Трещины, обнаруженные во время шабрения, шлифуются до полного их исчезновения. Оставшиеся трещины просверливаются отверстиями диаметром 10 мм. На этапе подготовки необходимо учитывать некоторые важные особенности.
Сварка чугуна электродом в домашних условиях
Чугунные детали используются не только в промышленности и производстве. Из этого материала также изготавливают декоративные решетки и другие полезные предметы. Некоторые из них иногда ломаются, поэтому необходима электродная сварка чугуна в домашних условиях. Здесь есть некоторые технические сложности, поскольку чугун, по сути, является сплавом железа и углерода с различными добавками и легирующими веществами.
По сравнению с обычными металлами, такая структура требует особого подхода и специальных подготовительных работ. В противном случае материал перегревается и становится хрупким. Чугун как особый металл имеет несколько разновидностей, которые в основном определяются его структурой. Опытные сварщики могут легко определить, как и каким способом сваривать тот или иной образец, с помощью простого разреза.
Если структура мелкозернистая и цвет близок к серому тону, то сварка чугуна инвертором намного проще, чем сварка тех же изделий с крупной, темно-зернистой структурой. Необходимо учитывать и другие факторы. Например, чугунные изделия, которые долгое время лежали в масле или подвергались постоянному окислению во влажной почве, воде и других подобных средах, совершенно не пригодны для сварки.
Поэтому возможности сварки этого материала довольно ограничены из-за его физических свойств и характеристик:
- Чугун обладает повышенной текучестью, поэтому все детали из этого материала могут свариваться только в горизонтальном положении.
- Если не соблюдается температурный режим, в большинстве случаев происходит перекаливание. В результате выгорания углерода, во внутренней структуре металла возникают пустоты.
- В местах сварочных швов нередко образуются напряжения металла из-за его низкой пластичности и под влиянием слишком высоких или низких температур окружающей среды.
- При контакте расплавленного чугуна с окружающей средой могут появиться оксиды, у которых температура плавления превышает этот же показатель у первоначального материала.
- Во время остывания детали, в районе сварочного шва могут образоваться трещины, что указывает на несоблюдение технологии производства работ.
Подготовка чугуна к сварочным работам
Перед началом сварочных работ чугун необходимо подготовить. Этот процесс начинается с зачистки швов с помощью шлифовальной машины и специальных инструментов. Верхний слой очищается до чистой структуры и обезжиривается растворителем или бензином.
Трещины, обнаруженные во время шабрения, шлифуются до полного их исчезновения. Оставшиеся трещины просверливаются отверстиями диаметром 10 мм. На этапе подготовки необходимо учитывать некоторые важные особенности.
- Использование стальных шпилек для придания структуре детали дополнительной прочности. Их количество строго регламентировано величиной соединений, но не выше 25% от общей площади изломов. Крепление может быть выполнено послойно, без каких-либо опорных элементов.
- Разделка кромок, при которой удаляются острые края в местах соединений. После обработки они приобретают сферическую форму.
- Для сварки чугуна понадобятся специальные электроды с присадками из никеля, меди, хрома и других материалов, облегчающих наплавление металла на чугун.
Гвозди следует осмотреть более внимательно. Когда они окончательно закреплены, можно приступать непосредственно к сварке швов. Металл наносится слоями вокруг гвоздей для формирования сварного шва. Температура нагрева не должна превышать 80 С, поэтому рекомендуется работать поочередно на разных концах или в шахматном порядке. В конце делается верхний шов проволокой из нержавеющей стали, которая прочно соединяет сталь возле гвоздей.
Сварка чугуна в домашних условиях
Чугунные детали можно сваривать в помещении постоянным током с помощью инвертора. Это устройство обеспечивает хорошее проникновение в детали и уменьшает количество брызг, образующихся при работе дуги.
Сварка чугуна инвертором в домашних условиях может осуществляться двумя способами. Первый, называемый холодным способом, используется для заварки небольших трещин или ремонта впадин на поверхности изделия. В этом случае не требуется предварительного нагрева перед началом работы. Шов очищается от грязи и окислов. Узкие трещины шириной до 1 мм сглаживаются с помощью угловой шлифовальной машины с мелким диском. Затем расплавленный металл проникает вглубь, укрепляя сварной шов. Этот метод подходит для небольших соединений, которые не подвергаются высоким нагрузкам.
