Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Сварка чугуна в домашних условиях с использованием электрода

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.

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=Xoamtv9bsXs

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.

Методы сварки чугуна с инструкцией

Выбор технологии зависит от толщины деталей и условий эксплуатации будущей металлоконструкции.

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет заварить детали многослойным способом. В сложных случаях устанавливают шпильки с резьбой. Их монтируют в шахматном порядке по кромкам соединяемых заготовок.

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

  1. Диаметр крепежного элемента должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение — 1,2 см.
  2. Шпилька вкручивается на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
  3. Размер выступающей части должен составлять 0,7-1,2 сечения шпильки.

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

Холодный способ

Метод применяют для устранения незначительных повреждений чугунных конструкций. При холодной сварке не выполняют предварительной подготовки. Качество соединения ниже, чем при использовании горячих способов, поэтому технологию не используют при ремонте двигателей и других важных конструкций. При соединении деталей, испытывающих повышенные нагрузки, применяют усиливающие стальные шпильки. Их заваривают с наружной стороны, покрывают верхним швом.

При холодной сварке соблюдают следующие условия:

  1. Минимизируют нагрев детали, применяя тонкие стальные электроды. Медленному повышению температуры материала способствует применение постоянного тока.
  2. Электрод подсоединяют к плюсу агрегата. Такой вариант подключения называется обратной полярностью.
  3. Решая, какие электроды выбрать для сварки серого чугуна холодным методом, предпочтение отдают тем, что содержат минимальное количество углерода.

Желательно использование стержней, содержащих никель или медный сплав. Эти материалы считаются дорогими, поэтому их редко применяют в бытовых условиях.

В газовой среде

Газ используется для защиты и нагрева обрабатываемого участка. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяют присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления пруток обрабатывают флюсом. Иногда проволоку прогревают восстановительной часть горелки.

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

  1. Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
  2. После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
  3. Очищают сварное соединение от шлака, при необходимости шлифуют.

Дуговая сварка электродами

Такой способ разрешен к применению, однако он характеризуется высокой стоимостью, отсутствием преимуществ перед остальными методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

  • исключают перегрев обрабатываемых областей;
  • постепенно повышают температуру сварочной ванны;
  • медленно охлаждают готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

  • фиксацию деталей в правильном положении с использованием тисков или струбцины;
  • формирование защитного газового облака (подачу аргона начинают за 15 секунд до возбуждения дуги, прекращают через 7 секунд после завершения работы);
  • настройку аппарата (силу тока и скорость подачи расходного материала выбирают с учетом толщины свариваемых заготовок);
  • наложение шва (электрод ведут по направлению соединения);
  • завершение сварки путем постепенного снижения мощности дуги реостатом.

При аргонодуговой технологии применяют полуавтоматический аппарат с никелевой проволокой или неплавящиеся электроды.

Методика наплавки

В таким случае используют специальные электроды следующих типов:

  1. МНЧ-2. Используется при формировании сложных металлоконструкций. Наплавку осуществляют без подогрева.
  2. ОЗЖН-1. Стержни применяют при устранении крупных дефектов.
  3. ОЗЧ-2. Электроды этой марки помогают осуществлять наплавку серого или ковкого чугуна.

Газовая наплавка выполняется за счет тепловой энергии, выделяющейся при сгорании ацетиленовой смеси. В качестве присадочного материала применяют литые прутки и флюсы.

Сварка инвертором

Многие неопытные сварщики часто задаются вопросом можно ли сварить чугун и сталь инверторным сварочным аппаратом? Конечно можно, но предварительно следует провести подготовку. Процесс подготовки чугуна должен проводиться с учетом следующих рекомендаций:

  • в первую очередь необходимая область зачищается болгаркой. Для зачистки рекомендуется применять лепестковый круг или другую наиболее подходящую насадку;
  • после того как будет проведена зачистка верхнего слоя до не окисленного металла требуется выполнить обезжиривание. Данный процесс может выполняться при помощи бензина или любого другого растворителя;
  • если требуется заделать трещину, то ее нужно расчистить до полного окончания. После этого в этом месте необходимо просверлить отверстие с размером диаметра 10 мм.

