем;
  • железа с никелем;
  • стали;
  • чугуна.

Для наплавки укладываются валики сварочного соединения. При применении электродных элементов из стали обязательно нужно устанавливать шпильки, делающие шов прочнее. Железные, никелевые электроды для сварки чугуна используются, чтобы исправлять незначительные дефекты.

При холодном сваривании исправляются серьезные повреждения деталей. Для этого применяют электродные элементы из чугунного материала, покрытые графитовым слоем.

Технология газоплазменной сварки

Данный метод обычно применяют для того, чтобы создать высокопрочный сварочный шов, слегка проварив при этом деталь. Газоплазменное сваривание предполагает множество применяемых режимов, влияющих на финальный результат. Качество соединения зависит от:

  • режимов подачи напряжения;
  • техники создания шва;
  • силы электрического тока;
  • скорости прохождения.

Техпроцесс газоплазменного сваривания деталей предполагает такие рабочие характеристики:

  • дуговое напряжение – от 18 до 21 В;
  • сила тока – от 100 до 120 А;
  • скорость – не более 1200 см/ч.

Процедура осуществляется посредством сварочной проволоки 09Г2СА либо ПАНЧ 11, имеющей радиус 0,5 миллиметра.

Выбор электродов

Как сваривать чугунные детали инвертором? Для этого необходимо использовать особые электродные элементы. Проволока должна нормально взаимодействовать с основным материалом, при этом не должно выделяться углерода и образовываться пор. Сегодня популярные такие электроды:

  • ЦЧ-4;
  • МНЧ-2;
  • ОЗЧ-2;
  • ОЗЖН-1.

В них содержатся никелевые и медные компоненты, препятствующие выделению углерода. Кроме того, характеристики данных электродов обеспечивают формирование высокопрочного соединения, которое способно переносить нагрузки на разрыв/излом.

Как заварить чугун, если нет возможности приобрести подходящие электроды? Можете сделать их собственноручно. Намотайте на обыкновенные электроды проволоку из меди. Витки нужно укладывать поплотнее, однослойно.

Начинайте наматывать проволоку с того конца, который станет гореть. Радиус проволоки должен равняться 0,25-0,5 миллиметрам. При горении дуги плавятся стержень и проволока.

Электродная обмазка защищает сварную ванну от наружных воздействий.

Как подготовить металл к свариванию холодным способом

Перед тем как варить чугун электросваркой, его необходимо приготовить. Сначала требуемый участок очищается болгаркой с лепестковым кругом либо иной подходящей насадкой.
После очистки верха поверхность обязательно обезжиривается бензином либо иным растворителем. Если вы хотите избавиться от трещины, почистите чугун до ее конца, просверлите отверстие радиусом пять миллиметров.

Электродуговое сваривание инвертором может выполняться как послойно без использования опор, так и с применением стальных шпилек. Их величина строго регламентирована, к примеру, радиус шпилек не может быть больше 20% от толщины чугуна. Шпилька не должна выступать над чугуном более чем на 4 – 6 миллиметров. Промежуток между шпильками не может превышать двенадцать их радиусов.

Выполняя разделку кромок, помните, что срез в области соединения металлических деталей не должен быть острым. Лучше всего, если он будет иметь сферический вид. Фаски снимаются посредством напильника/наждака/болгарки. Если появляется острая кромка, ее затупляют посредством специального инструмента.

Резание чугунных деталей

Способы резания подразделяются на механические и термические. Резать металл возможно одним из следующих методов:

  • Болгарка. Данный метод прост и доступен. Недостатком считается прямое прохождение реза.
  • Труборезы. Эти предметы отлично подходят для обработки трубных изделий.
  • Сабельная пила.
  • Электродный элемент.
  • Газокислородное резание. При использовании данного способа качество резания значительно повышается.
  • Передвижное устройство «Термический резак 2М» (весит меньше пяти килограмм).
  • Кислородно-копьевое резание, плазменная резка.

Обычно домашние мастера применяют болгарку. Кроме того, часто используются различные марки электродов для сварки чугуна.

Правила безопасности

Выполнение обработки чугунных деталей предполагает следование технике безопасности. Необходимо принимать во внимание следующее:

  1. Электрическая сварка чугунных деталей в бытовых условиях должна осуществляться в помещении, которое нормально освещено и проветривается.
  2. Прибор должен быть обязательно заземлен.
  3. Чугунный материал довольно негативно реагирует на быстрое охлаждение. Нужно предотвращать соприкосновение чугунных изделий с какой-либо влагой.
  4. В обязательном порядке используйте специальную защитную одежду: перчатки, очки, спецовку. В противном случае вы можете получить травму. Ожог от расплавленного металла – это очень серьезно, лучше не доводить до такого.

При сваривании чугунных изделий действуют те же правила безопасности, что и для прочих деталей. Рабочий должен соблюдать правила безопасного использования электросварного оснащения. Чтобы подробнее ознакомиться со свариванием чугунного материала, посмотрите соответствующее видео. На них вы увидите, как на практике осуществляется сваривание чугунных деталей.

Источник: https://oxmetall.ru/svarka/sposoby-osobennosti-i-pravila-svarki-chugunnyh-izdelij

Сварка чугуна электродом в домашних условиях – правильная технология

Чугун в быту применяется повсеместно, начиная от батарей и других сантехнических элементов, заканчивая конструкциями заборов, деталями автомобилей и станочного оборудования. Трудности начинаются, когда речь заходит о сварке этого металла. Сварка чугуна электродом в домашних условиях – работа не из легких.

Если с обычными сталями можно работать без особо тщательной подготовки, то просто наварить шов на чугунную деталь, без предварительной подготовки, очень сложно. Несоблюдение основных технологий может привести к перекалке металла, а значит повышению хрупкости и другим проблемам.

Давайте разберем как заварить чугун дома, с помощью инвертора.

Особенности сварки чугуна, виды чугуна

Опытные сварщики могут определить свариваемость чугуна всего по раз
резу. Считается, что если структура металла мелкодисперсная и приближенная к серому цвету, то такой чугун можно сварить намного легче, чем крупнозернистый металл темных оттенков.

Если мы говорим про сварку деталей, которые находились в масляной среде или были подвержены регулярному окислению в водной среде, грунте или других подобных условиях, то такой сварочный материал не подойдет.

Так, как чугун – метал с ограниченно свариваемый материал, то стоит принять во внимание следующие его особенности:

  • Металл – жидкотекучий, поэтому основное и единственно верное сварное положение – нижнее.
  • Если не соблюдать температурные режимы и перекалывать металл, то при выгорании углерода будут образовываться поры.
  • Низкая пластичность и несоблюдение температурных режимов — основные причины возникновения напряжения, в местах сварных соединений.
  • Расплавленный чугун может создавать окислы, которые будут иметь более высокую температуру плавления, чем исходный металл.

Решить это можно только если полностью соблюдать технологию, в нашем случае – холодной сварки.

Рекомендуем!   Как обозначается сварка на чертежах

Методы сварки чугуна

Существует три способа сварить чугун:

  1.  Горячая сварка. Основной и наиболее правильный метод. Он заключается в том, что перед работой электродом, заготовку прогревают до 600 – 650 градусов. Это позволяет избежать образования соединений с повышенной температурой плавления, перекалки и напряженности метала в месте соединения. Нагрев осуществляется в печах, газовыми или другими горелками. Для домашних условий такой метод подходит с натяжкой, ведь помимо нагревающего прибора, нужно знать в какие моменты можно работать в месте сварного соединения, как остудить металл и много других нюансов.
  2.  Полугорячая сварка. Практически ничем не отличается от предыдущего способа, за исключением температуры нагрева. Здесь изделие прогревают до 300 – 350 градусов.
  3.  Холодная сварка. Способ — не предусматривает нагрев заготовки, но в его основе лежит множество других технологических моментов, несоблюдение которых приведет к невозможности выполнить качественный шов. Сварка чугуна в домашних условиях электродом осуществляется именно таким образом.