Наиболее сложные операции выполняются методом горячей формовки, при котором заготовка предварительно нагревается до 350 °C. Затем заготовка помещается в процесс горячей формовки на 20 минут. Заготовка помещается в печь на 20 минут, затем ее вынимают и начинается сварка. Вместо горелки можно также использовать газовую или пламенную горелку. Предварительный подогрев материала выравнивает разницу температур между электродом или присадочным металлом и самой заготовкой. Этот метод помогает минимизировать трещины и предотвращает образование твердых, трудно шлифуемых швов.
Все соединения получаются хорошего качества и могут выдерживать заданные рабочие нагрузки. Дополнительный эффект этого метода достигается за счет медленного, постепенного охлаждения металла после завершения работы. Для этого заготовку помещают в сухой песок или печную золу. Только после полного остывания изделия его можно использовать.
Как варить чугун электродами
Чугун — востребованный металл, используемый в производстве многих приборов, от сантехники до отопления. Поэтому рано или поздно возникает острая необходимость в сварке чугунных изделий.
Сварка чугуна в домашних условиях — довольно сложное занятие, требующее определенных знаний, а также специальных расходных материалов. Необходимо знать, какими электродами сваривать чугун, как выбрать сварочный ток и как правильно подготовить чугунные изделия к сварке.
Какие сложности при сварке чугуна возникают?
Самой большой сложностью при сварке чугуна является появление трещин при резком нагреве и охлаждении деталей. Чугун — довольно хрупкий металл и поэтому легко ломается.
Эту проблему можно решить, строго соблюдая определенную процедуру сварки чугуна.
Способы сварки чугуна
Существует несколько основных процедур для сварки чугуна. Чугун сваривается как горячей и полугорячей, так и холодной сваркой.
Для сварки чугуна в домашних условиях электродами необходимы специальные чугунные сварочные прутки.
Какие электроды для сварки чугуна использовать
Электроды ЭМС изготавливаются из низкоуглеродистой проволоки и имеют тройное покрытие. Это улучшает качество сварного шва и предотвращает сильное окисление металла. Электроды ЭМЧС используются для сварки небольших кусков чугуна при низких температурах плавления.
Электроды Cr-4 — не менее популярная марка электродов для чугуна. Благодаря многокомпонентному стержню сварной шов получается прочным и однородным. Сварку этими электродами по чугуну можно проводить при любой температуре.
Электроды МНЧ-1 для сварки чугуна довольно дорогие, но они позволяют укрепить шов и сделать его максимально пластичным.
Как варить чугун электродами
Поскольку чугун — хрупкий металл, его не следует чрезмерно нагревать в процессе сварки. Также важно не охлаждать сваренные детали слишком быстро, так как это может привести к образованию трещин и деформации.
При сварке чугуна электродами необходимо соблюдать следующие правила:
- Переключить инвертор в обратную полярность. Плюсовой вывод должен быть подключён к электроду, а минусовой, к свариваемому чугуну.
- Выставить самый маленький сварочный ток, который только допустим для какого-то конкретного диаметра электродов.
- Осуществляя сварку чугуна электродами нельзя слишком перегревать металл. Поэтому длина одного непрерывного шва не должна составлять более 3 см.
- Следует все время давать заготовке остыть, чтобы исключить перегрев металла.
Как видите, сварка чугуна — довольно сложное занятие. Вы должны знать, что делать, как делать и в какой последовательности. Первый и последний сварные швы всегда выполняйте молотком без применения чрезмерной силы.
Маркировка электродов
Марки сварочных электродов говорят вам о трех важных вещах:
- химический состав;
- целевое применение;
- серия продукта.
Если продукт обозначен как MHF-2, нет сомнений, что это медно-никелевый электрод марки 2 (MN). Подобный ассортимент включает в себя ряд аналогичных продуктов. Однако их состав может существенно отличаться. Однако маркировка может быть гораздо сложнее.
Возьмем модель Э46-ЛЕЗС-УД-Э431 (3) RC13. Символы E46 означают, что прочность на разрыв составляет 46 кг на 1 мм2. Второй элемент маркировки — это аббревиатура марки производителя. Последние цифры маркировки указывают на диаметр инструмента. Аббревиатура «УД» указывает на то, что электроды могут использоваться для углеродистых и низколегированных сталей. Буквы «RC» указывают на толстое рутил-целлюлозное покрытие.
Специалисты отмечают, что коллекторы из чугуна следует сваривать электродами СЧ-4. Их толщина варьируется от 3 до 5 мм. Работа возможна, когда детали находятся в нижнем положении. В зависимости от толщины электрода используется сила тока:
МНЧ-4 можно рассматривать как общий случай для сварки широкого спектра чугунных деталей. Сварные швы, полученные этим электродом, очень хороши. Кроме того, учитывается покрытие и толщина инструмента. Помимо упомянутых типов электродов, можно использовать и другое оборудование. Термическая сварка чугуна обычно выполняется с помощью СЧ-4.
Если металл слабо нагревается, рекомендуется использовать OK 92.18. Такой аппарат может работать как на постоянном, так и на переменном токе. Если CCh-4 используется для холодной сварки чугуна (что также возможно), ток должен подаваться с обратной полярностью. Еще одним важным требованием является нижнее расположение свариваемых деталей. Большинство сварщиков предпочитают электроды с маркировкой, указанной в ГОСТ 2671.
Большинство из них имеют меловое покрытие. Однако в случае ОМС-1 и некоторых других марок используется специальный тип покрытия. Иногда используются также наплавки:
- электроды на угольной основе;
- УОНИ и АНО (сделанные из стали);
- электроды с чугунным стержнем.
Тонкий чугун рекомендуется сваривать ОЗЧ-6 в холодном состоянии. Такой инструмент хорошо работает, когда детали расположены вертикально или направлены вниз. Для ответственных деталей лучше использовать МНЧ-2. Этот тип электрода помогает устранить дефекты, возникшие при литье металла. Он также используется для финишной обработки поверхности.
Вы легко сможете создать прочный и надежный шов. Работу можно выполнять как вниз, так и вверх. Некоторые опытные сварщики работают даже в положении на крыше. Специалисты рекомендуют использовать токи обратной полярности. Иногда поверхностную сварку чугуна без предварительного подогрева выполняют электродом ОЗЖН.
Этот тип электрода также подходит для тяжелых работ, где присутствуют крупные дефекты. Этим электродом можно заварить значительное количество металла. Предпочтительны вертикальные и нисходящие участки. Технологи подчеркивают необходимость использования постоянного тока с обратной полярностью.
Наконец, стоит упомянуть инструмент ОЗЧ-2, который иногда используется для холодной сварки чугуна.
Технология
Рассмотрим технологические особенности сварки чугуна электродами.
Подготовка
При работе с чугуном в домашних условиях наибольшее внимание следует уделить подготовительному этапу. Только так можно избежать ошибок в будущем. Трещины внутри металла глубокие и очень чувствительны к структуре. Их необходимо вырезать как можно глубже. Практикуется вариативная резка:
- вырубки;
- шлифовальных работ;
- дуговой строжки;
- кислородной подготовки;
- термической резки.
Независимо от конкретной вариации, трещины вырезаются на 5-6 мм шире их границ. Проникновение в поверхность должно быть гладким. Глубина проникающих трещин должна быть на 1-2 мм меньше толщины заготовки. Если обрабатывается глухая трещина, глубина проникновения должна быть на 1-2 мм больше основания трещины.
Совет: В большинстве случаев очень полезно заранее подготовить хорошие, подходящие тиски.
Трещины, которые были вырезаны, раскрываются по краям. Если это по каким-то причинам невозможно, их разрезают по всей длине и закругляют края. На краях толстых кусков делают скошенные углы под углом 45 градусов, следя за тем, чтобы сами края не были острыми. Перед началом работы поверхность должна быть очищена, иначе выбор метода не принесет пользы. Внимание: Если обычные методы механической и термической очистки не помогают, следует использовать газовую горелку.
Процесс
Горячая сварка чугуна в основном используется в промышленности. В домашних условиях нагреть его до 600-650 градусов Цельсия практически невозможно. Кроме того, могут возникнуть проблемы с пожарной безопасностью.
Важно: нагрев в любом случае должен быть постоянным. Если основная часть изделия и шов нагреваются резко и неравномерно, велика вероятность поломки.
Сварка чугуна электродным инвертором обычно выполняется холодным способом. В этом случае используются инструменты, содержащие медь или никель. При использовании электрода Сс-4 диаметром 3 мм необходимо подавать ток 65-80 А. Если используется электрод диаметром 4 мм, ток увеличивается до 90-120 А. Инструменты диаметром 5 мм нагреваются током 130-150 А. Для ОЗЧ-2 эти значения составляют 90-110, 120-140 и 160-190 А соответственно.
Конечно, существует и ряд технологических нюансов. Сплошной сварной шов может быть выполнен длиной не более 3-5 см. Категорически следует избегать разрывов в процессе работы — они делаются только в самых критических случаях. Если в отдельных случаях не указано иное, чугун следует сваривать только с обратной полярностью.
Отдельного упоминания заслуживает обработка ковкого чугуна. Электродуговая сварка возможна различными методами, в том числе с использованием различных электродов. Стальные инструменты можно использовать только в том случае, если после этого проводится дополнительный отжиг. В противном случае сварной шов становится слишком хрупким, и качество конечного продукта значительно снижается. Поэтому гораздо практичнее использовать латунные или медно-никелевые электроды, которые устраняют проблему дополнительной механической обработки.
Достаточно распространены сварочные инструменты с медной проволокой сечением от 3 до 6 мм. Снаружи наносится покрытие из оловянной фольги и дополнительное покрытие. Иногда также используются медные трубки с железным сердечником. При правильном и аккуратном обращении с такими электродами можно получить отличные соединения. Однако следует помнить, что существует риск образования пор, особенно на границе между чугуном и наплавленным металлом.
Выбор электродов для сварки чугуна
Наиболее часто используемые электроды для холодной сварки — это недорогие порошковые электроды с индексом от 2 до 6. В их основе лежат медные стержни со специальным покрытием. Для поверхности металла используется марка МНХ-2, а для изготовления стержней применяется сплав, в который добавлены никель, марганец, железо и медь. Такие электроды редки и дороги. Менее дорогими электродами являются СЧ-4 и ОЗЖН-1.
В зависимости от марки и диаметра электрода выбирается сила тока:
Если заводских электродов нет, то самодельные электроды изготавливают из медных стержней нужного диаметра. Для оболочки получают оболочку, которую нарезают из стальных электродов. Ее измельчают, добавляют равное количество железных опилок и смешивают с жидким стеклом до образования густой сметаны.
Стержни очищаются, обезжириваются и погружаются вертикально в смесь. После медленного извлечения должен образоваться слой толщиной 1,5-2 мм, чтобы проскок мог стечь. Вертикально расположенные электроды сначала сушат без нагрева, а затем в печи при температуре 250⁰C.
Чугун можно сваривать обычным электродом после намотки медной проволоки диаметром от 0,5 до 2,0 мм. Начинайте намотку с рабочего конца и укладывайте витки плотно и без зазоров на вставку. Вес проволоки должен в 4 — 5 раз превышать вес стального сердечника.
Независимо от того, какой электрод используется для сварки чугуна, необходимо соблюдать следующие условия:
- сварка ведётся швами длиной 3 — 5 см с перерывами;
- прерывистый режим позволяет избежать недопустимого нагрева участков выше 80⁰C;
- подключение полярности обратное.
Технология сварки чугуна электродом
В зависимости от типа дефекта и возможностей существуют различные варианты. Электромуфтовая сварка чугуна в домашних условиях выполняется в несколько слоев. Кромки соединяемых толстостенных деталей скошены шлифовальной машиной под углом 45⁰. Когда трещина закрыта, ее углубляют тонким диском, а по краям просверливают отверстия. Такая подготовка обеспечивает лучшее заполнение дефекта расплавленным металлом.
Затем, используя специальный электрод, сваривают первый слой участками от 3 до 5 см. Начинайте сварку с краев шва, чтобы создать полость. Если возможно, обработайте пустоту с обратной стороны аналогичным образом. Последующие слои забиваются круглым молотком, пока они еще горячие.
Поскольку специальные электроды стоят дорого, их иногда заменяют обычными электродами. Их можно использовать только для обработки поверхности последующих слоев. Сварка чугуна стальными электродами дешевле, но надежность соединения низкая. Поэтому она не рекомендуется для ответственных применений.
Чугунные электроды используются для устранения дефектов после литья. Для улучшения качества используется полуострый процесс. Для работы могут использоваться устройства переменного и постоянного тока. Их величина рассчитывается исходя из диаметра электрода. На каждый миллиметр приходится от 50 до 60 ампер.
Сварка чугуна под защитным газом одноразовым электродом требует много денег и времени, а качество улучшается лишь незначительно. Поэтому эта техника редко используется домашними мастерами.
Сварка чугуна по шпилькам
Поскольку не всегда удается сварить чугун с крупнозернистой структурой в несколько слоев, соединение выполняют с помощью резьбовых штифтов. Их устанавливают со смещением по краям соединяемых деталей. Размер резьбовых шпилек выбирается в соответствии с рекомендациями:
- по диаметру не более 0,3 — 0,4 толщины детали, максимальный — 12 мм;
- вкручиваются на глубину 1,5 своего диаметра, но не больше 0,5 толщины материала;
- длина выступающей над поверхностью части — 0,75 — 1,2 диаметра шпильки.
После установки вокруг штырей наваривается несколько слоев металла. Во избежание перегрева покрытие наносится поочередно на эрзацные концы. Наконец, металл вокруг штырей соединяется одним или несколькими сварными швами.
Подготовка материалов к сварке
Электроды должны быть тщательно высушены. Если в производственных условиях для этого используются специальные печи, то в бытовых условиях электроды можно оставить в обычной печи на несколько (3-4) часов при максимальной температуре.
Чугун чаще всего используется для отливок — деталей автомобилей, деталей станков. Отливки должны быть предварительно обработаны:
- Промыть от грязи, масла .
- Просушить .
- Разделать кромки с помощью болгарки так, чтобы очистить поверхности от графита.
- Острые кромки притупить зачистным кругом для предотвращения возникновения напряжений по время сварки.
Рекомендуется предварительно обезжирить поверхности ацетоном.
Процесс сварки
Чтобы соединить две чугунные детали, их следует уложить на верстак или сварочный стол и желательно скрепить струбцинами, зажимами и специальными приспособлениями, чтобы уменьшить возможность деформации. Если необходимо заварить трещину, то зажимать элементы не обязательно. Существует два способа сварки чугуна: покрытым электродом и инвертором.
Горячий способ с предварительным подогревом
В домашних условиях сложно полностью соблюсти технологию сварки, так как детали приходится нагревать при высоких температурах. Принцип процесса описан в ГОСТ 30430-96:
- Собирают изделие на прихватки .
- Свариваемые элементы нагревают до 400-600 градусов .
- Производят сварку, тщательно перемешивая расплавленный металл. Важно не прерывать процесс до того, как графит не сгорел в сварочной ванне. В конце нужно вывести электрод за пределы стыка и прервать сварку на основном металле.
- После этого деталь снова нагревают и дают ей медленно остыть .
Для контроля температурного профиля используются термопары, которые плавятся при определенных температурах (они оставляют следы на чугуне), или портативные пирометры. Заготовку помещают в песок, чтобы она медленно остывала.
Если необходимо сварить чугун в домашних условиях, детали можно нагреть газовой горелкой или резаком.
Холодный способ без подогрева
Универсальный метод подходит для использования на месте — в гараже или на даче. Однако для сварки необходимо использовать соответствующие электроды. Суть процесса:
- После подготовки детали размещают на верстаке, если нужно – закрепляют.
- Нужно сделать несколько прихваток, дать материалу остыть. Проверить размеры изделия.
- Варить следует небольшими участками, избегая перегрева. Шлак после остывания нужно удалять, обрабатывать корщёткой до металлического блеска.
При появлении дефектов — трещин, растрескивания, пор — их необходимо удалить с помощью зачистного круга. Повторная сварка.
Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна. Советы
Разные чугуны свариваются по-разному. Некоторые сплавы не могут быть сварены вместе. Типичные дефекты:
- Слишком большой ток – при сварке металл сильно кипит, после кристаллизации слышны щелчки, появляются трещины на поверхности шва.
- Высокая скорость сварки – образуются горячие и холодные разломы из-за того, что металл слишком быстро остывает. Часто ошибку допускают при использовании «холодного» способа. Рекомендуется варить небольшими швами с разных сторон, переворачивая деталь.
- Мало тока – шов плохо формируется, кромки недостаточно проплавляются.
Даже если дефекты не видны, это не означает, что деталь сварена надежно. Необходимо проверить ответственные швы: на изгиб, удлинение.
Для качественного соединения также используются резьбовые шпильки — стальные стержни с резьбой. Их вкручивают в стыки свариваемых деталей так, чтобы они удерживали обе части вместе. Выступающие головки затем отрезаются. Важно подготовить детали к сварке, прежде чем устанавливать винты, а затем паять и сваривать деталь. Рекомендуется закручивать винты так, чтобы последующая сварка правильно соединила их с чугуном.
При заварке трещин используется метод повторного прошивания краев трещины. Это предотвращает повторное появление трещины. Необходимо отступить от краев на 5-10 мм и сделать отверстия диаметром 5-6 мм.
Сложность сварки чугуна в домашних условиях заключается в том, что сплав имеет высокое содержание углерода (более 2,14 %). После сварки шов получается более пластичным, чем область шва. Это приводит к появлению трещин и изломов. Соблюдение процедуры может помочь получить надежное соединение. Если «холодная» процедура не привела к приемлемому результату, рекомендуется попробовать «горячую» процедуру.
