Как варить чугун электродами. Как варить чугун электродами.

Перед началом сварочных работ трещины, обнаруженные во время шабрения, должны быть обработаны и зашлифованы до полного их исчезновения. Все оставшиеся трещины или дефекты дополнительно просверливаются отверстиями диаметром 10 мм для предотвращения дальнейшего распространения повреждений. На этапе подготовки необходимо учесть множество важных характеристик, связанных с материалом и технологией сварки.

Сварка чугуна электродом в домашних условиях

Чугунные элементы используются не только в индустриальных приложениях и производстве. Из этого материала также создаются декоративные решетки, садовые изделия и другие функциональные компоненты. К сожалению, иногда такие изделия подвержены поломкам, что делает сварку чугуна в домашних условиях крайне необходимой. Однако важно отметить, что электродная сварка чугуна сопряжена с определенными техническими сложностями, поскольку чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в который могут входить различные добавки и легирующие компоненты.

В отличии от стандартных металлов, такая сложная структура требует специфического подхода и предварительных мероприятий, так как неправильно выполненные операции могут привести к перегреву материала, результатом чего становится его ломкость. Чугун, как достаточно уникальный металл, имеет несколько разновидностей, определяемых его структурой. Опытным сварщикам легче определить способ и технику сварки в зависимости от структуры образца, что можно выяснить всего лишь с помощью простого разреза.

Следует отметить, что если структура чугуна мелкозернистая и имеет сероватый оттенок, то сварка таких изделий инвертором гораздо проще, чем в случае, если чугун обладает крупнозернистой и темной структурой. Однако это не единственный фактор, который следует учитывать. К примеру, чугунные предметы, которые долгое время находились в масле или подвергались воздействию коррозионных факторов, включая длительное нахождение в влажной почве или воде, будут крайне неподходящими для сварки.

Поэтому процесс сварки этого материала имеет определенные ограничения из-за его физических свойств и характеристик:

• Чугун имеет высокую текучесть, что обусловливает необходимость сварки всех деталей исключительно в горизонтальном положении.
• Несоблюдение температурного режима может привести к перекаливанию, что вызывает выгорание углерода и образование пустот внутри структуры металла.
• В области сварочных швов могут образовываться напряжения в металле из-за его низкой пластичности, особенно под воздействием крайне высоких или низких температур окружающей среды.
• При взаимодействии расплавленного чугуна с внешней средой могут возникать оксиды, у которых температура плавления выше, чем у самого металла.
• Во время остывания детали в области сварных швов могут образовываться трещины, что служит сигналом о несоблюдении сварочной технологии.

Подготовка чугуна к сварочным работам

Перед началом сварочных операций крайне важно тщательно подготовить чугун. Этот этап начинается с очистки швов, для чего часто используют шлифовальную машину и специализированные инструменты. Важным шагом в подготовительном процессе является удаление верхнего слоя старого металла до достижения чистой структуры, а также обезжиривание поверхности с использованием растворителей или бензина.

Процесс обработки трещин, замеченных в ходе подготовки, включает в себя шлифовку до момента их полного исчезновения. Если после этого все еще останутся трещины, то их необходимо просверлить, создавая отверстия диаметром 10 мм для предотвращения дальнейшего распространения. На этом этапе подготовки учитываются несколько важных факторов:

• Применение стальных шпилек для повышения прочности структуры детали. Количество шпилек следует определять в зависимости от величины соединений, но оно должно составлять не более 25% от общей площади изломов. Крепление может производиться послойно, без использования дополнительных опорных элементов.
• Необходима разделка кромок, которая включает удаление острых углов в местах соединений. После шлифовки кромки становятся сферичными, что улучшает качество соединения.
• Для сварки чугуна потребуются специализированные электроды с добавками из никеля, меди, хрома и других легирующих компонентов, которые значительно упрощают процесс наплавления металла на чугун.

После проверки шпилек, когда они надежно закреплены, мастера могут переходить к самой сварке швов. Наплавленный металл должен аккуратно наноситься слоями вокруг шпилек для формирования прочного сварного шва. Температура нагрева не должна превышать 80°C, поэтому рекомендуется работать поочередно на различных участках или в шахматном порядке. В завершении процесса выполняется верхний шов с использованием проволоки из нержавеющей стали, которая обеспечивает надежное соединение стали у шпилек.

Сварка чугуна в домашних условиях

Чугунные детали можно успешно сваривать в помещениях при помощи инвертора, работающего на постоянном токе. Это оборудование обеспечивает отличную проникаемость сварочного шва и снижает количество брызг, образующихся в ходе работы дуги.

Существует два метода сварки чугуна инвертором в домашних условиях. Первый из них, называемый холодным способом, применяется для заваривания небольших трещин или исправления впадин на поверхности изделия. При таком подходе не требуется предварительный подогрев перед началом работы. Шов необходимо очищать от загрязнений и окислов. Узкие трещины, не превышающие 1 мм в ширину, обрабатываются с использованием шлифовальной машины с мелким диском. После этого расплавленный металл проникает вглубь материала, укрепляя сварной шов; такой метод подойдет для незначительных соединений, которые не подвержены высоким нагрузкам.

Более сложные задачи выполняются с использованием метода горячей формовки, при котором заготовка предварительно нагревается до температуры 350°C. Затем заготовка помещается в печь на 20 минут для равномерного прогрева. После этого ее вынимают, и начинается процесс сварки. Вместо горелки можно также использовать газовую или пламенную горелку. Предварительный подогрев материала помогает выровнять температурные различия между электродом или присадочным металлом и самими заготовками. Этот метод значительно снижает вероятность образования трещин и предотвращает появление жестких, сложных для шлифовки швов.

Сварные соединения, полученные таким образом, отличаются высоким качеством и способны выдерживать заданные рабочие нагрузки. Дополнительно данный метод имеет эффект медленного, постепенного охлаждения металла после завершения работы, что достигается помещением заготовки в сухой песок или печную золу. Использовать изделие можно только после полного охлаждения.

Как варить чугун электродами

Чугун является распространенным металлургическим материалом, активно применяемым в производстве множества изделий, включая сантехнику и отопительное оборудование. Поэтому на определенном этапе у владельцев возникает необходимость в сварке чугунных деталей.

Сварка чугуна в домашних условиях представляет собой довольно сложный процесс, который требует наличия определенных знаний и специализированных расходных материалов. Необходимо понимать, какие электроды использовать, как правильно выбрать сварочный ток, а также как правильно подготовить чугунные изделия к сварке.

Какие сложности при сварке чугуна возникают?

Среди основных затруднений, возникающих при процессе сварки чугуна, следует выделить риск появления трещин, обусловленный резкими изменениями температуры при нагреве и охлаждении деталей. Чугун — хрупкий металл, подверженный изломам.

Для решения данной проблемы крайне важно строго придерживаться определенной технологии сварки чугуна.

Способы сварки чугуна

Существует несколько основных технологий для сварки чугуна. Чугун может быть сварен как горячим, так и полугорячим или холодным образом.

Для сварки чугуна в бытовых условиях с использованием электродов требуются специальные сварочные прутки, адаптированные под данный металл.

Какие электроды для сварки чугуна использовать

Электроды ЭМС производят из низкоуглеродистой проволоки и имеют тройное покрытие. Это обеспечивает высокое качество сварного шва и предотвращает избыточное окисление металла. Электроды ЭМЧС подходят для сварки небольших кусочков чугуна при низких температурах плавления.

Электроды Cr-4 также являются популярным выбором для сварки чугуна. Они обладают многокомпонентным стержнем, позволяющим получать прочные и однородные сварные швы. Сварку этими электродами можно проводить при любых температурах.

С другой стороны, электроды МНЧ-1 для сварки чугуна достаточно дороги, но их использование позволяет сделать шов более прочным и гибким.

Как варить чугун электродами

Поскольку чугун является хрупким металлом, его не следует перегревать в процессе сварки. Также важно избегать слишком быстрого охлаждения соединенных деталей, так как это может привести к образованию трещин и деформациям.

