Как варить чугун полуавтоматом

Как варить чугун полуавтоматом

Сварка чугуна требует особого внимания сварщиков. Этот металл отличается хрупкостью, швы образуются ненадежные, рыхлые из-за высокого содержания углерода в сплаве. По технологии наплавки можно варить чугун полуавтоматом. Только прежде необходимо правильно подготовить свариваемые поверхности, выбрать нужную проволоку. Опытные специалисты поделятся профессиональными секретами.

Особенности сварки чугуна

При реставрации литых деталей важно не перегревать рабочую зону, чтобы не прожечь деталь. При быстром охлаждении металл становится белесым – сплав теряет прочность из-за нарушения структуры. Чугун очень текучий, сквозные дефекты толстых деталей заделывают длительной наплавкой. Трещины приходится разделывать до основания. При высокотемпературном соединении металла без защитной атмосферы из-за выгорания углерода шов становится рыхлым, пористым, непрочным.

Учитывая особенности сварки чугунных деталей, практики разработали несколько методов реставрации чугунных изделий. Для этого применимы практически все виды сварки, главное выбрать нужный температурный режим. Удобней всего наплавлять углеродистый сплав полуавтоматом.

Способы сварки чугуна

Чтобы металл сохранял свою структуру, его прогревают локально или полностью. Если нет особых требований к прочности соединения, нужно только восстановить целостность детали, варят металл без нагрева.

Холодный метод

Самый простой способ заварить габаритную деталь в гараже или дома. Холодная сварка чугуна не предполагает нагрева сварочной зоны. Для наплавки используют медно-никелевые электроды, имеющие низкую температуру плавления, большую вязкость. Такая присадка не взаимодействует с углеродом, одновременно выполняет роль защитного флюса. Металл варится без защитной атмосферы, на воздухе. Для стыковых швов, испытывающих динамические нагрузки, такой метод неприменим. Для истертых поверхностей, неглубоких трещин (не больше ½ толщины детали) он подойдёт.

Полугорячий метод

Разделяют полугорячий и теплый методы. При первом предусмотрен нагрев всей детали или области дефекта до + 350–400°C, при втором – до + 250°C. Удобство такого способа сварки ковкого чугуна заключается в необязательности демонтажа деталей, можно обойтись паяльной лампой. Внимательно нужно отнестись к охлаждению рабочей зоны. Шов потихоньку подогревают, пока он полностью не окрепнет. Времени на подогрев и охлаждение уходит много, зато шов будет прочным, надежным.

Горячий метод

Деталь демонтируют, помещают в печь, постепенно нагревают. Высокоуглеродистый сплав плавится при +750°C, поэтому допустимая температура прогрева не выше + 650°C. Велик риск ожогов, средствами защиты пренебрегать нельзя. Горячая сварка чугуна обеспечивает высокую прочность заделки трещин. Но это самый трудоемкий метод, для прогрева крупной детали требуется несколько часов. Нужно умудриться закрепить горячее изделие перед работой. После сварки шов охлаждают постепенно, на несколько дней реставрированное изделие оставляют в печи. Важно следить, чтобы на металл не попадала вода – чугунина моментально растрескается на мелкие куски.

Как варить чугун полуавтоматом

Имея полуавтомат, можно реставрировать металл в домашних условиях. Подойдет любая технология:

• MIG – использование инертного газа;
• MAG — наплавка присадки в среде углекислого газа.

При сварке чугуна полуавтоматом высокое качество гарантировано: присадка ложится равномерно, она поступает ко шву автоматически. Точечная технология не предусматривает глубокого прогрева детали из-за ограниченности площади контакта.

Если нужно надежное соединение, работающее под нагрузкой, изделия предварительно разогревают до нужной температуры.

Подготовительные работы

Многое зависит от качества разделки трещин, их вырезают на всю глубину. Чтобы заварить чугун, углы сглаживают, шлифуют. Разделка превышает по верху первоначальные размеры дефекта до 6 см, углубляется на 1-2 мм. Конечные точки обычно засверливают для надежности. Угол разделки – 45°. Масляные пятна обжигают или обезжиривают. Тонкие изделия варят на подкладке из графита, он нужен для амортизации. На подформовке металл не «трещит». Кромки обязательно очищают, сметают пыль, стружку. Любое включение снижает прочность шва.

Выбор проволоки для чугуна

По чугуну применяется медесодержащая сварочная проволока. Без подогрева выбирается присадка с маркировкой ПП АНЧ-1; для температуры до + 350°С – порошковую проволоку АНЧ-2; АНЧ 3 предназначен для высокой температуры.

Процесс сварки

Угол наклона держателя к свариваемой поверхности не должен превышать 60°. В таком положении удобно осматривать рабочую зону, следить за процессом сварки, подачей проволоки. Сначала прихватывают края трещины, затем делают первый проход. Шов накладывают фрагментами до 3 см длиной. Многослойность соединения зависит от толщины реставрируемого металла. Каждый последующий шов сначала проковывается молотком, сбивается окалина. Следующий слой наплавки перпендикулярен предыдущему – так обеспечивается прочность. Когда работа закончена, восстановленное изделие убирают для медленного остывания. Только потом шов окончательно очищают, выравнивают валик, если есть необходимость.

Перед ответственной сваркой начинающим лучше сначала потренироваться, чтобы соблюдалась скорость движения подающей насадки.

Электрод ЦЧ 4.

Перед тем как у Вас возникает потребность сваривания или наплавки чугуна, то Вы, возможно, думаете, как бы обойти этот процесс, потому что не хотите даже и пробовать сваривать чугун. Также многие люди решают не применять сваривание чугуна на практике потому что не могут найти качественные электроды для сварки чугуна. В таком случае для таких людей будет отличной новостью, что прямо сейчас можно без проблем купить такие электроды. Однако перед этим Вам нужно узнать основные особенности этих электродов.

Прежде всего Вам нужно знать, что они предназначены для холодной сварки всевозможных деталей из обычного и высокопрочного чугуна. Также если чугун сплавлен со сталью, то Вы можете без проблем сварить такое изделие. Помимо сварки металлических чугунных частей Вы можете производить заварку дефектов литья или сваривать поврежденные детали. Также Вы можете наплавить нужный Вам слой металла для того, чтобы потом использовать готовое изделие в своих целях. Производить сваривание электродами ЦЧ-4 Вы можете в нижнем и наклонном положении. При этом Вам нужно использовать ток обратной полярности.

Коэффициент наплавки электродов ЦЧ-4 подобен коэффициенту наплавки других видов электродов. Он составляет 1,7 килограмма электродов на 1 килограмм металла. В своем составе они содержат углерод, ванадий, кремний, марганец, серу и фосфор. Твердость наплавленного металла составляет 160 — 190 НВ.

Если Вы уже приобрели электроды ЦЧ-4 толщиной 3, 4 или 5 миллиметров, то знайте, что производить ими сваривание можно только в нижнем положении шва при рекомендуемом значении сварочного тока 65 — 80, 90 — 120 и 130 — 150 соответственно.

С использованием электродов ЦЧ-4 сварка производится короткими участками длиной не более 30 миллиметров. После сваривания Вам нужно послойно охладить металл до температуры 60 градусов. Если же Вы свариваете изделия из ковкого или высокопрочного чугуна, то Вам нужно увеличить длину валика до 90 — 100 миллиметров. Временное сопротивление металла составляет 490 МПа.

Стержень электрода сделан из чистого железа. Покрытие электродов ЦЧ-4 состоит из 6 химических элементов, которые обеспечивают сваривание высокого качества. Для того, чтобы сварной шов был долговечным, нужно специальное покрытие электродов, которое при горении будет выделять все необходимые для защиты газы. Как раз в покрытии электродов ЦЧ-4 есть все необходимое, то есть марганец, силиций, фосфор и карбон. Все эти вещества позволяют создавать при сваривании качественную газовую защиту.

Электроды ЦЧ-4 рекомендуется прокаливать при температуре 170 — 200 градусов на протяжении 2 часов. При прокаливании электродов Вам нужно главное не превысить срок прокалки, потому что превышение времени прокалки повлечет за собою разрушение защитного покрытия. Как видите, электроды ЦЧ-4 могут стать для Вас большой помощью в работе по дому или при сваривании металлических изделий. Купить электроды ЦЧ-4 высокого качества Вы можете у одного из заводов-изготовителей, ссылки на сайты которых указаны на странице «Контакты».

Электроды по чугуну – характеристики, применение

Чугун – сплав на железной основе, значительную долю в котором (от 2 до 6%) занимает углерод и сравнительно небольшую – легирующие элементы. Наличие углерода в таком количестве задает материалу принципиально иные характеристики, чем те, что имеются у низкоуглеродистой стали. В силу этого для сварки изделий и конструкций из чугуна используют специальные электроды по чугуну.

Особенности чугуна

Углерод присутствует в сплаве в виде графита – свободного соединения СО2. Графит добавляет чугуну твердость, но при увеличении доли в составе резко снижает его твердость и пластичность и повышает его хрупкость. Изделиям из чугуна противопоказаны высокие ударные нагрузки. При сварке проявляются следующие особенности:

• очень высокая жидкотекучесть металла при нагреве;
• выделение газов при выгорании углерода и проникновение газов в сварочную ванну из окружающего воздуха (водород, азот и другие) – появление газовых пузырьков ведет к образованию пор;
• очень высокая скорость остывания – при несоблюдении правильной технологии сварки в металле шва образуются карбид железа и другие тугоплавкие оксиды, из-за которых металл в зоне шва не способен провариться.

Помимо этого, наличие графита может привести к образованию в структуре межкристаллических трещин.

Особенности электродов

Сварочные электроды по чугуну должны нивелировать все перечисленные сложности и недостатки, имеющие место при сварке. Два важнейших требования, которые предъявляются к ним:

• равное время остывания металла получаемого шва и чугуна;
• одинаковое содержание углерода в чугуне и наплавляемом металле.

Для этих целей сегодня широко используются электроды на медной или никелевой основе и из низколегированной стали. При этом часть из них позволяют варить без обязательного ранее предварительного прогрева («горячей сварки»), при котором зона соединения нагревается до температуры от 200 до 600 °С. Благодаря «холодной сварке» решается проблема возможного перегрева металла, ведущего к образованию пор.

Электроды для холодной сварки чугуна

Данным способом сваривают чугунные детали без их предварительного подогрева. Как правило, для этого используются электроды с большой долей в составе меди или никеля. После наложения каждого валика сварного шва необходима его легкая проковка молотком, чтобы удалить внутренние напряжения в зоне соединения.

Электроды с медно-никелевой основой (Ni 66%, Cu >25%). Ими варят ковкий, серый, высокопрочный чугуны, также возможна наплавка. Позволяют получить высокоплотный сварной шов в ответственных конструкциях. Металл шва стоек к воздействию горячих газовых и жидких агрессивных сред, обладает высокой технологичностью при обработке резанием.

Детали варят с последующим охлаждением (до 60 °С) и проковкой каждого из валиков. Длина последних – не более 30 мм. Сварка – короткой и предельно короткой дугой постоянным током обратной полярности в нижнем, полупотолочном и вертикальном (снизу-вверх) положении. Перед работами требуется часовая прокалка стержней при температуре 190–210 °С.

Состав стержня – низколегированная сталь (Fe – основа, 8,6% ванадия, Mn, Si). Покрытие – основное. Используются для сварки, наплавки, заварки литьевых дефектов в сером, высокопрочном, ковком чугунах. Позволяют сваривать стальные и чугунные детали в рядовых конструкциях. При многослойной наплавке данными электродами обычно накладывают первые 1-2 слоя, остальные выполняют изделиями других марок.

Варят на постоянном токе. Возможна сварка трансформатором при высоком напряжении холостого хода (>60 В). Длина валиков при работе с серым чугуном и сварке чугуна и стали – до 35 мм, при сварке высокопрочного и ковкого чугуна возможна до 100 мм. Требуется прокалка в течение часа при t 160–200 °С.

Данные медные электроды для сварки чугуна (Cu>85%, Fe 10%) применяются в основном при работе с тонкостенными деталями, ими варят только ковкий и серый чугун. Отличительная черта – высокая производительность наплавки – 2,2 кг/ч (при d 4 мм). Пространственное положение сварки – вертикальное и нижнее, используется постоянный ток обратной полярности. Валики также необходимо охлаждать (минимум до 100 С°) и проковывать. Электродами этой марки можно заваривать на весу сквозные дефекты.

ОЗЖН-1

В составе – 48% никеля, более 50% железа, покрытие – основное. После наплавки каждого из валиков выполняется охлаждение металла (t до 60 С°). Рекомендуются при устранении выраженных дефектов на отлитых деталях, а также при многослойной сварке, когда применяются несколько электродов разных марок.

Данными электродами выполняют первый и промежуточный слои шва, их комбинируют с марками ОЗЧ-4 или МНЧ-2. Типы чугуна – высокопрочный, серый. Сварка – постоянным током обратной полярности, короткой дугой, короткими (до 50 мм) валиками в вертикальном и нижнем положении. Перед работами электроды прокаливают в течение часа при t 350 С°.

Помимо указанных марок, для холодной сварки широко применяются электроды ОЗЧ-2 (медная основа, кислое покрытие), а также шведская марка ESAB OK Ni-Cl, более известная по прежнему названию OK 92.18.

Горячая сварка чугуна

Способ горячей сварки предусматривает обязательный прогрев деталей в области соединения до определенной температуры для получения равномерного перехода химического состава наплавляемого сплава и чугуна.

Сварка может выполняться в трех температурных режимах: в зависимости от типа чугуна и толщины деталей изделия прогреваются до 200 С°, 300-400 С°, 500-600 С° (соответственно, теплая, полугорячая или горячая сварка). Наиболее широко для выполнения сварочных работ этим методом используются уже указанные марки, применяемые и для холодной сварки:

;
• OK 92.18.

Обе позволяют варить на постоянном токе обратной полярности (оптимальный вариант) или переменном токе. Сварка выполняется электродами с толстым стержнем (до 8–12 мм), диапазон силы тока – от 600 до 1000 А.

В каталоге компании «Центр Метиз» вы найдете электроды для сварки и наплавки чугуна наиболее популярных и востребованных марок. Это сертифицированная продукция от нашего партнера, одного из крупнейших производителей России – Магнитогорского электродного завода. Рекомендации и инструкция по использованию представлены на упаковке.

Как сваривать чугун

В последнее время благодаря многочисленным публикациям, посвященным конструированию самодельных сварочных трансформаторов и выпрямителей для ручной сварки, у самодельщиков появилась возможность активнее использовать сварку (в быту, на приусадебном участке, в фермерском хозяйстве). Кроме того, в продаже появились множество малогабаритных источников питания сварочной дуги, причем как отечественного, так и зарубежного производства.

Итак, предположим, что оборудование у вас имеется, навыки в зажигании сварочной дуги и поддержании ее устойчивого горения отработаны, приемы наложения сварных швов в различных пространственных положениях освоены. Осталось выяснить, чем сваривать и как сваривать? И если сварку большинства сталей в бытовых условиях осуществить достаточно просто, и, самое главное, необходимые сварочные электроды сейчас всегда бывают в продаже, то со сваркой чугуна, являющегося наряду со сталью одним из основных конструкционных материалов в машиностроении, возникают проблемы.

чугун — это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода превышает 2,14%. Высокое содержание углерода в чугуне приводит к тому, что в отличие от сталей углерод в чугуне находится в свободном состоянии. Например, в наиболее широко распространенном сером чугуне углерод существует в виде включений графита (вспомним, что чугун мажется), обуславливающем его низкую пластичность, невысокую прочность и плохую свариваемость.

Сварщики-практики считают, что свариваемость чугуна в основном связана со строением структуры чугуна в изломе. Так, чугуны, имеющие мелкозернистый излом светло-серого цвета, свариваются легче, чем чугуны, у которых излом характеризуется крупнозернистой структурой и имеет темно-серый или, что еще хуже, черный цвет. Практически не поддаются сварке промасленные чугуны, а также чугуны, подвергавшиеся воздействию агрессивных сред.

Главная беда при сварке чугуна — низкое качество сваренного соединения, что связано с интенсивной закалкой металла в зоне сварного шва, то есть с повышением хрупкости металла в этой зоне.

В условиях производства электродуговую сварку чугуна осуществляют горячим методом, при котором производится предварительный нагрев свариваемых деталей до температуры 600-650°С. Существует и холодный метод, когда детали перед сваркой нагревают совсем не сильно (до температуры 150— 250°С) или вообще не нагревают.

В обычных условиях, когда специальное нагревательное оборудование отсутствует, а потребность в сварке чугунных деталей носит эпизодический характер, более подходящей является холодная сварка чугуна специальными электродами.

В промышленности широкое применение для сварки чугуна без нагрева нашли электроды ОЗч-2 с медным стержнем, покрытым специальным составом, и электроды МНч-2 со стержнем из сплава никеля, меди, железа и марганца (монельметалла). Металл, наплавленный электродами МНч-2, лучше поддается обработке резанием, однако эти электроды весьма дефицитны и дороги. Электроды марки ОЗч-2 дешевле, к тому же их сравнительно легко изготовить самостоятельно.

Как уже говорилось, электрод ОЗч-2 представляет из себя медный стержень с электродным покрытием, содержащим железный порошок — 50%, мрамор — 27%, плавиковый шпат — 7%, кварц — 4,5%, ферромарганец — 2,5%, ферротитан — 6%, ферросилиций — 2,5%, соду — 0,5% (по массе). Не надо пугаться большого числа компонентов, поскольку при изготовлении самодельных электродов можно воспользоваться готовым покрытием от широко распространенных электродов для сварки стали. Например, для сварки чугуна постоянным током подойдет покрытие электродов марки УОНИ-13/55 или ОЗС-2, а для сварки переменным током — покрытие электродов АНО-4 или АНО-5.

Порядок изготовления электродов для сварки чугуна следующий. Отрезки медной проволоки (медь марок М2, МЗ и др.) диаметром 3-5 мм и длиной около 450 мм непосредственно перед нанесением на них покрытия зачищают наждачной бумагой и обезжиривают каким-либо органическим растворителем. С соответствующих стальных сварочных электродов скалывают покрытие, измельчают его и смешивают в пропорции 1:1 (по массе) с железным порошком или мелкими стальными опилками. Затем все тщательно перемешивают с жидким стеклом (к сухой смеси компонентов добавляют около 30% водного раствора жидкого стекла, то есть силикатного клея). В полученную сметанообразную массу вертикально окунают подготовленные отрезки медной проволоки и медленно (желательно с постоянной скоростью) извлекают из обмазочной массы, дав стечь ее излишкам. Толщина слоя покрытия в этом случае должна составить 1,5-2 мм. Далее электроды сначала сушат на воздухе в вертикальном положении, а потом прокаливают при температуре 200-250°С, используя для этого, например, духовку кухонной плиты.

Сварку самодельными электродами ведут короткой дугой, причем при использовании постоянного тока — на обратной полярности ("+" на электроде). Обязательны перерывы в работе для охлаждения детали до температуры 50-60°С. Значение сварочного тока при диаметрах электрода 3-5 мм составляет 90-180 А. Для обеспечения качественной сварки шов накладывают короткими участками длиной по 30-50 мм и сразу после сварки проковывают (практика показала, что тщательная проковка металла предотвращает появление трещин в сварном шве).

Если нет времени или желания заниматься изготовлением электродов, неплохие результаты в бытовых условиях обеспечит сварка чугуна комбинированными медно-стальными электродами. Последние делают, навивая поверх электрода (с покрытием), предназначенного для варки стали (УОНИ 13/45, АНО-4 и др.), спираль из медной или латунной проволоки диаметром 1,5-2 мм (масса этой спирали должна быть примерно в 4-5 раз больше массы стального стержня используемого электрода).

При сварке комбинированным электродом, как и вообще при холодной сварке, нельзя допускать сильного разогрева свариваемых деталей, поэтому процесс ведут на минимально возможном сварочном токе короткими участками "вразброс" (с обязательной проковкой полученных швов молотком) и, конечно, с перерывами для остывания обрабатываемой детали.

Следует, наверное, сказать несколько слов и о газопламенной сварке чугуна. Ведь этот способ является одним из наиболее надежных, особенно при сварке серого чугуна, причем здесь можно обойтись без специальных сварочных материалов, хотя некоторое оборудование все-таки потребуется.

При газопламенной сварке легко осуществить более медленный и равномерный нагрев (или охлаждение) детали. В результате в металле сварного шва и на границах шва воздаются более благоприятные условия для графитизации углерода, уменьшается вероятность возникновения внутренних напряжений и появления трещин.

Однако газопламенную сварку обычно проводят с подогревом детали. Местный подогрев ведут пламенем горелки непосредственно перед сваркой, общий подогрев как и при горячем методе электродуговой сварки, выполняют в специальных печах. В качестве присадочного металла используют литые чугунные прутки. Сварку ведут нормальным или науглероживающим пламенем, применяя флюс из буры или смеси: буры — 56%, соды и поташа — по 22% . (по массе).

Хорошие результаты дает сварка-пайка чугуна газовым пламенем с применением прутка из латуни, у которой температура плавления ниже, чем у чугуна. Процесс осуществляют с применением флюса из буры или смеси буры и борной кислоты (взятых в равных количествах).

Кромки трещины, разделанные под угол 70-80°, нагревают до температуры 850-900 °С (цвет светло-красного каления), посыпают флюсом и с помощью латунного прутка облуживают кромки. После этого всю разделку заполняют латунью, не расплавляя чугуна.

Учтите, перед началом сварки (независимо от способа сварки) всегда выполняют подготовку (скашивание) кромок соединяемых деталей или разделку дефектных мест.

Скашивают кромки вручную слесарным зубилом или переносным наждачным кругом с гибким валом. Во избежание отколов чугун срубают тонкими слоями, так что толщина стружки не должна превышать 0,8-1 мм.

Разделку дефектных мест до чистого металла производят с помощью зубил, сверл, шаберов, шарошек, размеры которых зависят от размеров и характера дефекта, формы детали и необходимости создания удобных условий для работы.

При разделке дефектных мест на чугунных деталях надо руководствоваться следующими правилами:

• разделку ведут строго по трещине;

• несквозные трещины на расстоянии 8-10 мм от их концов засверливают сверлом диаметром на 1-2 мм большим ширины трещины и вырубают их до сплошного металла;

• сквозные трещины разделывают (в зависимости от толщины металла и удобства выполнения разделки и сварки) с одной или двух сторон (V-образ-ная и Х-образная разделки). Места окончания трещин также предварительно засверливают;

• на трещины, расположенные близко друг к другу, обычно наваривают заплату, как на пробоину.

При заварочном ремонте пробоины ее края выравнивают, срубая зубилом остроугольные выступы. Поверхность детали на расстоянии 25-30 мм от краев пробоины зачищают наждачным кругом. Затем вырезают необходимой формы и толщины заплату из листовой низкоуглеродистой стали (заплата должна перекрывать пробоину на 15-20 мм со всех сторон).

Для уменьшения напряжений, возникающих в материале при сварке, у заплаты отбортовывают края на угол 20-30°.

Заплату укладывают на ремонтируемую деталь отбортовкой к чугуну и приваривают внахлестку.

Изношенные резьбовые отверстия реставрируют, устанавливая на их место резьбовые пробки, изготовленные из того же материала, что и сама деталь. Для этого изношенное отверстие рассверливают сверлом большого диаметра, нарезают в нем резьбу и ввертывают в новую резьбу специально изготовленную для этого резьбовую пробку. Затем пробку обваривают по торцу кольцевым швом, сверлят в ней нужное отверстие и нарезают в ней "родную" резьбу.

Если установить резьбовую пробку в изношенное отверстие не удается, необходимо, разделав кромки отверстия, заплавить его заподлицо с поверхностью детали, поле чего просверлить в детали новое отверстие и нарезать нужную резьбу.

И, конечно, в наплавленном металле не должно быть сквозных трещин, пор, непроваров или прожогов. Обнаруженные дефектные участки удаляют механическим путем и вновь заваривают с соблюдением всех вышеперечисленных рекомендаций.