Сварка чугуна полуавтоматом: особенности и правила. Как заварить чугун полуавтоматом.

Важно обратить внимание на размеры рабочей части электродов, так как слишком широкий диапазон может ухудшить качество сварного шва, в то время как слишком маленькие электроды создают сложности в контроле процесса, что часто приводит к подгоранию наконечника.

Сварка чугуна полуавтоматом: особенности и правила

Полуавтоматическая сварка чугуна считается достаточно простым процессом, однако, как и во всех других сварочных технологиях, существует множество важных аспектов и строгих правил, которые необходимо учитывать. Необходимо уделять внимание нюансам каждого метода, строго следуя рекомендациям профессионалов в данном деле.

Способы сварки чугуна полуавтоматом

Сварка чугуна полуавтоматическим методом может выполняться по различным схемам. Важно отметить, что чугун, в отличие от стали, значительно менее податлив к сварке, поэтому такие работы требуют особой осторожности. Запрещено использовать стальные электроды для сварки чугуна.

Даже при самой квалифицированной работе с такими электродами риск возникновения трещин в сварном шве остается неизбежным.

Современные технологии предлагают несколько эффективных методов сварки чугуна:

• Холодный метод;
• Горячий метод;
• Полугорячий метод.

Сварка без предварительного нагрева заготовок часто необходима для соединения больших конструкций, но в этом случае нужно использовать специальные электроды. Подходят присадки на основе меди, железа и никеля, которые не увеличивают хрупкость сварного шва. Тем не менее, горячие и полугорячие методы остаются наиболее распространенными.

Предварительный нагрев может осуществляться с использованием печей или индукционных нагревателей. Важно помнить, что металл не должен быть нагрет выше 600°C, так как это приведет к изменению его структуры и образованию белого чугуна, что ухудшает его механические свойства.

При полутепловом способе нагрев производится до 350-400 градусов, а при горячем методе — до 250 градусов. После сварки необходимо медленное охлаждение материала, которое может занимать несколько дней, чтобы избежать растрескивания шва. Горячая сварка, хоть и является трудоемким процессом, в то же время это единственный способ получения высококачественного соединения.

В некоторых ситуациях сварка чугуна может выполняться в защитной оболочке углекислого газа, что способствует повышению производительности процесса.

Защита углекислым газом также становится важной при выполнении работ в ответственных местах. Для этой цели используются чугунные или стальные электроды с особым покрытием. Для горячей сварки наиболее подходят электроды из чугуна с толстым защитным слоем.

При холодной сварке обычно применяют электроды, изготовленные из:

• Чугуна;
• Стали с специальным внешним слоем;
• Стали, обмотанной медью;
• Медно-жестяной смеси;
• Медно-никелевого состава;
• Железоникелевого состава.

Подготовка заготовки

Перед началом сварки чугунные детали требуют тщательной очистки. Необходимо удалить даже самые маленькие частицы грязи или пленки. Применение растворителей поможет устранить следы масла на поверхности. Грубые кромки обрабатываются абразивными материалами, делая кромки более широкой и гладкой. Очень важно, чтобы шлифовка проводилась осторожно: лучше снимать слой за слоем, чем рисковать повреждением изделия. Если на детали уже имеются трещины, их необходимо предварительно заварить, высверлив проблемные зоны, чтобы предотвратить их дальнейшее распространение во время сварочного процесса.

Стоит отметить, что все детали, толщина которых превышает 5 мм, должны быть скошены по краям под углом 45-60 градусов для повышения прочности шва.

При работе с тонкими чугунными деталями рекомендуется использовать графитовые подложки, чтобы предотвратить вытекание расплавленного металла. Выбор сварочной проволоки должен базироваться на выбранном методе сварки: для холодного способа подойдет ПП АНЧ-1, для полугорячего — ПП АНЧ-2, а для горячего — ПП АНЧ-3.

Специфика сварки чугуна

Чугун, как правило, используется в производстве изделий, изготавливаемых методом литья. Однако, этот материал известен своей хрупкостью, и наиболее частыми дефектами являются трещины. Эти дефекты часто устраняются с помощью электросварки. Рассмотрим основные проблемы, которые возникают при сварочных работах:

• Расплавленный чугун обладает высокой текучестью, что затрудняет заваривание сквозных трещин и пробоин. Это свойство также может привести к прожиганию основного металла.
• Чугун имеет относительно невысокую температуру плавления. Высокая температура электрической дуги может вызвать отбеливание (изменение структуры) материала, делая его более хрупким и подверженным трещинам при охлаждении.
• Кислород из атмосферы может взаимодействовать с углеродом в чугуне, что ведет к образованию множества пор в сварном шве, ухудшая прочность соединения.

Эти аспекты определяют проблемы, возникающие при сварке чугунных элементов. К их решению подходят с использованием различных техник, позволяющих минимизировать риск разрушения соединения.

Методы сварки чугуна

При сварке чугуна важно помнить, что не следует экспериментировать. Стальные электроды напрямую использовать невозможно — это 100% приведет к трещинам в шве. Это также касается полуавтоматов с использованием стальной сварочной проволоки.

Для сварки чугунных деталей в основном применяются два метода: горячая сварка и холодная сварка. Иногда используется и полугорячий метод.

Холодный метод

Данный способ сварки подразумевает возможность соединения чугуна без предварительного нагрева. Такой процесс подходит для массивных конструкций и требует использования специальных электродов.

Эффективность метода достигается за счет выбора присадочных металлов, таких как никель, медь и железо, которые не образуют сплавов с углеродом.

Горячий и полугорячий методы

Эти методы считаются наиболее надежными для сварки чугуна. Предварительный нагрев производится либо в печах, либо с помощью индукционных нагревателей на крупных производствах.

Обязательным условием является строгое соблюдение температурных пределах: чугун нельзя нагревать выше 600°C, иначе произойдет процесс необратимого изменения структуры, также называемого отбеливанием.

Процесс может иметь различные температурные режимы; при полутепловом методе нагрев достигает 350-400°C, а при горячем — до 250°C. После сварки необходимо обеспечить очень медленное охлаждение, иногда до нескольких дней, чтобы избежать растрескивания шва. Хотя горячая сварка требует больше усилий и времени, она обеспечивает получение высококачественных соединений.

Процесс сварки чугуна полуавтоматом

Качество швов, получаемых при полуавтоматической сварке, в большинстве случаев оказывается высоким. Это зависит, прежде всего, от конструкции аппарата. Сварные швы являются точечными, и каждая точка «вбивается» в металл, без значительного нагрева больших участков. Рассмотрим, как же происходит сварка чугуна полуавтоматом.

Подготовка к сварке

Независимо от используемого аппарата, будь то ручной инвертор или полуавтомат, важнейшим этапом является подготовка чугуна.

Металл должен быть очищен от грязи, и растворителями необходимо удалить все следы масла. Кромки деталей рекомендуется расширять на всю длину с использованием шлифовальной машины или зубила. Шлифовка должна быть выполнена аккуратно, лучше снимать металл послойно, чем повредить изделие. При заварке трещин прежде всего высверливаются точки вокруг трещины для предотвращения ее распространения.

Если толщина детали превышает 5 мм, кромки должны быть также оформлены под углом 45-60 градусов. Для тонких деталей лучше использовать графитовые прокладки, чтобы избежать вытекания расплавленного металла.

Выбор проволоки для сварки

По уже упомянутой причине, сварка чугуна с использованием стальной проволоки — совершенно неоправданный подход, так как это приводит к быстрому образованию трещин. Существуют специальные виды сварочной проволоки, предназначенной именно для чугуна.

Каждая из них подбирается в зависимости от метода сварки:

• Проволока марки ПП АНЧ-1 — применяется для холодной сварки;
• При полугорячем способе (нагрев до 350 °C) используется проволока ПП АНЧ-2;
• При горячем нагреве до 600 °C необходима проволока марки ПП АНЧ-3.

Все эти расходные материалы обладают порошковой структурой (с маркировкой ПП) и содержат все необходимые элементы (медь, железо, никель и прочие), позволяя эффективно сваривать чугун полуавтоматом.

Сварочный процесс

После завершения всех подготовительных действий можно перейти к непосредственно процессу сварки. Рекомендуется использовать горячий метод, при котором заготовка нагревается в печи до 600 градусов. Сварку следует начинать сразу же после этого.

При этом крайне важно следить за тем, чтобы не произошло перегрева. Если металл перегрелся, нельзя допускать попадания воды, даже капли, так как это может вызвать трещины и необратимое повреждение.

• Необходима особая настройка сварочного оборудования — сварка чугунных деталей полуавтоматом осуществляется с использованием низкого постоянного тока и обратной полярности.
• Под заготовку укладывается графитовая подкладка, что помогает обеспечить стабильность сварочного процесса.
• Держатель проволоки ведется под углом 50-60 градусов к поверхности деталей, обеспечивая видимость конца проволоки для лучшего контроля процесса.
• Шов накладывается в несколько слоев, как правило, за два-три прохода.
• При проведении первого шва колебательные и поперечные движения не обязательны, в отличие от технологии сварки стали.
• Последующие проходы можно делать поперечными движениями.
• После завершения сварки шлак удаляется, и необходимо обеспечить плавное охлаждение детали, накрыв металл или засыпав его негорючими материалами (асбест, древесный уголь).

Виды сварки чугуна

В зависимости от назначения изделия разрабатываются три типа полуавтоматической сварки литья, отличающиеся скоростью и стоимостью выполнения работ.

Холодный метод

Этот метод представляет собой наиболее простой способ быстрого соединения железных листов с высоким содержанием углерода. Сварка происходит прямо на материале с температурой, соответствующей температуре окружающей среды. Холодный метод прекрасно подходит для выполнения некритических торцевых швов, не подвергающихся значительным напряжениям. Он также идеально подходит для поверхностной сварки абразивных изделий и чугунных машинных деталей. Благодаря непрерывной подаче проволоки можно быстро разжечь дугу и выполнить большой объем работ за короткий срок.

Полугорячий метод

Этот процесс сварки отличается от предыдущего тем, что барабаны чугунных изделий предварительно нагреваются до температуры в 350 градусов. Для этого обычно используются специализированные печи, где жар от углей обеспечивает оптимальные условия для нагрева. Эта подготовка способствует более мягкому реагированию чугуна на высокие температуры электрической дуги, что снижает риск трещин в области шва. Это технология подходит для конструкций, которые подвержены определенным нагрузкам в процессе эксплуатации.

Горячий метод

Этот способ используется, когда высококачественные швы с повышенной прочностью на разрыв и растяжение являются приоритетом. Заготовка нагревается до температуры 600 градусов с использованием специального оборудования, генерирующего индукционные токи. В этот момент провода подключаются к чугуну, и специальный прибор отслеживает достижение нужной температуры. Затем выполняется сварка полуавтоматом. Для минимизации вероятности растрескивания заготовки она помещается в зольный пруд для постепенного охолоджения. В зависимости от толщины деталей, этот процесс может занять до 24 часов, обеспечивая надежное и качественное сварное соединение, но в то же время требующее значительных затрат времени и оборудования.

Оборудование и расходные материалы

Для выполнения качественной полуавтоматической сварки можно использовать любой сварочный аппарат, способный обеспечить достаточную силу тока, необходимую для качественного провара заданной толщины металла. Параметры силы тока и скорости подачи проволоки аналогичны тем, что используются при сварке стали.

Сварочная проволока имеет специальную маркировку: PP ANCH-1 и соответствующие цифры 2 и 3. Каждое значение обозначает определённый метод сварки (холодный, полугорячий, горячий). Проволока имеет трубчатую структуру, в которой находится флюс, защищающий сварочную ванну от кислорода. Обогащение сварного металла необходимыми компонентами, как правило, приводит к повышенной прочности на разрыв и устойчивости конструкции к механическим повреждениям. Также эта проволока предназначена для устранения мелких дефектов в чугуне и получения качественных сварных швов, обеспечивающих надежное соединение между материалами.

Сварка чугуна также может осуществляться с использованием защитных газов, что добавляет уровень защиты для сварочной ванны. В зависимости от назначения изделия и содержания примесей в сплаве могут использоваться как чистый углекислый газ, так и его смеси с аргоном, где последний может составлять до 80%. Оптимальный поток газа от манометра до горелки должен находиться в диапазоне 6-11 литров. Такой метод обеспечивает надежную защиту расплавленного металла от потерь углерода.

Технология сварки полуавтоматом

При сварке чугуна полуавтоматом очень важно правильно подготовить материал, независимо от выбранного температурного режима. Если необходимо заварить трещину, нужно обязательно обработать ее абразивом по всей линии повреждения, чтобы обеспечить более глубокое проплавление присадочного металла. Рекомендуется также просверлить края трещины, чтобы ограничить ее распространение.

Если толщина панелей превышает 5 мм, края следует обрабатывать под углом 45-60 градусов. Для тонких деталей, толщина которых составляет до 3 мм, нужно использовать графитовые прокладки, чтобы предотвратить прорыв металла. При сварке первый шов выполняется прямолинейными движениями без колебаний, с возможностью вести горелку сверху вниз или справа налево под углом 50 градусов. Расстояние между соплом и свариваемой поверхностью должно составлять 6-8 мм, это позволяет сварщику хорошо видеть конец проволоки.

Часто не удается провести сварку чугуна с первого прохода, поэтому рекомендуется выполнять несколько слоев. Последующие слои могут быть сделаны в перпендикулярном направлении по сравнению с предыдущими для обеспечения лучшего сцепления между основным и поверхностным металлом. После завершения сварки необходимо удалить шлак с проволоки, использующей порошковый флюс, и проверить качество результата.

Полуавтоматическая сварка чугуна пользуется большой популярностью благодаря высокой производительности и хорошему качеству сварных соединений. Правильный выбор проволоки и адекватный температурный режим позволяют добиться надежного сварного шва в этом весьма требовательном материале.

Особенности сварки чугуна полуавтоматом

Металл можно ремонтировать самостоятельно с помощью этого аппарата. Существует возможность выбора между процессами MIG-сварки (с использованием инертного газа) и MAG-сваркой (в углекислом газе).

В этих процедурах присадочный металл распределяется равномерно, а проволока подается в сварочную ванну автоматически. Точечная сварка для чугуна не рекомендуется, так как из-за ограниченной площади контакта глубокий нагрев изделия становится невозможным.

Подготовка чугуна к работе

Прочность соединения в немалой степени зависит от качественной подготовки основы. Перед началом сварки все трещины должны быть врезаны на всю глубину. Углы сглаживаются и шлифуются. Рекомендуется, чтобы зона реза была шире на 1-2 см и глубже на 1-2 мм, чем сам дефект. Для усиления надежности соединения целесообразно производить высверливание точек фиксации. Рез по углам осуществляется под углом 45°. Предварительно необходимо удалить все масляные пятна с помощью обезжиривающей смеси или выжиганием. Для тонких заготовок рекомендуется подкладывать графитовые прокладки, что предотвращает вытекание расплавленного металла наружу. Должен осуществляться тщательный контроль за удалением грязи и пыли с кромок, что может отрицательно сказаться на прочности соединения.

Выбор присадочной проволоки

Для сварки в углекислом газе используют специальные расходуемые электроды. Обычная стальная проволока не подходит, так как это может привести к образованию большого количества трещин в ходе охлаждения. Выбор проволоки для чугуна также зависит от метода сварки:

• При использовании холодного метода применяют плавящиеся электроды марки ПП АНЧ-1;
• Для полугорячего метода подходит проволока ПП АНЧ-2;
• При сварке с нагревом до 600 °C используют ПП АНЧ-3.

Маркировка «ПП» указывает на сердечник, заполненный порошком, в котором находятся все необходимые для сварки присадочные материалы, такие как кремний, железо, медь и никель, что делает шов стабильным и прочным.

Необходимое оборудование для сварки

Полуавтоматическая сварка осуществляется с помощью аппаратов, которые могут непрерывно подавать присадочный материал в сварочную ванну. Также требуется защита рабочей зоны защитным газом или флюсом. Простые полуавтоматы состоят из одного блока, включающего в себя редуктор, двигатель, подающий механизм и систему распространения газа. Для достижения более высокого объема работ применяют модульные машины, где горелка и устройство подачи проволоки размещаются в отдельных корпусах. Электрические агрегаты различаются по типам:

1. Однофазные полуавтоматы, oбладающие компактными размерами и удобными для подключения к бытовым электросетям 220 В.
2. Трехфазные агрегаты, работающие от промышленной сети с напряжением 380 В.

Также стоит учитывать, какой тип устройства подачи проволоки используется:

1. Толкающий механизм, скрытый внутри корпуса. Он подает проволоку через рукав, но тенденция застревания присутствует при использовании тонкой проволоки.
2. Тянущий механизм, находящийся в рукоятке горелки. Он втягивает проволоку, подавая её ровно в сварочную ванну, однако может произойти чрезмерное истончение проволоки.
3. Комбинированный механизм, объединяющий два типа, что позволяет работать более эффективно с одним и тем же оборудованием.

Сварка ковкого и высокопрочного чугуна

Для выполнения работ с этими сплавами используется проволока Hp-30GHSA, Sv-08G2S или Sv-08GS, предварительный подогрев заготовок не требуется. Во время сварки придерживайтесь следующих правил:

1. Для минимизации объема подаваемого материала во шве, сварку проводят с перекрытием одной третьей ширины валика. Дуга направляется в сторону расплава. Для защиты структуры чугуна рекомендуется использовать метод каскадного формирования соединений с применением отжигающих валиков.
2. Проволока Нп-30ГХСА приводит к образованию включений в соединении, что увеличивает прочность наплавленных слоев.
3. Первичную сварку высокопрочного чугуна со сталью необходимо выполнять с подачей проволоки марки Св-08Г2С, последний слой наплавляется с помощью проволоки Нп-30ГХСА.

Устранение сварочных дефектов

Методы исправления зависят от типа дефекта:

1. Кратер, представляющий собой углубление в конце шва, снижает его прочность. Для его устранения следует повторно заварить это место, обрывая дугу в завершенной части шва.
2. Подрез — локальное утончение металла исправляется путём наплавления нового слоя. Если дефект небольшой, можно обойтись механической очисткой.
3. Непровар возникает из-за неправильного окончания и возобновления сварочного процесса. Эти дефекты негативно сказываются на прочности соединения при ударах. Для устранения непровара следует увеличить силу тока.
4. Наплыв образуется в результате попадания расплава на поверхность детали. Для его предотвращения необходимо увеличивать напряжение дуги и снижать расход присадки. Исправляют данный дефект механически.
5. Прожог представляет собой сквозное отверстие, образующееся при вытекании расплавленного материала. Для устранения такого дефекта следует очистить и законтурить поврежденные участки.

Как видно, качество сварного шва определяет надежность конечной конструкции. Поэтому после завершения сварочных работ шов необходимо тщательно проверять.

Заключение о сварке чугуна полуавтоматом

Используя все вышеперечисленные методы и техники, вполне возможно осуществить качественную сварку чугуна полуавтоматом. Важно обратить внимание на выбор оборудования, проволоки и соблюдение технологических норм, чтобы добиться долговечного и надежного соединения.

Для успешной сварки чугуна полуавтоматом требуется правильная подготовка, внимательность к деталям и четкое соблюдение рекомендаций. Это позволит избежать распространенных проблем и обеспечить прочность и долговечность ваших сварных швов.