Как и чем заварить чугун

Как варить чугун?(TIG, аргон, MIG)

Сегодня небольшой ФАК по сварке чугунятины с использованием аргонодуговой установки либо П/А

Чугун варится на постоянном токе.(хотя на аргоне я лично варю на переменном) Требуется разделка кромок и тщательная подготовка поверхностей деталей перед сваркой.

Чугун, по своей природе плохо свариваем. Сплав чугуна содержит железа от 45-до 65%, остальное примеси, типа марганца, углерода, кремния, фосфора и др. Соответственно эти примеси и мешают сварке.
Что НЕ надо делать с чугуном?
Не надо его варить обычными электродами — всё равно лопнет. (тоже относится и к полавтомату со стальной проволокой) Не надо его варить нержавеющей проволокой — результат будет тот же, только испортите деталь.
Как варить чугун, в таком случаи?
…можно воспользоваться специальными электродами для чугуна(медные), мне лично вообще не нравится. Но в идеале использовать проволоку для холодной сварки чугуна(ПАНЧ-11), и варить короткими стяжками, не более 15-25мм. Проволоку использовать совместно с полуавтоматом.(Будет быстрее и проще.) Эту проволоку, надо сказать найти не просто, но возможно, стоит она порядка 3тр за кг. Еще проще можно поступить купив электроды ЦЧ4, шов получается ровный, хороший.

Лично мне несколько раз приходилось ремонтировать серый чугун:
-TIG+медная проволока+переменный ток(для меньшего тепловложения)
Но этот процесс больше похож на пайку, чем на сварку.

А вот вваренная заплатка на полуавтомате, без газа с проволокой ПАНЧ11. Работу производил
reankorr

Я всегда могу вам помочь со сваркой в среде аргона. Сварка чугуна в Истре и Дурыкино

Источник

Как варить чугун

Чугун – сплав, основными компонентами которого являются железо и углерод, а дополнительными – легирующие добавки и примеси. По своей структуре чугуны делятся на серые и белые.

Белый чугун на изломе имеет белый или светло-серый цвет, отсюда и название данного вида. Углерод находится в белом чугуне в виде цеменита. Белый чугун не поддается механической обработке из-за своей хрупкости и высокой твердости; в производстве различных изделий применяется редко; сварке не подлежит.

Из белого чугуна посредством отливки и длительной термообработки при температуре 1000°С получают ковкий чугун. Данный вид благодаря своим технологическим и механическим свойствам используется при производстве различных деталей, способных выдерживать ударные и вибрационные нагрузки. Ковкий чугун применяется при строительстве автомобилей, сельскохозяйственных машин, судов, станков и т.д. Поэтому исполнителям важно знать, как варить ковкий чугун.

Высокопрочные чугуны получают посредством добавления в сплав легирующих добавок; используются при изготовлении ответственных деталей в машиностроении, высокопрочных труб.

Излом серого чугуна обладает серебристо-серым цветом, весь углерод в его составе содержится в виде графита. Данный вид отлично обрабатывается режущим инструментом; широко применяется как конструкционный материал; характеризуется хорошими литейными свойствами; высокой износостойкостью; обладает способностью гасить вибрации.

Недостатки: пониженная прочность и высокая хрупкость.

Особенности сварки чугуна

На фото: пора в сварочном валике

Чугун обладает рядом специфических характеристик, которые влияют на сварочный процесс:

Несмотря на множество трудностей сварка чугуна распространена как при ремонте изделий, так и при исправлении брака чугунного литья, а также при изготовлении сварно-литых конструкций. Наличие специфических характеристик требует того, чтобы исполнитель точно знал, чем можно варить чугун. Ведь от этого зависит не только удобство и комфорт во время сварочных работ, но и получение качественного и надежного соединения.

Сварка по чугуну: подготовка

Технология сварки чугуна должна включать грамотный этап подготовки, предотвращающий появление дефектов в будущем.

Трещины в чугунных изделий имеют глубокую и тонкую структуру. Для достаточной проварки дефекта необходимо разделать трещины на всю глубину. Разделка может осуществляться вырубкой или шлифованием (механические способы); дуговой или кислородной строжкой или резкой (термические способы).

Длина разделки должна превышать длину трещины на 5-6 мм. с обеих сторон. Разделка должна плавно выходить на поверхность. Глубина разделки сквозных трещин должна быть на 1-2 мм. меньше толщины изделия. Глубина разделки несквозных трещин должна превышать глубину её расположения не менее чем на 1-2 мм. После разделки концы трещин необходимо засверлить. Если засверлить трещины нет возможности, то нужно их вырезать, а концы – закруглить.

Чтобы предотвратить перекалку чугуна следует произвести грамотную разделку кромок, которая способствует равномерному нагреву рабочей поверхности. Скосы кромок толстостенных деталей должны составлять 45 градусов.

Зачистка свариваемой поверхности от загрязнений проводится наждачной бумагой, болгаркой, щеткой с металлическими ворсинками, пескоструйкой. Устойчивые и сильные загрязнения можно удалить с помощью пламени горелки.

При работе с тонким металлом требуется применять графитовые формы. Они выполняют функцию подкладки под изделие. Это позволяет поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму детали.
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Технологии сварки чугуна

В зависимости от отсутствия или наличия предварительного подогрева, а также величины температуры прогрева выделяют следующие технологии сварки чугуна:

Горячая сварка применяется, в основном, в промышленных и производственных условиях. В домашних условиях очень сложно прогреть изделие до температуры в 600-650°C, так как для этого необходимо специальное оборудование. Данная технология помогает избежать образования трещин в наплавленном металле.

Исполнитель должен стараться равномерно нагревать чугунные детали. Разница температур основного изделия и шва может привести к разломам. Перед нагреванием свариваемые конструкции нужно закрепить для устранения напряжения, которое может привести к образованию трещин. Следует избегать нагрева свыше 750°C. При воздействии таких высоких температур металл переходит в стадию расплавления.

Видео

Посмотрите ролик, где профессионал сваривает развалившуюся на части чугунную деталь используя электрод УОНИ-13/55.

Полугорячая сварка применяется как в промышленных, так и в домашних условиях. Предварительный нагрев составляет до 400-450°C.

Согласно технологии холодной сварки предварительный подогрев не требуется. Холодная сварка активно используется в быту, когда специальное оборудование отсутствует, а потребность в сваривании носит эпизодический характер. Однако, соединение, созданное по такой технологии, отличается невысоким качеством. Если только не используется высококачественный специальный электрод, как, например, Zeller 855 на нижеследующем видео.

Способы сварки чугуна

1. Ручная дуговая сварка может проводиться по горячей, полугорячей и холодной технологиях. В зависимости от выбранного метода, разнятся виды используемых электродов.

Ручная дуговая сварка горячим методом осуществляется в несколько этапов:

Горячая ручная дуговая сварка может выполняться плавящимися и угольными электродами. К первому типу относятся чугунные стержни, электроды с медной и никелевой основой.

Сварка ковкого чугуна осуществляется расходниками марок ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, МНЧ-2, ЦЧ-4.

Для работы с серым чугуном предназначены электроды ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2, ОЗЧ-2, ОЗЧ-4 и ОЗЧ-6.

Для высокопрочных чугунов подойдут сварочные материалы ОЗЖН, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2.

Сваривание проводится непрерывно на больших величинах тока. Каким током варить чугун зависит от марки выбранного расходника. Однако, сваривание угольными электродами осуществляется на постоянном токе прямой полярности.

Основные недостатки данной технологии:

В некоторых случаях к металлу шва предъявляются менее жесткие требования. В подобных ситуациях целесообразно применять полугорячую и холодную ручную дуговую сварку. Применяемые виды электродов: чугунные, с медной и никелевой основой, расходники общего назначения (обычные/стальные).

2. Сварка чугунных изделий может проводиться с применением неплавящихся электродов: вольфрамовых, угольных, графитовых.

Подробная информация о соединении чугуна различными видами электродов представлена в статье “Сварка чугуна электродами“.

3. Полуавтоматическая горячая, полугорячая и холодная сварка чугуна. Технология MIG проводится в среде инертного газа, а MAG – в среде активного газа.

Суть процесса МИГ/МАГ: сварочная проволока (например, ПП-АНЧ-1, ПП-АНЧ-2, ПП-АНЧ-3) механизированным способом подается в зону электрической дуги, там она расплавляется и образует сварное соединение. В зону дуги подается газ, который защищает сварочную ванну от взаимодействия с атмосферным воздухом.

Горячий метод сварки полуавтоматом применяется в тех случаях, когда необходимо качественное соединение с высокими показателями сопротивления разрыву и излому. Для минимизации количества трещин изделие необходимо охлаждать постепенно.

Полугорячая технология используется для сварки изделий, испытывающих некоторые нагрузки при эксплуатации.

Холодный метод сварки чугуна полуавтоматом отличается простотой, применяется для сваривания неответственных деталей, которые не будут подвергаться нагрузкам.

Непрерывная подача проволоки позволяет выполнять большой объем работ за достаточно короткое время. Результат носит удовлетворительный характер.

4. Аргонодуговая сварка чугуна (технология TIG) отличается сложностью процесса. Средой, защищающей сварочную зону от воздействия окружающего воздуха, является газ аргон. В качестве присадочного материала используются чугунные, никелевые или алюминиево-бронзовые прутки. Последний тип присадки не рекомендуется использовать, если свариваемое изделие будет подвергаться тепловому воздействию. Также исполнителю понадобятся вольфрамовые электроды.

Данный способ требует выполнения некоторых требований:

5. Газовая сварка чугуна выполняется после равномерного и более длительного (по сравнению с дуговой сваркой) прогрева изделия. Нагрев позволяет снизить вероятность возникновения отбеленных участков. Скос кромок делается V-образным, угол раскрытия – 90 градусов. Скашивание проводится только при работе с изделиями, толщина стенок которых превышает 4 мм.

В качестве присадочных прутков применяются чугунные стержни. Диаметр стержней высчитывается следующим образом: толщина изделия, мм./2 или толщина изделия, мм/2 + 1 мм. Для газовой сварки чугуна также необходимо использование флюса (например, ФСЧ-1, ФСЧ-2, БМ-1). Присадочный пруток покрывают флюсом, а также флюс подсыпают в сварочную ванну. Кроме этого, флюс выполняет несколько функций:

Сварочное пламя должны быть нормальным или науглероживающим. Сваривание выполняется в нижнем положении. Для обработки крупных деталей желательно использовать две горелки.

Медленное остывание чугунных изделий после газовой сварки осуществляется под слоем асбеста.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

6. Электрошлаковая сварка позволяет получить удовлетворительные свойства швов из серого чугуна, без отбеленных участков, трещин, пор и других дефектов. Также данная технология применяется при исправлении дефектов в крупных чугунных отливках, т.е. когда для ремонта необходимо наплавить большой объем металла. Кроме этого ЭШС используется при изготовлении крупногабаритных массивных изделий из высокопрочных чугунов. Расходными материалами являются литые чугунные пластины, использующиеся в качестве электродов, и фторидные обессеривающие и неокислительные флюсы – в качестве флюсов.

7. Лазерная сварка чугуна является безопасным и высококачественным методом. Для получения швов без трещин применяется две разновидности сваривания:

8. Контактная сварка применяется для работы с чугунными трубами, подразумевает оплавление и предварительный нагрев концов конструкции. Это предупредит образование закалочных структур. Сварные швы характеризуются достаточно высокой плотностью.

9. Плазменная пайко-сварка чугуна. Для удаления графита из структуры чугуна, который затрудняет смачивание рабочей поверхности расплавленным припоем, используется пескоструйная обработка. Паяемые поверхности следует подготовить – обработать флюсом № 209 или 284 при температуре 600-700°С. Затем изделие необходимо обезжирить ацетоном, бензином или раствором щелочи. Пайка проводится паяльником или газовой горелкой с применением флюсов на основе хлористого цинка. При низкотемпературной пайке используются оловянно-свинцовые или другие легкоплавкие припои, при высокотемпературной – припои на основе меди или серебряные припои.

Наплавка чугуна

Наплавка чугуна может производиться с помощью специальных электродов следующих марок:

МНЧ-2, применяется для ответственных стыков, наплавка выполняется без подогрева.
ОЗЖН-1 предназначены для осуществления работ по заделке серьезных дефектов.
ОЗЧ-2 используются для наплавления ковкого и серого чугуна.
Технология наплавки чугуна представлена в статье “Наплавка металла: электродом и другие”.

Газовая наплавка осуществляется с помощью теплоты, выделяемой при горении смеси ацетилена (заменителей ацетилена) и кислорода. В качестве расходных материалов используются литые прутки и флюсы.

Техника безопасности

Выполнение сварки в производственных условиях требует, чтобы исполнитель был аттестован для осуществления соответствующего вида работ.

Участок горячей сварки должен быть оснащен специальным оборудованием, которое выполняет функцию удаления пыли, выделяющейся при сварке.

Также существуют общие правила, которых необходимо придерживаться как профессиональным сварщикам, так и домашним мастерам:

Источник

Особенности и проблемы сварки чугуна: как избежать трещин при остывании шва и добиться прочности соединения

Сварка чугунных сплавов делается несколькими методами. Каждый из них выбирается как баланс между стоимостью и сложностью работ и прочностью, которая требуется от шва. Это вызвано физическими особенностями чугунных материалов, которые резко отличаются от подавляющей части остальных сплавов и металлов.

Особенности сварки чугуна

Чугун – это железный сплав с большим содержанием углерода. Углерод придает стальным сплавам твердость, при содержании его свыше 2,14% получаемый сплав уже является чугуном. Поскольку углерод не является металлом, он не может образовать с железом кристаллических решеток и присутствует в виде вкраплений графита различных форм или входит с железом в химическую связь. Из-за графита чугун имеет пористую структуру, насыщается газами и впитывает масло.

При сварке чугуна проблемы начинаются сразу после образования шва. При остывании, особенно быстром, легко возникают трещины, вызванные закалкой и сильными напряжениями в металле. Образуется карбид железа (цементит), чугун “отбеливается”, получает высокую твердость и хрупкость. Поэтому после сварки необходимо поддерживать температуру 200-300°C, постепенно снижая ее, чтобы избежать образования цементита.

Помогает также введение никеля в материал шва. Он смешивается с железом в любых соотношениях. При этом не образуется карбидов и повышения твердости, что позволяет избежать трещин. Можно использовать для этих целей медь, но она не обеспечивает такой однородности шва, как никель.

Сравнительно невысокая температура плавления чугуна (от 1200 до 1250 градусов) приводит к его высокой текучести и ограничивает положения сварки – особенно сложно варить потолочные швы. Кроме того, повышено газообразование, которое продолжается даже при остывании шва.

Так называемый “горелый” чугун (бывший длительное время под действием высоких температур) сваривать невозможно из-за появления окислов кремния и углерода. Вообще чугунные детали предпочтительно менять и при использовании не допускать их разрушения.

Основные трудности при сварке чугуна:

Подготовка чугуна к сварке

Перед сваркой, особенно ответственных деталей, необходимо произвести подготовку металла. Для этого выполняется перечень работ:

Особенно тщательно следует удалять масло, применяя растворители или отжиг горелкой.

При разделке кромок необходимо выпилить все трещины. Если будут устанавливаться шпильки, то разделку кромок следует выполнить под углом. В кромках засверливают отверстия, нарезают резьбу и завинчивают стальные шпильки, по крайней мере, на два-три “калибра” (отношение длины к диаметру). Внешние концы шпилек должны допускать их проварку между собой.

Подготовительный нагрев деталей при горячей сварке производят постепенно, на 100-150 градусов в час. Так же медленно выполняют и охлаждение, подогревая детали с уменьшением температуры.

Варианты сварки чугуна и их краткие характеристики

В зависимости от требований к прочности и характера повреждений чугунных деталей применяют один из нескольких способов сварки.

Горячая сварка

Горячую сварку применяют в тех случаях, когда необходимо получить высокую обрабатываемость шва и близость его состава и структуры к остальной массе чугуна. Свариваемые части подготавливают, как описано выше, и прогревают до температуры 700°C. При необходимости перед нагревом устраивают форму из материалов, применяемых в литейном деле. Это требуется для сквозных и краевых (отколотых) повреждений. Шлифованные поверхности и резьбы следует защитить глиной.

Горячую сварку применяют для изделий большой массы в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. Тепло для ванны получают либо от электрической дуги, либо от газовой горелки. Горячая сварка отличается от других видов самым большим объемом ванны (до 0.5-1 дм. куб.). Это требует устанавливать заготовки только в нижнее положение.

Присадочный материал для горячей сварки – чугунные электроды увеличенного диаметра (от 8 мм и более) или порошковая проволока.

Полугорячая сварка

Полугорячая сварка чугуна производится аналогично описанной выше горячей, но температура предварительного подогрева здесь ниже, около 300-350°C. Это способствует понижению скорости остывания металла после сварки.

При полугорячей сварке меньше степень “отбеливания” чугуна по сравнению с горячим способом, что способствует и меньшей опасности возникновения трещин. Кроме того, требуется меньше энергии на подогрев деталей.

Полугорячую сварку делают малоуглеродистыми стальными электродами с легирующими добавками или автогеном, добавляя для присадки чугунный пруток.

Холодная сварка

Наиболее часто для небольших повреждений применяется холодная сварка. Слово “холодная” здесь означает то, что предварительный подогрев свариваемых частей не производится. Это значительно упрощает процесс, хотя и не позволяет получить качества шва, достижимого при горячем способе. Но для мелких дефектов на ненагруженных деталях – корпусах механизмов, крышках и т. д. – данный способ вполне оправдан.

Для деталей, несущих нагрузку, можно применить усиление шпильками из стали, которые завариваются с внешней стороны и затем закрываются верхним швом. При холодной сварке стремятся как можно меньше нагревать металл и применяют стальные электроды небольшой толщины (3-5 мм). Для снижения нагрева применяют постоянный ток, а электрод подключают к плюсу аппарата (обратная полярность). Материал электродов должен содержать как можно меньше углерода. Но и без этого в шве образуется тонкий слой белого чугуна. Избавиться от него не помогает даже продолжительный отжиг.

Хорошие результаты дает применение никеля или монель-металла (никель 70%, медь 20%) в сварочных электродах, но этот способ дорог. Его следует применять в тех случаях, когда требуется последующее точение, шлифование или фрезерование детали. Но необходимо учесть, что механическая прочность “никелированного” чугуна снижается.

Основные способы сварки чугуна

Серый чугун можно варить несколькими способами. Чаще всего это дуговая сварка стальными или специальными электродами. Эти способы относятся к холодному методу сварки.

Ручная дуговая сварка плавящимися электродами

Самые мелкие повреждения чугунных деталей можно заварить обычными стальными электродами 3 мм с тонкой обмазкой. Перед сваркой очищают швы и выпиливают или вырубают трещины. Сварка ведется небольшим током 80-120 ампер.

Если требуется повысить качество шва при дуговом способе, то вместо трансформатора берется инвертор, так как он позволяет работать на постоянном токе. Это дает кое-какие дополнительные возможности, указанные в таблице ниже.

Причина такой разницы в физике процесса: положительный электрод сильно бомбардируется тяжелыми отрицательными ионами, что дает дополнительную энергию в общем балансе выделения тепла. Разница в температуре может достигать 700°C. В общем, за возможность избегать перегрева чугуна при электродуговой сварке приходится платить некоторую цену: тратить лишние электроды.

Применение трансформатора лишает сварщика возможности прогревать электроды разными способами, так как при переменном токе этой разницы нет – тепла выделяется поровну на каждом конце дуги. Кроме того, снижается стабильность дуги – на переменном токе она горит не все время.

Для уменьшения перегрева шва применяют движение электрода зигзагом или по кругу, как удобнее сварщику. Тепло при этом распределяется равномернее. Также полезно делить большие швы на меньшие участки, а в промежутках между выполнением участков давать остыть металлу до 80-50°C.

Чтобы повысить качество шва на чугуне, применяют электроды с добавлением меди, никеля или монель-металла (сплав меди с никелем). Наиболее простой и дешевый вариант: стальную проволоку Св-08 (Св-08А) обматывают медной проволокой и окунают в раствор силиката натрия (жидкое стекло). После высыхания обмазки можно варить.

Газовая сварка

Газ или электричество для сварки – это лишь способ нагрева, подвода энергии к сварочной ванне. Но из-за разницы в физике и химии этих процессов могут появиться технологические отличия. При сварке чугуна газом можно использовать ацетилен или пропан-бутановую смесь, но оба варианта с кислородом. Вместо электрода используется присадочная проволока из никеля или чугунный пруток. Чтобы избежать окисления, можно использовать обмазку присадочного материала флюсами (на основе буры), но часто бывает достаточно использовать прогрев металла восстановительной частью факела горелки.

Горелкой следует постепенно прогревать место вокруг сварки. Определить подходящую температуру в области шва (200-350°C) поможет только опыт сварщика. Добившись ее, производят сварку участка. Затем постепенно отводят горелку, избегая резкого остывания. Разумеется, газа тут расходуется заметно больше, чем при сварке стали, но это при газосварке чугуна неизбежно, иначе пойдут трещины.

Аргонодуговая

Аргонодуговая сварка чугуна возможна, но это слишком дорогой вариант, не дающий никаких особенных преимуществ перед другими видами сварки. Чугун не нуждается в такой тщательной защите от окисления, как, например, алюминий. Если все же приходится варить чугун аргоном, то здесь следует соблюдать те же правила:

Все это приводит к большому расходу аргона. Поэтому для подогрева лучше использовать другие методы. Обычно это та же ацетиленовая горелка, что лишает смысла вообще варить аргоном. При сварке аргоном обычно используют неплавящиеся электроды или полуавтомат. В последнем случае его потребуется зарядить нужным типом проволоки, например, никелевой.

Иные варианты

Из прочих вариантов можно дополнить раздел о горячей сварке. Этот способ требует самого большого расхода энергии и подготовки форм для сварочной ванны большого объема. После очистки места для шва вокруг этого места (и при необходимости) снизу делают перегородки из огнеупорной глины. Для форм также используют графитовые пластины. Снаружи форма защищается коробкой из листового железа: это гарантирует, что ванна не разольется. Для предварительного нагрева и медленного охлаждения деталей используют печи (в старые времена для больших деталей использовали костер).

При холодной сварке больших деталей металл разделывается под углом 90 градусов, а в разделочные фаски вворачивают шпильки небольшой длины из малоуглеродистой стали. Верхние концы шпилек обеих половин шва обваривают между собой также сталью с малым содержанием углерода. Они придают шву значительную прочность. Сверху шов заваривают медным или медно-никелевым сплавом.

Источник