При сварке чугуна электродами следует соблюдать следующие правила:

• Установить инвертор на обратную полярность: плюсовой вывод должен быть подключен к электроду, а минусовой — к свариваемому чугуну.
• Настроить сварочный ток на минимальное значение, допустимое для конкретного диаметра электродов.
• Следует избегать перегрева метала, поэтому длина одного непрерывного шва не должна превышать 3 см.
• Важно постоянно давать заготовке остыть, чтобы предотвратить перегрев металла.

Как видно, сварка чугуна представляет собой довольно сложный процесс, требующий знаний о последовательности действий и методах работы. Выполняйте первый и последний сварные швы, аккуратно чобходимо, без чрезмерного применения силы.

Маркировка электродов

Маркировка сварочных электродов дает информацию о трех основных характеристиках:

• Химический состав;
• Предназначение;
• Серия продукта.

Если электрод помечен как МHF-2, это значит, что он представляет собой медно-никелевый электрод марки 2 (MN). Такой электрод сочетается с мышленными изделиями, но состав может варьироваться. Более сложная маркировка включает дополнительные символы, обозначающие особые характеристики. Например, в маркировке Э46-ЛЕЗС-УД-Э431 (3) RC13 символы E46 обозначают прочность на разрыв в 46 кг на квадратный миллиметр, а «УД» указывает на возможность использования электродов для углеродистых и низколегированных сталей. Буквы «RC» указывают на толстое рутил-целлюлозное покрытие.

Эксперты утверждают, что при сварке чугунных коллекторов целесообразно использовать электроды СЧ-4, толщина которых варьируется от 3 до 5 мм. Сварка должна проводиться, когда детали находятся в нижнем положении, а величина силы тока должна зависеть от толщины электрода:

Электрод МНЧ-4 рекомендуется использовать в случаях, когда требуется соединить широкий диапазон чугунных деталей. Сварные швы при использовании этого электрода оказываются достаточно качественными. Также следует учитывать покрытие и толщину инструмента. В дополнение к упомянутым типам электродов можно рассмотреть и другие виды оборудования; термическую сварку чугуна часто выполняют с электродами СЧ-4.

Если металл недостаточно нагревается, рекомендуется использовать электрод марки OK 92.18, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе. Если используется CCh-4 для холодной сварки чугуна, полярность подключения должна быть обратной. Еще одним важным требованием является то, что детали нужно располагать в нижнем положении. Мастера предпочитают электроды, марка которых указана в ГОСТ 2671.

Большинство этих электродов имеет меловое покрытие, однако марки ОМС-1 и несколько других могут характеризоваться специальным типом покрытия. В некоторых случаях также могут потребоваться наплавочные электроды, включая:

• Электроды на угольной основе;
• Электроды УОНИ и АНО, сделанные из стали;
• Электроды с чугунным стержнем.

Тонкий чугун более всего рекомендуется сваривать при помощи электрода ОЗЧ-6, что возможно в холодном состоянии. Такой инструмент показал свою эффективность, когда детали размещены вертикально или направлены вниз. Для более ответственных деталей лучше использовать электрод МНЧ-2, который позволяет устранить дефекты, возникшие в процессе литья. Он также идеален для финишной отделки поверхности.

Вы сможете создать прочный и надежный шов. Работа может осуществляться как в нисходящем, так и восходящем порядке. Некоторые опытные мастера способны выполнять сварку даже с расположением на крыше. Специалисты рекомендуют использовать токи с обратной полярностью. Порой поверхностную сварку чугуна без подогрева можно выполнить электродом ОЗЖН, который подходит также и для сложных работ с крупными дефектами. С помощью такого электрода можно заварить значительное количество металла. Лучше всего выполнять сварку на вертикальных либо нисходящих участках. Технологи подчеркивают, что для правильного выполнения необходимо использовать постоянный ток с обратной полярностью.

В завершение стоит отметить инструмент ОЗЧ-2, который можно использовать для холодной сварки чугуна.

Технология

Рассмотрим технологические аспекты сварки чугуна с использованием электродов.

Подготовка

При работе с чугуном в домашних условиях следует уделить серьезное внимание подготовительному этапу. Это поможет избежать ошибок в будущем. Трещины в металлической структуре, как правило, глубокие и требуют бережного подхода. Их необходимо вырезать как можно глубже. Существует несколько практик резки, таких как:

• вырубка;
• шлифовка;
• дуговая строжка;
• кислородная подготовка;
• термическая резка.

Независимо от выбранного метода ширину трещины следует вырезать на 5-6 мм шире, чем ее края. Проникновение в поверхность должно быть плавным, а глубина проникновения для глубоких трещин должна быть на 1-2 мм меньше толщины заготовки. Если есть необходимость обработки глухой трещины, то глубина проникновения должна быть на 1-2 мм больше толщины основания трещины.

Рекомендация: В большинстве случаев важно заранее подготовить хорошие для работы тиски.

Разрезанные трещины должны слегка раскрыть края. Если это по каким-то причинам невозможно, их просто разрезают вдоль и закругляют края. К краям толстых деталей рекомендуется придавать скошенные углы с углом в 45 градусов, принимая меры, чтобы избежать острых краев. Перед началом работы поверхность обязательно должна быть очищена, иначе выбранный метод может оказаться неэффективным. Внимание: если стандартные методы механической и термической очистки не дают эффектов, следует использовать газовую горелку.

Процесс

Горячая сварка чугуна в большинстве случаев применяется в промышленности. В домашних условиях достижение температуры 600-650 градусов Цельсия затруднено, учитывая огнеопасность.

Важно помнить: нагрев должен быть равномерным. Если основная часть изделия и шов нагреваются резко и неравномерно, это может привести к поломке.

Сварка чугуна с использованием электродного инвертора обычно осуществляется холодным методом, при котором используются инструменты с содержанием меди или никеля. При использовании электрода марки Сс-4 диаметром 3 мм необходимо подавать ток в диапазоне 65-80 А. Для электродов диаметром 4 мм ток должен увеличиваться до 90-120 А, а для 5 мм — до 130-150 А. Для ОЗЧ-2 подобные значения составят 90-110, 120-140 и 160-190 А соответственно.

Важно помнить, что в процессе сварки существуют специфические технологические нюансы. Непрерывный сварной шов не должен превышать длины в 3-5 см. Обязательным является избегание разрывов при выполнении работы, которые допускаются исключительно в критических случаях. Если в других случаях не указано иначе, сварка чугуна производится с использованием обратной полярности.

Отдельного внимания заслуживает обработка ковкого чугуна. Электродуговая сварка может производиться различными методами и с использованием различных типов электродов. Стальные инструменты можно задействовать только при условии последующей термообработки. В противном случае шов получается излишне хрупким, а состояние конечного результата существенно ухудшается. Поэтому чаще всего предпочтение отдается латунным или медно-никелевым электродам, что решает проблему дополнительной механической обработки.

Распространены сварочные инструменты на основе медной проволоки диаметром от 3 до 6 мм, внешнее покрытие может включать оловянную фольгу и дополнительные слои. Также встречаются медные трубки с железным сердечником. При аккуратном обращении с такими электродами можно добиться высокого качества соединений. Однако нужно учитывать риск образования пор, особенно в месте соединения чугуна с наплавленным металлом.

Выбор электродов для сварки чугуна

Наиболее распространенные электроды для холодной сварки — это недорогие порошковые электроды с индексом от 2 до 6. Они основаны на медных стержнях, имеющих специальное покрытие. Для поверхности металла используется марка МНХ-2, а для изготавливаемых стержней применяется сплав, включающий никель, марганец, железо и медь. Такие электроды редко встречаются и стоят достаточно дорого. Менее дорогими аналогами являются электроды СЧ-4 и ОЗЖН-1.

Параметры силы тока выбираются на основании марки и диаметра электрода:

Если заводских электродов нет в наличии, можно изготовить самодельные электроды, используя медные стержни нужного диаметра. Для создания оболочки можно использовать обрезки от стальных электродов, их измельчают, добавляют равные количества железных опилок и смешивают с жидким стеклом до получения пастообразной консистенции.

После подготовки стержни очищаются, обезжириваются и вертикально погружаются в полученную смесь. При медленном извлечении на поверхности должен образоваться слой толщиной 1,5-2 мм, чтобы лишний материал мог стечь. После этого электроды сушат: первое время без нагрева, а затем в печи при температуре 250°C.

Чугун можно варить с использованием стандартного электрода после намотки медной проволоки диаметром от 0,5 до 2,0 мм. Процесс намотки должен начинаться с рабочего конца, витки размещаются плотно без зазоров на основании стержня. Вес проволоки должен в 4-5 раз превышать вес стального сердечника.

Независимо от использования конкретных электродов, нужно помнить о следующих условиях:

• Сварка производится короткими швами длиной 3-5 см, с перерывами для охлаждения;
• Прерывистый режим позволяет избежать перегрева участков свыше 80°C;
• Необходимо подключение к электродам с обратной полярностью.

Технология сварки чугуна электродом

В зависимости от типа дефекта и возможностей существует несколько альтернатив сварки. Электромуфтовая сварка чугуна в домашних условиях выполняется слоями. Кромки соединяемых толстостенных деталей скошены шлифовальной машиной под углом 45 градусов. После того как трещина будет закрыта, ее глубину увеличивают с помощью тонкого диска, по краям перед этим просверливаются отверстия. Это подготовление обеспечивает более качественное заполнение дефекта расплавленным металлом.

После этого, используя специальный электрод, сваривают первый слой участками от 3 до 5 см. Начинать следует с краев шва, создавая полость. Если есть возможность, стоит обработать пустоту с обратной стороны тем же образом. Последующие слои забиваются округлым молотком, пока они еще горячие.

Поскольку специальные электроды стоят достаточно дорого, их иногда заменяют обычными электродами. Использование последних допустимо только для обработки поверхности уже сваренных слоев. Сварка чугуна стальными электродами обходится дешевле, но надежность соединения будет оставаться на низком уровне. Поэтому такой подход не рекомендуется для ответственных соединений.

Для устранения дефектов, возникших во время литья, важно использовать именно чугунные электроды. При этом полуострый процесс может существенно повысить качество соединения. Можно использовать как устройства с переменным, так и постоянным током, при этом значением величины тока следует руководствоваться в зависимости от диаметра электродов — на каждый миллиметр приходится 50-60 ампер.

Сварка чугуна под защитным газом с использованием одноразового электрода требует больших затрат времени и ресурсов, а улучшение качества оказывается незначительным. Поэтому данная техника не так популярна среди домашних мастеров.

Сварка чугуна по шпилькам

Так как не всегда возможно добиться качественной сварки чугуна с крупнозернистой структурой в несколько слоев, часто используется метод соединения при помощи резьбовых шпилек. Их устанавливают со смещением по краям свариваемых частей. Размер резьбовых шпилек следует выбирать в соответствии со следующими рекомендациями:

• по диаметру не более 0,3 — 0,4 от толщины детали, максимальный диаметр не должен превышать 12 мм;
• шпильки вкручиваются на глубину, равную 1,5 их диаметра, но не более 0,5 толщины материала;
• длина выступающей над поверхностью части — от 0,75 до 1,2 диаметра шпильки.

После установки шпилек требуется навивка нескольких слоев металла вокруг них. Для предотвращения перегрева ковать шов следует поочередно и контролируя, чтобы он равномерно распределился по шпилькам.

Подготовка материалов к сварке

Электроды должны быть тщательно высушены перед использованием. Если в производственных условиях для этого существуют специализированные печи, то в бытовых условиях можно оставить электроды в обычной духовке на несколько (3-4) часов при максимальной температуре.

Чугун находит широкое применение в отливках различных деталей, включая автомобильные компоненты и детали машин. Перед сваркой их необходимо предварительно подготовить:

1. Промыть от загрязнений, масел и различных остатков.
2. Обезжирить поверхность.
3. При помощи болгарки аккуратно обработать кромки, чтобы очистить металлические поверхности от графита.
4. С помощью зачистного круга притупить острые кромки, чтобы избежать напряжений во время сварки.

Следует настоятельно рекомендовать предварительно обезжиривать поверхности с применением ацетона.

Процесс сварки

Для соединения двух чугунных деталей их необходимо правильно разместить на верстаке или сварочном столе, что желательно дополнительно фиксировать струбцинами, зажимами и специальными приспособлениями для минимизации возможности деформации. Если нужно заварить трещину, то зажимать элементы не обязательно. В в целом имеется два варианта сварки чугуна: либо с покрытым электродом, либо с инвертором.

Горячий способ с предварительным подогревом

В домашних условиях сложно соблюдатьсовершенно всю технологию сварки, поскольку детали нужно нагревать до высоких температур. Суть процесса описана в ГОСТ 30430-96:

1. Все элементы свариваемого изделия подготавливаются и закрепляются.
2. Компоненты нагреваются до 400-600 градусов.
3. Проходит сварка с тщательным перемешиванием расплавленного металла. При этом крайне важно, чтобы процесс не прерывался, пока графит в сварочной ванне не сгорит. В заключении следует вывести электрод за пределы шва и прервать сварку на основном металле.
4. Затем деталь снова подвергается нагреву, после чего ей нужно дать остыть.

Для контроля температурного профиля используются термопары или другие устройства, которые реагируют на определенные температуры (они оставляют следы на чугуне). Заготовку можно поместить в песок, чтобы обеспечить медленное остывание.

В ситуации, когда требуется сварка чугуна в домашних условиях, детали можно нагреть с помощью газовой горелки или резака.

Холодный способ без подогрева

Универсальный метод подходит для работы на месте — в гараже или на даче. Важно использовать соответствующие электроды для процесса сварки. Описание процесса включает следующие шаги:

1. После подготовки деталей их размещают на верстаке, при необходимости закрепляя.
2. Следует сделать несколько прихваток с последующим охлаждением. Важно проверить размеры изделия на этом этапе.
3. Варить нужно небольшими участками, избегая перегрева. Шлак необходимо удалить после остывания и обработать корщеткой до металлического блеска.

При появлении дефектов, таких как трещины, растрескивание или поры, их следует убрать с помощью зачистного круга и повторной сварки.

Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна. Советы

Процессы сварки разных разновидностей чугуна значительно различаются. Некоторые сплавы просто невозможно соединить между собой. Наиболее распространенные дефекты включают:

1. Слишком большой ток — при сварке металл начнет кипеть, возникают трещины на поверхности шва, что может вызвать звуковые эффекты при кристаллизации.
2. Слишком высокая скорость сварки — в этом случае могут образовываться горячие и холодные разломы из-за того, что металл быстро остывает. Часто такая ошибка наблюдается при применении холодного способа. Рекомендуется использовать небольшие швы с разных сторон, плавно переворачивая деталь.
3. Недостаток тока — в данном случае шов формируется плохого качества, и кромки недостаточно проплавляются.

Даже если дефекты отсутствуют визуально, это не является гарантией надежности изделия. Для проверки надежных швов желательно проводить испытания на изгиб или удлинение.

Для достижения качественного соединения могут использоваться резьбовые шпильки — стальные стержни с резьбой. Эти шпильки нужно вкручивать в стыки свариваемых деталей, чтобы они удерживали обе части вместе. Выступающие головки рекомендуется отрезать. Важно подготовить детали перед установкой винтов, а затем произвести пайку и непосредственно сварку детали. Рекомендуется вкручивать винты таким образом, чтобы дальнейшая сварка позволила правильно соединить их с чугуном.

При заваривании трещин целесообразно использовать метод повторного прошивания краев трещины. Это поможет предотвратить ее повторное возникновение. 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 этот сплав содержит высокое количество углерода — свыше 2,14%. Следствием этого является то, что после сварки шов получается более пластичным, чем окружающая область. Это приводит к образованию трещин и деформациям. Соблюдение технологии сварки помогает достичь надежного соединения. Если метод холодной сварки не дает удовлетворительного результата, рекомендуется попробовать горячую сварку.