Сварка чугуна электродами

Чугун - литьевой материал. Он обладает повышенной твердостью и хрупкостью. Но, несмотря на это, его можно варить. Сварка применяется при устранении брака литья, изготовлении сварно-литых изделий или ремонте чугунных деталей.

И здесь можно сразу ответить на главный вопрос - да, чугун можно варить обычными электродами. В том числе в домашних условиях. Но есть нюансы. И для получения прочного, надежного шва важно выбрать наиболее подходящий способ сварки, правильно подготовить материал и строго придерживаться технологии.

Чугун: особенности материала и работы с ним

Чугун делят на белый и серый. Первый варить невозможно, он поддается только шлифовке. Второй – можно, но при этом важно учитывать его высокую текучесть, скорость охлаждения и другие особенности. Так:

• При усадке шва могут образоваться трещины. Чугун хрупкий, и это нужно учитывать, так как во время варки происходит его интенсивная закалка.
• В месте варки могут образоваться поры. Это происходит из-за выделения в процессе сваривания окиси углерода, которая не всегда полностью выводится из материала.
• В месте обработки может образоваться белый хрупкий чугун. Он не подлежит дальнейшей обработке и появляется из-за неправильного охлаждения.
• Шов может быть ненадежным. Это возможно из-за образования в процессе варки тугоплавких оксидов, из-за которых формируются непроваренные участки.

Помимо серого, есть другие виды чугуна, которые можно сварить обычными электродами. Например, ковкий, высокопрочный и половинчатый. Сваривание каждого из них осуществляется по отдельной технологии, требует особого подхода. А еще нужно быть готовым к тому, что структуры исходного материала (вне зависимости от его вида) и шва будут сильно различаться.

Правила подготовки детали

Правильная подготовка материала - основа качественного шва. Перед началом работы нужно выполнить следующее:

• Тщательно зачистить. Для этого можно использовать болгарку с лепестковым кругом, металлическую щетку или наждачку. Пескоструйка тоже подойдет.
• Высверлить все дефектные участки (с вырубкой до чистого металла).
• Выполнить разделку кромок. Важно, чтобы на рабочих поверхностях не было острых углов. Это позволит избежать их перекалки и обеспечит равномерное нагревание.
• Обезжирить или обжечь горелкой, чтобы очистить поверхности от любых загрязнений.
• Обработать все трещины. Обработать их важно на всей глубине, чтобы обеспечить достаточную проварку. Длина разделки с каждой стороны должна быть на пять-шесть мм больше самой трещины. Концы трещин вырезать и закруглить (или засверлить).

Отдельная подготовительная мера при работе с тонкими чугунными деталями - подкладка из графита. Она нужна для предупреждения вытекания расплавленного материала, что поможет сохранить первоначальную форму детали и поддержать нагретый участок.

Использование специальных электродов

Сварка чугуна обычными стальными электродами возможна. Но она не обеспечит хорошего качества шва. Но если это единственный доступный в финансовом плане вариант, можно дополнить его специальными прутками ЦЧ-4. Они предназначены для наплавки первых плакирующих слоев, а далее можно работать обычными стальными расходниками. ЦЧ-4 можно использовать при работе холодным и горячим методом. Они также подойдут для соединения чугуна и стали.

Также перед тем, как варить чугун обычными электродами, стоит учесть, что околошовная зона у границы сплавления будет хрупкой. Высока вероятность появления на ней трещин и дальнейшего отслаивания наплавленного слоя от основного материала. Чтобы не допустить этого, при сваривании используются специальные стальные шпильки.

Есть специальные чугунные электроды, предназначенные для устранения дефектов литья. Это литые круглые прутки с разными покрытиями. Они больше подходят для полугорячего метода сваривания, на постоянном токе.

Если отмести стальные расходники, электроды нужно правильно подобрать под вид чугуна и способ сварки. Так, если планируется горячая ручная дуговая электросварка, вот какие расходники можно использовать для сваривания разных видов чугуна:

• ковкий - плавящиеся и угольные электроды (марки ОЗЧ-2, ОЗЧ-6, МНЧ-2,ЦЧ-4);
• серый - ОЗЖН-1, ОЗЖН-2, МНЧ-2, ОЗЧ-2, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6;
• высокопрочный - ОЗЖН, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2.

Если нужно заварить чугун холодным методом, подойдут обычные электроды, содержащие никель и медь (или один из этих металлов). Это расходники с медным стержнем и железным порошком в составе обмазки (ОЗЧ-2,ЗЧ-6), никелевые и железно-никелевые (ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1), а также железно-медно-никелевые (МНЧ-1).

Процесс сварки

Последовательность действий зависит от того, какой метод выбрал мастер. Так как в домашних условиях мастера часто варят по-холодному, ниже будут описаны рекомендации относительно этого метода.

Если производится сваривание по шпилькам, последовательность работ будет следующая:

• расположить в скошенных кромках в шахматном порядке;
• обварить выступающие части шпилек по периметру, заполняя шов (варить вразброс, чтобы не допустить перегрева);
• вокруг мест сварки наложить кольцевые швы.

Чтобы предотвратить перегрев, также можно варить с перерывами и следить, чтобы поверхность детали не нагревалась выше 80 градусов. Все стальные шпильки должны по итогу работы скрыться под наплавами. И тогда можно делать завершающий шов, который соединит все наплавы вокруг них под собой.

Если используется многослойный метод, обязательно проверяются фаски: на них не должно быть острых выступающих участков. Первый шов наплавляют от одного края к другому. Не давая ему остыть, аккуратно проковывают молотком. Далее деталь переворачивают, если ее размеры и конструкция это позволяют, и формируют такой же шов с тыла. Но без проковки. И так пока не будет закрыт весь дефект

Работая этими методами, важно соблюдать правила:

• работать с обратной полярностью подключения;
• выставлять сварочный аппарат на минимальную мощность;
• не делать непрерывных швов длиннее пяти см;
• как можно чащ делать перерывы, чтобы не допустить перегрева;
• обязательно проковать первый и последний слои, но с минимальным усилием.

Способы варки чугуна

Самые распространенные методы - по горячему и по-холодному. Первый применяют только в промышленных условиях, так как материал нужно нагреть до высокой температуры. Второй подходит для домашнего условия и выполняется с применением специальных электродов.

Горячий способ с предварительным подогревом

Сложный и трудоемкий, он применяется только на производствах, где работают с крупными изделиями со сложной конструкцией. На них воздействуют высокими температурами (до 700 градусов), при которых чугун становится мягким и пластичным. В таком виде с ним просто работать: к нему можно приварить другую деталь, заварить трещину и т.д. Далее проводится медленное охлаждение. Результат - швы без пор, трещин и других дефектов.

Холодный способ без подогрева

Подходит для применения в домашних условиях. Позволяет заварить чугун обычными электродами. При нем шов накладывают маленькими участками, по 3 - 5 см (но не больше). В перерывах этим участкам дают остыть до 50 - 60 градусов, чтобы не перегреть материал и не допустить появления трещин. Процесс осуществляется под постоянным током, электрод должен двигаться не по прямой линии, а зигзагами. Или по кругу.

Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна

Неправильный выбор электродов и несоблюдение режима сварки - одни из самых распространенных ошибок при работе с чугунными деталями. Также важно уделить внимание условиям, в которых хранятся электроды: это обязательно должно быть сухое место. Отсыревшие расходники можно просушить в духовке при температуре 250 градусов.

Если выбрать для конкретного вида чугуна соответствующую технологию, точно соблюдать все ее требования и правильно подготовить материал, с высокой вероятностью получится надежное, долговечное соединение.