Подготовка чугуна для сварки инвертором холодным методом

Прежде, чем сваривать чугун, его нужно подготовить. Сперва нужное место зачищается болгаркой с лепестковым кругом или другой подходящей насадкой.

После зачистки верхнего слоя до не окисленного металла нужно провести обязательное обезжиривание бензином или любым другим растворителем.

Если вы решили заделать трещину, то металл нужно расчистить до ее окончания, и в этом месте засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Разделка трещины при сварке чугуна

Отдельно стоит поговорить про следующие особенности подготовки:

1. Шпильки. Дуговая сварка чугуна может осуществляется как послойно без применения опорных элементов, так и с
использованием шпилек. Шпильки состоят из стали.

Их размеры строго регламентируются, так например диаметр не должен превышать 40% от толщины чугуна. Выступ шпильки над металлом ограничен 4-6 мм, а расстояние между шпильками не должно быть больше, чем 6 диаметров.

Количество зависит только от размеров соединения, но не больше 25% от площади излома

Рекомендуем!   Сварка стыков арматуры ванным способом

2. Разделка кромок. 

3. Электроды должны быть специальными. Заваривать такой металл обычными электродами по стали практически невозможно, поэтому стоит приобрести электрод с добавлением меди, хрома, никеля и других лигатур, способствующих наплавлению на прихотливый чугун.

Процесс сварки

В предыдущем пункте мы разобрали предварительную подготовку, а перед началом сваривания нужно рассмотреть основные технологичные моменты:

  • Полярность подключения – обратная;
  •  Мощность сварочного аппарата – минимальная, для данной толщины электрода;
  • Длина одного непрерывного сварочного шва не должна превышать 30 — 50 мм;
  • Нужно исключить перегрев металла, за счет частых перерывов;
  • Первый и последний слой многослойных проковываются молотком с минимальным усилием.
Читайте также:  Ковка ножа из советского вторичного сырья

Определиться с  режимом сварки поможет приведенная ниже таблица:

Основные предварительные моменты мы рассмотрели, остался основной вопрос: «Как варить чугун электросваркой?». Здесь есть два способа: по шпилькам или послойно. Давайте разберем отдельно каждый из вариантов.

 Сварка чугуна инвертором по шпилькам

После установки шпилек можно начинать наваривать шов. Вокруг каждой шпильки слой за слоем кладется металл, который и формирует заплатку.

Не допустить нагрева свыше 80 градусов можно если выполнять работу в шахматном порядке или поочередно в противоположных концах.

Завершающим моментом при таким виде сварки является соединительный шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

 Многослойная сварка

Для начала нужно убедиться в правильности создания фасок. Затем специальным электродом, с соблюдением температурного режима начинаем наплавлять первый слой. Он является основным и задаст успех дальнейшей работы.

Каждый слой, еще на горячую, нужно проковывать молотком.

Если есть доступ к обратной стороне детали, то после первого слоя с одной стороны следует перевернуть изделие и наплавить аналогичный шов на его обратной стороне и уже потом приступать к завершению многослойной сварки верхней, а затем нижней части.

Рекомендуем!   Ручная дуговая сварка в среде аргона

Наплавку нужно обязательно выполнять с краев, и создавать постепенно множество слоев. Главное, не забывать проковывать каждый слой.

Если не знаете как проверить температуру детали, то примените технику вразброс. Она заключается в формировании шва поочередно в разных местах соединения.

Когда сварной шов будет полностью готов, поверхность наплавленная на чугун, необходимо отшлифовать.

Если вы столкнулись с необходимостью сварить чугун и у вас есть только инвертор, то в домашних условиях можно заделать трещины или наложить заплатки на ненесущие элементы конструкции. Практически все необходимое у вас уже будет, это маска, защитные рукавицы и одежда.

Придется докупить только специальные чугунные электроды, или сделать их самостоятельно. В этой статье описано два способа, как сварить чугун дома. Какой из них вам больше подходит – решайте сами.

Но запомните — когда возникает потребность восстановить изделие предполагающее сильные нагрузки, то лучше обратиться к профессионалам.

Источник: https://svarkagid.ru/tehnologii/kak-varit-chugun-elektrosvarkoj.html

Основные технологии сварки чугуна

Во многих отраслях нашего многогранного народного хозяйства применяются различные виды чугуна — серый, высокопрочный и ковкий. Используются они в строительных конструкциях, для изготовления ответственных деталей, которые применяются в машино-, авиа-, самолетостроении, железнодорожном транспорте, при изготовлении изделий и деталей сантехники и т.д.

Содержание

Отличительная особенность этого материала заключается в высоком отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение и его хорошие антифрикционные свойства. Эти качества выделили чугун при изготовлении конструкций и деталей в особую категорию.

Как и любые изделия, чугунные, в процессе эксплуатации могут выйти из строя или у них может износиться поверхность. Чаще всего возникает такой дефект, как трещины. И одним из методов восстановления работоспособности изделия являются сварка чугуна и его наплавка.

Также с помощью сварки устраняют дефекты при производстве отливок из чугуна.

Чугуном называют сплав, состоящий их железа, углерода и других элементов, которые имеются в его составе или специально вводятся туда для придания ему тех или иных свойств, при этом количество углерода в нем может быть от 2,14 до 6,67%. Свойства чугуна зависят от следующих факторов:

  • структуры металлической основы;
  • включений графита – его количества, величины, формы и характера распределения.

Для придания жаростойкости, износостойкости, кислотостойкости и других особых свойств, при производстве чугуна в него вводят специальные добавки – никель, хром, молибден, алюминий, медь, титан и т.д., которые при введении определенного их процента и делают свойства чугуна особыми. Такие чугуны называются легированными.

Основные трудности при сварке чугуна

К ним относятся:

  • высокое содержание углерода (чем выше, тем хуже сваривается);
  • высокая жидкотекучесть;
  • возможность образования в процессе сварки тугоплавких окислов (их температура плавления гораздо выше температуры плавления самого чугуна);
  • склонность к появлению трещин (из-за неоднородности металла), пор (из-за выгорания в процессе сварки углерода).

Все это негативно сказывается на свариваемости и чугун справедливо считают материалом, который плохо поддается сварке. Особенно когда сварку производят дома и нет возможности узнать, какой же марки чугун сваривается. Многие судят о свариваемости чугунного изделия по его излому.

Если излом черный или темно-серый, то придется поднатужиться, чтобы восстановить первоначальные его свойства или вообще не заниматься сварочными работами, не имея специальных электродов и не зная тонкостей технологии.

Основные виды сварки

Специалисты используют 2 вида сварки чугуна – холодный способ и горячий. При холодной сварке необходимо применение электродов, специально предназначенных для сварки чугуна.

Можно сваривать чугунные изделия в холодном состоянии (без подогрева) с применением стальных электродов, изготовленных из низкоуглеродистой стали, но это требует больших усилий от сварщика и понимания им процессов, которые происходят в зоне сварки. Обусловлено этой свойствами чугуна. Металл после окончания сварки быстро охлаждается и это приводит к его хрупкости, что может вызвать появление трещин.

Состав низколегированных прутковМаркаСSiNiSnCu
I 3.2-3.6 3.4-4.0 0.1-0.2 0,3-0,5
II 3.0-3.4 3.0-3.6 0.4-0.6 2.0-3.5
III 3.0-3.4 3.0-3.6 0.2-0.5 0,1-0,3 1.0-2.0

Кроме того, между швом и основным металлом образуется отбеленный чугун, а за ним следует закаленный, что может вызвать появление пор, которые являются недопустимыми дефектами.

При сварке холодным способом еще используют электроды, изготовленные из аустенитного чугуна и из цветных металлов.

Электроды изготовляют из прутков круглой формы, выполненных методом литья, марка применяемого чугуна при этом А или Б. Их диаметр лежит в пределах 4 ÷ 12 мм, при этом прутки Ø 4 мм имеют длину 250 мм, Ø 6 мм – 350, остальные имеют длину 450 мм.

Прутки из чугуна марки А применяются при проведении газосварочных работ и являются материалом для изготовления стержней электродов, применяемых при сварке чугунных изделий горячим способом.

Прутки марки Б помимо сварки чугуна в горячем состоянии, могут применяться для изготовления стержней электродов, которые используются при проведении сварки полугорячим и холодным способами.

Состав чугунных стержней для сварки чугунаМаркаСSiМnРSСrNiНазначение
А 3.0-3.5 3.0-3.4 0.5-0.8 0.2-0.4 До 0.08 До 0.05 До 0.3 Для горячей сварки
3.5-4.0 0.3-0.5 Для горячей и полугоря­чей сварки

Сваривать такими электродами можно только в одном положении — нижнем. Сила тока зависит от Ø электрода и находится в пределах 270 ÷ 650 А.
Из электродов, изготовленных из цветных металлов, при сварке чугуна используют медные электроды, изготовленные из монель-металла и из никелевого чугуна, имеющего аустенитную структуру.

Медные электроды рекомендуется применять для сварки изделий, которые должны иметь плотные швы и работающих при незначительных статических нагрузках. Их изготавливают из стержней меди Ø 3 ÷ 6 мм, обернутых стальной проволокой или лентой, имеющих низкое содержание углерода. На стержень наносят специальное покрытие — меловое или состоящее из сложного состава.

Такого же диаметра и длины изготавливают стержни из монель-металла (медно-никелевые) и никелевого аустенитного чугуна.Сварка может выполняться как на постоянном токе, так и на переменном.

Отбеливание чугуна и появление закалочных структур можно избежать, применив более продуктивный вид сварки – горячую. В зависимости от температуры предварительного подогрева изделия перед сваркой, различают следующие виды горячей сварки:

  • теплую (не более 200 0С);
  • полугорячую (нагрев в районе 300 ÷ 400 0С);
  • горячую (500 ÷ 600 0С).

В любом случае температура предварительного подогрева не должна превышать 650 0С, чтобы избежать структурных превращений в самой структуре чугуна.

Формовка места сварки (1-деталь, 2-формовка, 3-графитовые пластины)
– несквозной раковины
– облицовка графитовыми пластинами
– недолива кромки

Этапы процесса проведения горячей сварки следующие:

  • подготовка изделия к сварке;
  • прогрев до необходимой температуры (в горне, муфельной печи, нагревательном колодце и т.д.);
  • сборку (с применением струбцин или прихваток) и установку изделия под сварку;
  • собственно сам процесс сваривания;
  • охлаждение (медленное).

Все виды горячих способов сварки требуют медленного охлаждения изделия или конструкции после проведения сварочных работ. Это позволит избежать нежелательного отбеливания чугуна, что делает его хрупким.

Чаще всего изделие сразу после сварки отправляют в печь и там охлаждают, выключив печь. Иногда такое охлаждение может происходить сутками — зависит от габаритов изделия.

В домашних условиях пользуются специальными средствами, которые защитят изделие от быстрого остывания (теплосберегающий материал, например, асбест, шлак, сухой кварцевый песок, древесный уголь).

Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Иногда сварку проводят переменным током, но только в том случае, если длина кабелей от сварочного трансформатора не большая, а напряжение холостого хода более 70 В.

Читайте также:  История развития сварки: с древних времен и до современности

Подготовка к сварке

Место, где будет производиться сварка, должно быть тщательно очищено от загрязнений, масел и других включений. Достигается это с помощью щетки, напильника, наждачной бумаги или болгарки.

Масло удаляют с помощью растворителей (бензин, керосин и т.д.) или выжиганием пламенем газовой горелки.

В зависимости от толщины свариваемых деталей делают одностороннюю, двухстороннюю, V- и Х-образную разделку кромок (под 90 0).

Разделку обязательно делают при толщине чугунного изделия свыше 20 мм, но иногда разделку кромок выполняют у деталей, толщина которых 4 мм им выше. Концы трещин, при их наличии, обязательно засверливают. Чтобы выявить концы трещин применяют травление слабыми растворами соляной или азотной кислоты (2 ÷ 6%).

В более сложных случаях, когда варят ответственные изделия, тяжелые и громоздкие, к которым предъявляются требования по прочности, используют болты или шпильки, которые ввертывают в подготовленные кромки обязательно в шахматном порядке.

При этом диаметр шпилек (болта) не должен превышать 0,4 толщины детали, подвергающейся сварке. Шпильки (болты) должны обязательно вкручиваться так, чтобы выступать над поверхностью детали (не более 1,2 Ø шпильки или болта.) Изделия вкручиваются не только в местах разделки кромок, но и с каждой стороны детали (в один ряд).

Между шпильками (болтами) расстояние тоже оговаривается и оно не должно превышать не 6 Ø шпилек.

Сварка чугуна с применением стальных шпилек
A — установка шпилек при V-образной подготовке кромок
B — обварка шпилек

Сварка далее проводится следующим образом. Каждая шпилька обваривается стальным электродом Ø 3 мм кольцевыми швами. Сварка ведется на малых токах и вразброс, во избежание перегрева. Затем вся поверхность все теми же кольцевыми швами покрывается слоем наплавленного металла толщиной, которая не должна превышать толщину чугуна.

Так как чугун обладает высокой жидкотекучестью, то для придания металлу нужной формы производят в некоторых случаях, формовку места сварки.

Для этого пользуются графитовыми пластинками, скрепленными специальной формовочной массой, состоящей из кварцевого песка с жидким стеклом. Могут использоваться огнеупоры или другие аналогичные материалы.

На производстве это определяется в нормативной документации. Для формовки могут применяться формовочные материалы, которые используются в литейном производстве.

Особенности сварки стальными электродами

Стальные низкоуглеродистые электроды применяются для сварки чугуна в виду их дешевизны и доступности. Ими допускается сваривать изделия неответственных деталей и при небольших дефектах. Но чтобы ими качественно варить, необходимо первый плакирующий слой в разделке выполнять электродами марки ЦЧ-4.

Применяя обычные электроды марки АНО-4, УОНИИ 13/45 и др. марок наиболее часто используемых при сварке электродов, используют еще и медную проволоку. Она наматывается прямо на электрод, при этом ее масса должна превосходить саму массу электрода в 4 ÷ 5 раз или она используется в качестве присадочного прутка.

Технология сварки чугунными электродами

Сейчас свободно можно приобрести специальные электроды по чугуну, выпускаемые различными производителями. В основном они изготовлены на основе железа, никеля, меди и представляют собой стержни из металла, покрытые тонким слоем обмазки. Выпускаются, как правило, по техническим условиям предприятия-изготовителя.

В состав обмазки входит железный порошок. К ним относятся электроды по чугуну марки ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2, МНЧ-2.

Диаметр выпускаемых электродов лежит в пределах 2 ÷ 20 мм, а длина их – 300, 350 и 450 мм. Все они имеют отличительную характеристику – с их помощью хорошо формируется сварочный шов.

Многие из этих марок допускают соединение деталей внахлестку, встык, а также выполнять угловые соединения.

Величина сварочного тока находится в прямой зависимости от Ø электрода и лежит в пределах 50 ÷ 600 А. Обычно сварочный ток выбирают в районе 50 ÷ 90 А на 1 мм Ø электрода. Сварку ведут небольшими валиками (не более 50 мм) с их последующим охлаждением до температуры 50 0С.

В процессе сварки швы в обязательном порядке проковываются молотком, вес которого не должен превышать 1,2 кг. У молотка должен быть боек закругленого типа. И надо помнить следующее, что первый и последний слой в многослойной сварке не подлежат проковке, т.к.

это может привести к появлению трещин.

Иногда сварку производят с помощью заплат. Для этого применяют вставки, изготовленные их чугуна или стали. Таким способом обычно заделывают пробоины в чугунной конструкции. Электроды при этом должны быть марки ОЗЧ-6.

Сварка чугуна неплавящимися электродами

Изделия из чугуна можно сваривать неплавящимися электродами (угольным, графитовым, вольфрамовым), но обязательно используя присадочный пруток — стержни или прутки из чугуна, содержащие такие металлы как никель, медь, алюминий и другие.

Зону шва в процессе сварки от вредного воздействия воздуха защищают с помощью флюса (буры) или инертного газа (аргона). Чаще всего используется такой вид сварки как сварка переменным током в среде аргона вольфрамовым электродом с применением никелевых прутков.

Особенности сварки чугуна аргоном

Сварка чугуна полуавтоматами с защитой газами (аргоном) позволяет получить швы высокого качества, особенно когда сварку производят инвертором.

Обязательно проводится местный прогрев изделия до температуры не менее 300 0С. В качестве присадочного материала используются прутки, изготовленные из никеля.

Иногда пользуются алюминиевобронзовыми прутками, но не для изделий, которые будут впоследствии подвергаться нагреву.

Более производительный вид сварки чугуна с помощью автоматов выполняется с применением порошковых проволок, специально разработанными специалистами для такой сварки. В них содержится полный комплекс специальных модифицирующих элементов. Они вводятся в виде лигатуры, основой которой является кремний. Каждая марка используется для проведения следующих работ:

  • ПП-АНЧ-1 — заваривания без предварительного подогрева небольших дефектов, при этом в дальнейшем поверхности не подвергаются механической обработке;
  • ПП-АНЧ-2 — заварки дефектов на изделиях большой толщины с предварительным подогревом и без него;
  • ПП-АНЧ-3 — заварки дефектов самых различных размеров с предварительным подогревом до высокой температуры (горячая сварка);
  • ПП-АНЧ-5 – ремонтной сварки изделий из высокопрочного чугуна с предварительным подогревом;
  • ППСВ-7 – заварки дефектов на отливках.

Газовая сварка чугуна

Применяется только для осуществления ремонтных работ. В качестве присадочного металла используют прутки, изготовленные из латуни. Это позволяет получить сварной шов необходимой плотности. Кроме того, такой шов хорошо поддается механической обработке.

Присадочным металлом служит сварочная проволока марки Св-08 и Св-08А, стержни из чугуна марки А. Непосредственно перед сваркой разделанные кромки детали прогревают, а затем засыпают из флюсом. Выбор наконечника горелки зависит от толщины свариваемых деталей.

При толщине до 5 мм необходимо использовать наконечник № 3 или 4, от 5 до 10 мм — № 4 или 5, от 10 до 15 мм – № 5 или 6, а металл толщиной свыше 15 мм сваривают с помощью наконечника № 6 или 7.

Расход ацетилена может колебаться от 50 до 75 л/ч на 1 мм толщины детали.

В процессе сварки сварочную ванну постоянно помешивают концом прутка и туда же периодически подсыпают флюс. Флюс может состоять на 100% из буры или быть многокомпонентным (сода, поташ, бура, поваренная соль и борная кислота в различных количествах). Эти же флюсы применяются и при пайке чугуна.

Составляющие компоненты, %ФСЧ-1ФСЧ-2ФПСН-1ФПСН-1МАФ-1
Литий углекислый 0.5 25.0 22.5
Кальций углекислый 30.0 26.5 25.0 22.5 12.0
Кислота борная 50.0 45.0
Бура обезвоженная 50.0 23.0 33.0
Натрий азотнокислый 20.0 50.0 27.0
Окись кобальта 7.0
Натрий фтористый 12.0
Фторцирконат калия 8.5
Лигатура солевая 10.5

Номер наконечника горелки подбирается в зависимости от расхода ацетилена на 1 мм толщины свариваемой детали (50 ÷ 75 л/ч).

Хоть чугун относится к трудно поддающемуся сварке материалу, однако его ремонтируют повсеместно – на предприятиях, в маленьких мастерских, в домашнем хозяйстве. Главное знать, чем варить и как.

Ремонт поврежденных изделий, заварка изделий литейного производства и даже создание литосварных конструкций и изделий из чугуна возможно и в домашних условиях при правильном подходе к решению проблемы.

А это правильный выбор оборудования, сварочных материалов и технологии сварки. Тогда качество будет обеспечено.

Источник: http://gredx.ru/articles/svarka-chuguna

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector