Как варить чугун инвертором электродами по чугуну

Как правильно варить чугун электросваркой?

Чугун относится к трудносвариваемым сплавам. Это обусловлено его склонностью к трещинообразованию при охлаждении после нагрева, образованию отбеленных зон с повышенной твердостью в результате выгорания кремния, резкому переходу из твердого состояния в жидкое. Поэтому выполняется преимущественно ремонтная сварка (устранение трещин и других дефектов), а возможна она только при условии использования специальных электродов и соблюдения некоторых рекомендаций.

Методы сварки чугуна

Варить сплав можно 2-мя методами:

Горячий – выполняется предварительный подогрев детали до температуры 600-650 °C. Данный способ применяется только в промышленных условиях.
Холодный – подходит для домашних условий. Главное – избегать перегрева и исключить быстрое охлаждение.

Стальные малоуглеродистые (УОНИ-13/45, АНО-4). В этом случае для увеличения прочности сварного соединения устанавливаются шпильки.
Специальные – ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 (с содержанием железного порошка в составе покрытия), МНЧ-2 (состоят из никеля, меди и железа). ОЗЖН-1, ОЗЧ-3 и ОЗЧ-4 содержат до 90 % никеля.
Чугунные – ЦЧ-4. Этой маркой электродов можно варить даже чугун со сталью.

Можно самостоятельно изготовить железно-медные стержни – на обычные углеродистые (УОНИ-13/45 или АНО-4) наматывается по спирали медная (ни в коем случае не латунная, которая выделяет в атмосферу ядовитые вещества) проволока сечением до 2 мм.

Электродуговая сварка чугуна в домашних условиях

Сварить чугун сложно, но возможно. Сварка чугуна электродом в домашних условиях чем-то похожа на подбрасывание монеты. Одна попытка может дать отличный результат и усыпить бдительность, другая — закончиться из рук вон плохо. Почему так происходит? Всё дело в том, что не только различные виды чугуна свариваются по-разному, но даже детали из одинакового материала могут быть непредсказуемы. История эксплуатации отливки, среда, в которой она пребывала — всё имеет значение.

Любительское исполнение работы может сэкономить время и деньги, но если речь идёт о критически важных вещах, то мудрым решением будет поручить дело специалистам с профессиональными сварочной установкой.

Для работ с чугуном важно знать правильный алгоритм, необходимый для получения качественного результата. До начала самих работ нужно:

определить сплав;
очистить деталь;
обеспечить необходимый предварительный нагрев.

Определение сплава

Чугун — это сплав железа с углеродом, высокое содержание последнего (обычно 2—4%) придаёт материалу характерную твёрдость. Однако твёрдость эта достигается за счёт пластичности. Она значительно ниже, чем у сталей или кованого железа. Циклы нагрева и охлаждения во время сварки вызывают расширения и сжатия отливки, создавая напряжения в металле. Чугуны не растягиваются и не деформируются под нагрузкой, а трескаются, что делает их чрезвычайно трудносвариваемыми материалами. Эта их свойство может быть купировано путём добавление в сплав различных примесей.

Чугуны разнятся по свариваемости.

Серый. Наиболее распространён в промышленности. По структуре похож на железную губку, поры которой заполнены графитом. Он сравнительно пластичен и лучше сваривается. Тем не менее он представляет собой проблему даже у опытных сварщиков: графитовые хлопья в составе серого чугуна могут попасть в сварочную ванну и сделать шов хрупким.
Белый содержит углерод в виде цементита, без присутствия чистого графита. Цементит — очень твёрдая и хрупкая кристаллическая структура. Белый чугун считается несвариваемым.

Очистка деталей

Среда, в которой пребывала отливка, влияет на свариваемость не меньше марки сплава из-за впитывающих свойств чугуна. Например, выхлопные коллекторы, подвергавшиеся много лет воздействиям продуктов сгорания под нагревом, будет очень трудно сварить. Вне зависимости от марки сплава и происхождения нужно полностью очистить отливку в области сварного шва — удалить краску, жир, масло, окалину. Полезным будет осторожно и медленно нагревать место сварки в течение непродолжительного времени, чтобы выпарить летучие примеси из обрабатываемой зоны.

Предварительный нагрев

Все чугуны подвержены растрескиванию под напряжением. Регулирование температуры — единственный способ предотвратить трещины. Создание сварного шва, с точки зрения тепловых процессов, состоит из трёх шагов:

предварительного нагрева;
ввод тепла;
медленного охлаждения.

Основная задача теплового контроля — управление расширением. Напряжений в металле не возникает, когда весь объект нагревается или расширяется одновременно и с одинаковой скоростью. Риск появления трещин велик в случае, если тепло локализовано в небольшой околошовной зоне. Предварительный нагрев снижает тепловой градиент между телом отливки и местом сварки. В теории более высокотемпературные методы сварки требуют повышения температур предварительного нагрева. Если последний нет возможности обеспечить, лучшей стратегией будет минимизация теплового ввода — применять методы сварки при низкой температуре легкоплавящимися электродами.

Скорость охлаждения — ещё один фактор, оказывающий непосредственное влияние на возникновение напряжений в сварной зоне. Быстрое охлаждение за счёт сокращения остывающей зоны порождает хрупкие, легко трескающиеся швы.

Электросварка

Электродуговая сварка в качестве расходного материала предполагает электрод, покрытый флюсом. Есть несколько видов электродов, пригодных для такого вида работ: на основе чугуна, легированной стали, из медных и никелевых сплавов. После механической обработки будущей сварной зоны (торцевания, сверления отверстий в местах окончания трещин, соединения деталей крепежом) следует выбрать такую последовательность сварных проходов, чтобы обеспечить равномерный и минимальный нагрев всей детали. Перед каждым следующим проходом шву нужно дать остыть. Во время ожидания охлаждения можно его обстучать — это уменьшает напряжения в металле.

Поскольку применяемые электроды прочнее обрабатываемого чугуна, нет никакой необходимости делать особенно толстые швы. Последнее также помогает уберечь место сварки от тепловых деформаций. Следует избегать резких охлаждений, пользоваться для этого водой допускается только с большой осторожностью и в исключительных случаях.

Для описанных выше работ актуальны все требования к технике безопасности проведения сварочных работ и правила безопасной эксплуатации электрического оборудования.

Порядок сварки чугуна электродом с медной проволокой, практические советы и видео

Данный железоуглеродистый сплав является практически основным материалом (уступая первенство лишь стали) для изготовления нагруженных металлических конструкций. В чем сложность его сварки чугуна? Основной недостаток полученного шва – пониженная прочность (из-за образования множественных пор в результате выгорания углерода) и появление сетки трещин в месте соединения. О том, как правильно выполнить сварку чугунных изделий электродом с медной проволокой, и пойдет речь в данной статье.

Существуют два основных вида сварки чугуна. В быту, при недостатке соответствующего оборудования, применяется «холодная» технология. Ее специфика – в использовании специальных электродов, сердечник которых выполнен из никеля или меди. По отношению к углероду эти металлы нейтральны, поэтому выгорание данного элемента периодической таблицы и образование новых хим/соединений не происходит. Следовательно, и сварной шов получается более плотным (без микропустот) и надежным.

Марки электродов для сварки чугуна

ОЗЧ- (2 или 6). «Сердцевина» – медная проволока, поверхностный слой – железный порошок.
МНЧ –2. Состав проволоки более сложный, так как она композитная. Кроме элемента Cu, еще есть Fe и Ni. Но, по отзывам профессионалов, именно такие электроды позволяют получить действительно высококачественный шов. Единственный недостаток этой разновидности продукции – высокая стоимость.
Марка ОЗЖН (любой модификации), которая также используется при «холодной» сварке – на основе никелевой проволоки.

Специфика «холодной» сварки чугуна

Примечание. На упаковке указаны все рекомендации производителя по режимам работы с конкретной модификацией электродов. Ими и следует руководствоваться.

Что учесть

Все перечисленные ниже правила являются общими, независимо от марки изделий. Задача – обеспечить минимальную глубину проплавления. Именно это гарантирует качественный шов.

Сечение электродов – как можно меньше.
Небольшой ток.
Швы – короткие. После каждой «проходки» необходимо делать перерыв, чтобы обрабатываемый участок охладился (хотя бы до +55 ºС). Излишняя закалка сплава провоцирует хрупкость соединения.

Подготовка участка

Если свариваются 2 детали, то обрабатываются их кромки. При необходимости заделки трещины в чугуне поврежденный участок разделывается. Для выравнивания краев наиболее подходящий инструмент – напильник. В некоторых случаях мастеру приходится работать и зубилом. Нужно учитывать хрупкость сплава, поэтому материал «снимается» аккуратно, постепенно, тонким слоем порядка 1 мм, не более.

Особенности:

Чтобы исключить увеличение трещины по длине, на ее концах, с отступами порядка в 1 см от краев, высверливаются отверстия.
Если трещина сквозная, то обработка кромок производится с обеих сторон.
На близкорасположенные дефектные участки накладывается общая «латка».

На последнем этапе все срезы выравниваются, а поверхность детали вдоль краев трещины зачищается (примерно на 2,5 см с каждой стороны).

Непосредственно сварка

Сначала обвариваются кромки, после чего производится заполнение полости. Рисунок все наглядно поясняет:

В зависимости от специфики дефекта используются разные схемы и способы скрепления деталей.

Полезный совет

В таблице приведены ориентировочные данные, которыми можно руководствоваться:

Нередко бывает так, что подходящих для сварки чугуна электродов под рукой нет. Их можно изготовить самостоятельно, если найти медную проволоку сечением от 3 до 5 мм. Как?

Чтобы получить вещество для обмазки сердечника, необходимо снять защитное покрытие с обычного (стального) электрода. Он не является дефицитом.
Вся масса тщательно измельчается. При этом в нее вводится порошкообразное железо. Его несложно получить, поработав напильником. В качестве сырья подойдет любая металлическая болванка или проволока.
После качественного перемешивания добавляется клей (силикатный; его еще называют «жидким стеклом»). В результате должна получиться масса в виде жирной сметаны.
С меди снимается лаковое покрытие (например, «наждачкой»), после чего металл обезжиривается.
Остается залить «сметану» в емкость вертикальной конфигурации (отрезок трубы с заглушенным концом, бутылка и тому подобное) и поочередно окунать в нее проволочки. Чтобы характеристики электродов были идентичны, следует строго контролировать время выдержки сердечника в растворе.

Такие самодельные электроды для сварки подвешиваются и высушиваются. Дополнительно производится их прокалка (достаточно при +260 ºС). Например, в духовом шкафу, эл/печи для сушки и прокалки электродов. После этого они готовы к применению.

Если немного потренироваться, то вполне можно наладить изготовление электродов, ничуть не уступающих по своим свойствам изделиям марки ОЗЧ.