Сварка чугуна инвертором может осуществляться послойно и с использованием опорных элементов — шпилек. Они полностью состоят из стали. Применение данных опорных элементов должно сопровождаться с учетом важных требований:

  • размеры данных элементов должны быть точными, их размер диаметра не должен быть больше 40 % от толщины чугуна;
  • показатель выступа шпильки над металлом составляет не более 4-6 мм;
  • расстояние между ними не должно превышать 6 мм;
  • количество используемых шпилек должно зависеть от параметров соединения, но их не должно быть больше 25 % от площади излома.

Также могут применяться электроды, но они должны быть специальными. Проводить заваривание чугуна обычными электродами не рекомендуется. Для сплава этого вида подойдут электроды с добавлением никеля, меди, хрома и других лигатур, которые способствуют прочному наплавлению чугуна.

Как проводится

Как сваривать чугун при помощи инвертора, чтобы получить хороший и качественный сварной шов? Для этого потребуется изучить важные рекомендации:

  • полярность подключения должна быть обратная;
  • работа сварочного аппарата должна осуществляться на минимальной мощности, она должна соответствовать толщине чугунного элемента;
  • размер длины одного непрерывного сварочного шва не должна быть больше 3-5 сантиметров;
  • не должно быть перегревания металла, которое может возникнуть в результате частых перерывов;
  • первый и последний слой при многослойном сваривании должен проковываться молотком с небольшим усилием.

Сам процесс сварки может быть многослойным или с использованием шпилек. После правильной установки шпилек проводится наваривание каждого слоя. Металл должен накладываться вокруг каждой шпильки, что в итоге получилась заплатка. В конце делается сварной шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

Многослойная сварка выполняется с использованием электродов. После наплавления первого слоя проводится ковка молотком, она должна делаться на горячую. Если есть доступ к обратной стороне изделия, то также накладывается слой на ней, а затем он проковывается. В конце накладывают следующие слои металла.

Прежде чем ответить на вопрос варится ли сваркой чугун, стоит рассмотреть главные особенности данного сплава. Именно от его вида и структуры зависит выбор определенного вида сварки. Для него могут применяться разные виды сварок — электросварка, полуавтоматом, газовая, аргоном, инвертором. Но чтобы процесс был успешным, требуется провести предварительную подготовку чугуна и стали.

Особенности материала

Чугун является смесью железа с углеродом. Выделяют несколько видов чугуна с примесями:

  • Серый (1,9% — 2,5% кремния, 3,2% — 3,5 % углерода, присутствуют еще марганец, фосфор и сера) – пластичный и вязкий, обрабатывается резкой, используется в художественном литье;
  • белый (2,14% — 6,67% углерода) – хрупкий, но твердый, в дальнейшем переплавляется на сталь;
  • ковкий (2,4% -3,0% углерода) – получают из белого чугуна с помощью нагрева;
  • высокопрочный (3,2% — 3,8% углерода) – получают при помощи добавки магния, свойства этого материала близки к свойствам углеродистых сталей.

Сложность обработки чугуна заключается в следующем:

  • на поверхности образовываются микротрещины и поры, что влияет на прочность сплава;
  • появляются каленые образования;
  • инструмент для резки металла стремительно затупляется;
  • тонкий слой материала рассыпается под воздействием высокой температуры.

Для сварки используется серый чугун.

Технология сварки

Специалисты выделяют 3 технологии электросварки:

  • холодная;
  • полугорячая;
  • горячая.

При наплавке шва мастер должен учитывать следующие моменты.

  • Не стоит быстро охлаждать поверхность детали. При выполнении мастером стыковки совместно со сталью продлевается интервал охлаждения последней. Для этого посыпают поверхность детали углем или сухим песком. Быстрое уменьшение температуры чревато возникновением трещин.
  • Жидкому состоянию чугуна свойственна текучесть. Это следует учитывать во время работы.
  • При сварке TIG необходимо обеспечивать плотный шов. Сложным считается электросварка двух неоднородных металлов. При проведении действий стоит учитывать свойства всех задействованных материалов.

Профессиональные сварщики строго выполняют технологию сварки чугуна электродами. Они ознакомлены со всеми документами, в которых описан процесс и алгоритм работы с чугуном и другими металлами. Перед ними не стоит вопрос о том, как заварить чугун.

Для инвертора (источник тока) используются электроды. Их можно приобрести или создать самостоятельно.

Характерные свойства реконструкции чугунных деталей электросваркой состоят из следующих моментов:

Подготовка поверхности – удаление недостатков. Это делается вручную или механически. Если повреждения находятся на расстоянии больше 20 мм друг от друга, их удаляют отдельно

При нахождении ближе их стоит удалить вместе.
Важно правильно определить состав металла, от этого зависит спектр всех работ. Опытный сварщик выявляет, насколько материал устойчив к тепловому воздействию

Серый чугун поддается к обработке лучше, дополнительные меры предпринимаются при потемнении металла. Черный хуже всех поддается электросварке. Если материал промаслен, то вопрос «как сваривать чугун» отпадает. Это становится невозможным. Ковкий чугун разогревается перед произведением действий над ним, другие варианты не приведут к желаемому результату.
Для поддержания качественной сцепки шва в некоторых случаях применяются стальные шпильки: в обрабатываемую поверхность вставляется их необходимое количество. Они помогают усилить сварной шов, снизить долю углерода в материале шва. Объем графита в электроде стоит контролировать самостоятельно.
При проведении сварочных манипуляций необходимо, чтобы немного расплавленного материала находилось в сварной ванне. При осуществлении задачи его равномерно перемешивают.
Для сварки могут пригодиться присадочные прутки из чугуна.
При завершении деталь покрывается слоем песка или измельченного угля, чтобы предотвратить быстрое остывание. Качество проверяется визуально. На шве не должно остаться непровареных мест. Если выявлены неточности, прожоги и трещины, поверхность зачищается, действия выполняются повторно. При соединении чугуна с другими металлами накладывается двойной шов.

Допускается использование детали после охлаждения.

Особенности работы с чугуном

Рабочие со стажем определят свариваемость металла всего лишь по единому разрезу. Если структура является мелкодисперсной, а оттенок близок к серому, то такой чугун сваривать намного проще, чем темные крупнозернистые породы. Если говорить о соединении деталей, находящихся длительное время в масле, или тех, что постоянно подвергались окислениям в воде, грунте либо других средах, то такие сварочные материалы не являются подходящими

Следует принимать во внимание, что чугун принадлежит к материалам с ограниченной свариваемостью, и учитывать ряд его особенностей:

  • металл относится к жидкотекучим, потому единственным допустимым рабочим положением является нижнее;
  • при несоблюдении температурных режимов и перекаливании металла углерод выгорит, образуются поры;
  • отсутствие необходимой температуры и минимальная пластичность — главные причины напряжений в местах соединения швов;
  • расплавленным чугуном могут создаваться окислы с температурой плавления выше, чем у исходного материала.

Технологии соединения деталей

Существует три широко известные методики соединения чугунных деталей. Речь идет о таких работах:

  1. Горячая сварка. Ее считают самой распространенной и правильной. Суть в том, что перед началом использования электрода заготовка должна прогреться до 600 градусов, давая возможность избегать появления соединений с завышенной температурой, перекалок и напряженностей в местах сваривания.
  2. Полухолодное сваривание. От первого способа отличается только температурой нагрева. В этом случае температура нагрева изделий не должна превышать 350 градусов.
  3. Холодная сварка. Нагрев заготовок исключается, но в пределах технологии есть многочисленные нюансы, без которых нельзя получить шов высокого качества. Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором выполняется именно таким методом.

Как подготовить материал

Чугуну требуется предварительная подготовка перед началом сваривания. Сначала нужные места защищают, используя болгарку с кругом в виде лепестка либо другие подходящие насадки. Верхний слой защищают до уровня не окисленного металла, обезжиривая бензином или растворителем. Если нужно избавиться от трещин, металл чистят, пока не покажутся их окончания, строго в тех точках насверливают отверстия с диаметром 10 мм.

Говоря о том, как сварить чугунные детали, стоит выделить и некоторые особенности подготовительного этапа:

  1. Шпильки. Работы могут выполняться как послойно (опорные элементы не задействуются), так и со шпильками. Они полностью стальные. Размеры подпадают под строгий регламент, к примеру, их диаметр не должен занимать более 40% объема чугуна при максимальном расстоянии 6 диаметров и выступлении над основанием в 4−6 мм. На используемое количество влияют только величины соединений, но не более четверти от площади изломов.
  2. Проведение разделки кромок. Нельзя допускать острых краев в местах сопряжений металла, их следует сделать сферическими.
  3. Нужно пользоваться специальными электродами. Давая ответ на вопрос относительно того, как заварить чугун обычным электродом, нужно отметить, что это практически нереально. Специалисты советуют приобретать присадки, среди компонентов которых хром, медь, никель и другие лигатуры, упрощающие наплавление на чугун аргоном.

Особенности материала

Чугун

Данный материал характеризуется рядом свойств, затрудняющих процесс сваривания, а именно:

  • формирование трещин и пор;
  • образование каленых структур вследствие обработки;
  • тонкие заготовки рассыпаются от перегрева.

В зависимости от состава, материал разделяется на белый и серый. Первые особенно трудно поддаются свариванию из-за своей хрупкости и твердости. С серыми работать значительно легче. Они более податливы обработке.

Мастера, имеющие значительный опыт работы и знающие, как сварить чугун, способны даже по разрезу определить его свариваемость. Мелкодисперсная структура металла является более приближенной к серому. Это значит, что работать с ней легче, чем с материалом имеющим в своем разрезе крупные зерна.

Длительное нахождение материала в масляной или водной среде делает его непригодным к сварке. В связи с этим не каждую деталь можно подготовить должным образом для получения качественного соединения.

Технология сварки чугуна.

В связи с ограниченной свариваемостью подобного металла необходимо принимать во внимание следующие его основные особенности:

данный материал – жидкотекучий, в связи с чем работать с ним можно только лишь в нижнем положении;
важно строго соблюдать температурные режимы, иначе можно выпалить углерод и сформировать поры;
низкая пластичность и неправильные термические нагрузки приводят к развитию напряжений;
при расплавлении образуются окислы с температурой плавления, превышающей таковую для основного материала.

Одной из основный трудностей, с которыми часто сталкиваются сварщики – формирование трещин в области сварки во время охлаждения изделия.

Указанные особенности этого материала, а также дефекты и недостатки могут доставлять трудности только при несоблюдении технологии сварки.

Существует несколько методов, позволяющих обрабатывать данный металл. Достаточно часто используется горячая сварка чугуна, может также применяться сварка чугуна аргоном или же, например, полуавтоматом.

Не стоит забывать и про необходимость правильно выбирать электроды по чугуну. Учитывая все тонкости работы с подобным материалом возможно достичь наилучших результатов.

Особенности сварки чугуна

В отличие от низкоуглеродистой стали, чугун и сварка не сразу достигли «взаимопонимания». Было испробовано множество методов и оборудования, прежде чем определены основные способы сварки чугуна.

Соединять этот материал между собой, а также с другими видами стали возможно, но проблематично ввиду следующих особенностей:

Перекалка. Чугун имеет низкую температуру плавления и разогреваемый сварочной дугой, испытывает перекалку в околошовной зоне. Это приводит к самопроизвольному образованию трещин в процессе остывания. Сварщик слышит характерное потрескивание металла, что говорит о появляющихся дефектах. Последующая обработка данного участка затрудняется твердыми местами, плохо поддающимися шлифовке, и общей хрупкостью соединения, которое может быстро расколоться. Заваренный металл необходимо защитить от перекалки. Для этого применяются предварительный подогрев и методы постепенного остывания.
Поры. Завариваемый чугун выделяет много углерода. В процессе горения дуги его не видно, но когда сварочная ванна начинает кристаллизоваться, то углерод, вытесняемый кислородом, начинает «пробиваться» наружу. После выполнения шва со всеми колебательными движениями и правильной технологией, в соединении остается много пор и не проваренных мест

Свариваемый участок важно защитить от воздействия окружающего воздуха, для чего используются специальные порошки-флюсы. Дополнительно, сварочный металл насыщают другими элементами, не позволяющими углероду выйти наружу

Это придает сварочной ванне большей вязкости и крепости.
Текучесть. Это проявляется при работе с тонкими пластинами данного материала. Высокая текучесть способствует прожигам и выходу металла с обратной стороны соединения. Трещину в тонких элементах можно варить только с применением специальных графитовых подкладок. Сваренный металл получает поддержку в виде такого основания и не продавливает шов с обратной стороны. Данная подформовка позволяет сохранить целостность всей конструкции, которая из-за ослабления в месте сварки может распасться.

Технические приемы

В быту наиболее популярна сварка чугуна полуавтоматом, как наиболее доступный и простой вид соединения. При этом тонкие детали необходимо сваривать, обязательно подложив под них графитовые пластины.

Для сварки можно использовать практически любые полуавтоматы, позволяющие использовать сварочный ток, необходимый для плавления чугуна, но не допускающий проплавлений и вытеканий.

Величина сварочного тока колеблется в пределах 90-110 Ампер. Скорость, с которой подается сварочная проволока, настраивается экспериментально. Как правило, она сходна со скоростью подачи при сварке сталей.

Подготовка деталей

Перед началом работ обязательно нужно подготовить поверхности соединяемых кромок. Для этого их очищают от грязи и пыли, обезжиривают. Для обеспечения большей глубины проваривания, с кромок снимается фаска. Края фаски необходимо закруглить.

Если возникла необходимость заварить трещину, ее нужно «разделать» по всей длине, чтобы увеличить площадь соприкосновения детали со сварочным материалом. Это можно сделать шлифмашиной с отрезным абразивным кругом для работ по металлу. Перед сваркой концы трещины необходимо засверлить, чтобы при нагреве она не разошлась еще на большую длину.

Как делать шов

Чтобы минимизировать вредные последствия, которые можно нанести высокотемпературной дугой чугунным деталям, сварку длинных швов недопустимо производить за один проход. Время сварки на отдельном коротком участке стыка не должно быть продолжительным.

Начинать сварку надо с середины стыка и произвести короткий шов, за тем отступив на некоторое расстояние от него, сделать еще два шва с обеих сторон первого. Если стык достаточной длины, необходимо таким же образом сделать еще несколько коротких швов. Затем провариваются участки между наложенными швами.

Первый шов при сварке деталей большой толщины накладывается посередине стыка, практически без осуществления поперечных движений электродом. Далее, по краям первого шва накладываются второй и третий.

Если толщина детали еще позволяет наложение швов, накладывается четвертый шов посередине, сверху второго и третьего, а позже, после остывания, накладываются пятый и шестой швы справа и слева от четвертого. Указанная последовательность швов применяется и далее, если необходимо произвести еще швы при достаточно большой толщине соединяемых заготовок.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации