Холодная и горячая сварка чугуна

Сварка чугуна требует другого технологического подхода. Это связано с химическими особенностями металла, что влияет на его обработку и, в частности, на сварку.

В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов.

Особенности материала

Чугун по своему составу — соединение элементов железа и некоторого количества углерода. Но, в сравнение со сталью, последнего в нем свыше 2,14 %.Холодная и горячая сварка чугуна

В зависимости от составов чугуны бывают белые и серые.

Белый чугун по своей сути полуфабрикат и используется для производства ковкого металла. Он очень хрупкий и изделия из него не производят.

Серый вид этого металла чаще всего применяют в промышленности и изготовлении различных вещей.

Также есть ковкие и высокопрочные чугуны.

В чем особенности этого материала в сварочных работах? Главное — это трудности с получением качественного шва, связанные со следующими проблемами.

  • Чугун в силу своей неоднородной структуры склонен к растрескиванию в месте сваривания. Это связано с воздействием на него высокой температуры дуги, что приводит к его отбеливанию и изменению состава в месте варки (высокая температура плюс быстрое остывание).
  • Вследствие высокотемпературного влияния электрической дуги происходит выгорание части углерода в составе металла, как следствие — в сварном шве образуются поры. Это не добавляет прочности такому соединению и качество значительно ухудшается.
  • При расплавлении чугун очень текуч, что не позволяет сформировать правильный шов. Чем выше процентный состав углерода, тем текучесть будет выше.
  • Также при сварке могут образовываться окиси в составе шва, которые тоже не упрочняют соединение. К тому же, окислы более тугоплавки.

Такие особенности значительно затрудняют сварочные работы по чугуну. Главная сложность — это непредсказуемость результата в итоге сварки. Чаще всего образовываются трещины на поверхности уже во время остывания металла.

Самым плохим чугуном для сварки является темно-серого или черного цвета (высокая вместимость графита). Такие виды лучше всего не варить в домашних условиях, в большинстве случаев это приведет к растрескиванию шва и самой детали.

Определить такие виды металла можно проведя рукой по излому. При большой вместимости графитов чугун «мажется».

Но, несмотря на трудности, сварное соединение все-таки возможно. Как проводиться сварка чугуна?

Способы сварки

Способ сваривания такого металла, как чугун, зависит от того, как его подготовить к процессу. Зависимо от этого различают «холодный» способ (без предварительного подогрева поверхности) и «горячий» (с предварительным нагревом детали).

Холодный способ сварки

Сваривание чугунных деталей холодным способом более простое, но нужно использовать специально предназначенные для этой сварки электроды.Холодная и горячая сварка чугуна

Если пользоваться обычными (стальными) электродами без предварительного нагрева, то в сварном шве образуется металл в виде высокоуглеродистой стали с элементами, входящими в состав чугуна (серы, фосфора, марганца и прочих).

К тому же, такой шов нельзя зачищать, ввиду его высокой способности к растрескиванию. Слишком быстрое остывание приведет к образованию белого чугуна в месте рядом со швом. Металл станет твердым и очень хрупким.

Холодное сваривание проводят электродами небольшого диаметра и на малом токе.

Чаще всего такой способ целесообразно использовать при небольших объемах работ и невозможности сделать подогрев деталей.

Холодную сварку чугунных деталей можно проводить стальным электродом только в том случае, если швы не будут испытывать нагрузки на растяжение. Чаще всего используются медно-никелевые электроды, или же имеющие в своем составе медь и железо.

Горячий способ

Использование такого метода сваривания чугуна более целесообразно в домашних условиях. При подогреве сварочный шов более качественный, так как отсутствую процессы отбеливания металла и его закалки.Холодная и горячая сварка чугуна

Горячий способ может быть местным или общим (частичный прогрев или полностью всей детали).

Для нагревания стоит использовать печь, где деталь будет равномерно прогреваться со всех сторон.

Также различают варианты прогрева в зависимости от температурного показателя

  • Горячий — от 500 до 600 градусов.
  • Полугорячий — от 300 до 400.
  • Теплый — от 150 до 200.
Читать также:  Резина своими руками изготовление

Вся технология заключается в нагревании детали до необходимых температур перед свариванием и медленном охлаждении после завершения процесса.

Нагрев не должен превышать показатель 600-650 градусов. Иначе это приведет к изменению в структуре чугуна. Также нужно соблюдать неспешное нагревание, выдерживая скорость в 150 градусов в час.

Охлаждение тоже происходит неспешно. Лучше всего — поместить деталь в печь, в которой происходило нагревание, где и будет происходить остывание вместе с ней.

Как варить чугун

В работе с чугуном, как и с другим металлом, можно выделить два основных пункта: подготовка деталей и собственно сама сварка.

Подготовительные работы

Требования к предварительной подготовке при сварочных работах по чугуну намного выше, чем в стали.

  • Во-первых, структура чугуна может привести к разрастанию повреждений.
  • Во-вторых, пористость способствует проникновению загрязнения глубже в металл. Настоящая головная боль по очистке чугуна от машинного масла, которое очень глубоко проникает в поверхность.

Холодная и горячая сварка чугуна

Очищают поверхности чугунных деталей с помощью щетки по металлу и наждачной бумагой, тщательно устраняя все загрязнения и ржавчину. Можно воспользоваться болгаркой со специальной насадкой с металлическим ворсом.

При наличии машинного масла его нужно удалить, используя растворитель.

Также потребуется зачистка всех неровностей, поверхности должны быть ровными и гладкими.

По краям свариваемых деталей или трещин нужно сделать фаску. Кромки при этом скашивают, пользуясь подходящим инструментом.

При этом стоит помнить о хрупкости металла. Если края скругляют зубилом, то это делают очень тонкими слоями, постепенно. Толщина стружки должна быть не более 1 миллиметра.

Вокруг будущего соединения, на ширину в 20-30 мм, все зачищают до блеска металла.

После подготовки переходят к свариванию. Как заварить чугун используя основные методы в домашней мастерской?

Сваривание без подогрева

Сварка чугуна электродом в домашних условиях холодным способом возможна только при правильном подборе материалов. Чем варить чугун? Сегодня существует много видов различных расходников для сваривания практически любых металлов.

Лучше всего использовать электроды, в составе которых есть медь или никель. С последним углерод не вступает в соединения, что не приводит к образованию белого чугуна в шве. При этом сам шов не будет иметь слишком высокую твердость и легко зачищается и поддается любой обработке.

Такими же свойствами обладает и медь.

Чаще всего распространены железно-никелевые, железно-медно-никелевые электроды. С производителей можно обратить внимание на расходники от компании ESAB.

Режим сварки (сила тока и полярность), обычно указывается на упаковке с самими электродами.

Варка происходит в несколько этапов. После наложения каждого шва, ему дает остыть, после чего возобновляют работу.

Главное — это не пережигать металл, а как бы наплавлять расплав на свариваемую поверхность.

Для более качественной сварки лучше использовать горячий способ.

Сварка с нагревом

Главной проблемой при сваривании чугунных деталей является перепад температуры. Слишком большой нагрев с последующим охлаждением приводят к растрескиванию. Чтобы свести этот фактор к нулю, используют предварительное прогревание деталей равномерно по поверхности металла.

Итак, как варить чугун электросваркой с предварительным нагреванием?Холодная и горячая сварка чугуна

  • Поверхности заготовок или детали тщательно очищают от любого загрязнения.
  • Если нужно заварить сквозные пробоины или трещины, то для предотвращения вытекания расплава используют специальные формы. Их изготавливают из графитовых пластин.
  • Нагрев деталей в промышленных условиях производят в специальных индукционных нагревателях, дома для этой цели подойдет печь. Температуру нагрева определяют зависимо от массивности и толщины чугуна (от 300 до 600 градусов).
  • Используя нужные электроды, выставляют соответствующую силу тока (сварка чугуна происходит на большей мощности, чем при варке стали).
  • Нужно также настроить аппарат на постоянный ток при прямой полярности (кабель держателя ставят на минус, а массу — на плюс).
  • Во время ведения шва нужно, чтобы сварочная ванна была достаточно заполнена расплавом, при этом его как бы перемешивают кончиком электрода.
  • После завершения варки нужно обеспечить медленное остывание. Лучше всего сваренные детали засыпать теплоизолирующим материалом (древесным углем или сухим песком), также можно оставить чугун в остывающей печи, которую использовали для нагрева. Остывание зависит от массивности, слишком большие детали могут остывать до 5 суток (в промышленных объемах).

Горячий способ варки чугунных соединений более трудоемкий и ответственный, но его использование позволяет получить на выходе качественный шов без дефектов.

Читать также:  Как называются швейные машины общего назначения

Сварка инвертором чугуна — довольно сложный процесс. Требуется тщательная подготовка самих деталей и внимательный подбор расходных материалов. Особенно важно, какими электродами осуществляется соединение при холодной сварке.

А что вы думаете по этому поводу? Есть ли у Вас опыт сваривания чугунных деталей электросваркой в домашних условиях? Какими приемами вы пользовались при этом? Ваш опыт важен для нас. Оставьте свои комментарии к этому материалу.

Горячей сваркой чугуна принято называть сварку, выполняемую с обязательным предварительным подогревом, в отличии от холодной сварки чугуна. Предварительный подогрев снижает контрастность температур между основным и наплавляемым металлами и это способствует уменьшению термических напряжений, возникающих при сварке. Кроме того, скорость остывания металла по окончании сварки замедляется и это препятствует отбеливанию чугуна и положительно влияет на качество сварки.

Отличие горячей сварки чугуна от полугорячей

Отличие горячей сварки чугуна о полугорячей заключается в том, что при горячей сварке наплавляемый металл находится в жидком состоянии по всей площади сварного шва. Естественно, такое возможно только при наплавке небольших объёмов металла. При больших габаритах свариваемых деталей невозможно весь наплавленный металл поддержать в жидком состоянии. Расплавленным остаётся лишь небольшая область завариваемого участка.

Технология и особенности свариваемости чугуна горячим способом

Перед сваркой происходит подготовка к ней сварных кромок свариваемых деталей. Выполняется разделка и тщательная их очистка. Форма разделки, в зависимости он толщины и назначения сварного соединения, может быть V-образной или U-образной. В случае, если сварку применяют с целью устранить дефекты сварного шва, то дефектный участок разделывают и формы разделки должны быть округлыми.

Для того, чтобы предотвратить вытекание расплавленного металла из разделки, вокруг неё выкладывают графитовые или угольные пластины, плотно прижимая их к деталям. При заваривании излома необходимо применять приспособления, обеспечивающие точность позиционирования свариваемых частей и их надёжную фиксацию.

Предварительный подогрев при горячей сварке чугунных изделий

Предварительный подогрев выполняют в печи, в горне или специальных ямах. В зависимости от назначения детали, их формы и размеров, марки чугуна, применяют местный или общий подогрев.

В случае горячей сварки чугуна при массовом производстве небольших изделий, применяют печи конвейерного типа. Для подогрева крупногабаритных деталей используют специальные нагревательные ямы или колодцы, выложенные огнеупорным кирпичом.

Если необходим местный подогрев (полугорячая сварка) крупных изделий, то можно использовать газовые горелки, горны индукционные нагреватели и другие средства. Подогревают детали, в зависимости от из размеров и назначения процесса сварки, до температуры 400-800°C. Крупногабаритные изделия подогревают до более высоких температур, чем мелкие детали. Подогрев выполняют медленно и равномерно, это необходимо, чтобы исключить появление внутренних напряжений в металле и возникновение трещин.

Одним из главных факторов, обеспечивающих качественную горячую сварку чугуна, является поддержание всего наплавленного металла в расплавленном состоянии на протяжении всего процесса сварки. Чтобы этого достичь, процесс сварки ведут непрерывно, до его полного завершения.

По завершении сварки, сварное изделие медленно охлаждают. Для охлаждения сварные швы покрывают слоем мелкого древесного угля и оборачивают асбестом. Такая технология препятствует отбеливанию чугуна и предотвращает возникновение внутренних напряжений и образование горячих трещин в сварном соединении. После завершения процесса охлаждения, изделие очищают и проводят контроль качества сварки.

Электроды для горячей сварки чугуна

При сварке чугуна горячим способом, в большинстве случаев, используют чугунные электроды по ГОСТ 2671. Самые распространённые марки А и Б, их химический состав, в %, приведён в таблице:

Наиболее радикальным средством борьбы с образованием отбелен­ных и закаленных участков шва и околошовной зоны и образованием пор и трещин служит подогрев изделия до температуры 600 . 650 °С и мед­ленное охлаж-дение его после сварки. Технологический процесс горячей сварки состоит из следующих этапов: I — подготовка изделия под сварку; II — предварительный подогрев деталей; III — сварка; IV — последующее охлаждение.

Подготовка под сварку зависит от вида исправляемого дефекта. Од­нако во всех случаях подготовка дефектного места заключается в тща­тельной очис-тке от загрязнений и в разделке для образования полостей, обеспечивающих доступность для манипулирования электродом и воз­действия сварочной дуги. Для предупреждения вытекания жидкотекучего металла сварочной ванны, а в ряде случаев для придания наплавленному металлу соответствующей формы, место сварки формуют. Формовку вы­полняют в зависимости от размеров и местоположения исправляемого дефекта с помощью графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, состоящей из кварцевого песка, замешен-ного на жидком стекле, или другими формовочными материалами, а также в опоках формовоч­ными материалами, применяемыми в литейном производстве (рис. 11.4).

Читать также:  Асп инструкция по применению

После формовки необходима просушка формы при постепенном подъеме температуры от 60 до 120 С, затем проводят дальнейший нагрев под сварку со скоростью 120 . 150° в час в печах, горнах или временных нагревательных уст-ройствах. Замедленное охлаждение после сварки дос­тигается при укрывании изделий теплоизолирующим слоем (листами асбеста и засыпкой песком, шла-ком и др.) или при охлаждении вместе с печами, горнами.

Холодная и горячая сварка чугуна

Рис. 11.4. Формовка места сварки для горячей сварки чугуна:

а — несквозной раковины; б — недолива кромки детали, с облицовкой заплавляемой полости графитовыми пластинами; в — общий вид заформованного дефекта; 1 — деталь; 2 — формовка; 3 — графитовые пластины

Способы нагрева и нагревательные устройства применяют в зависи­мости от характера производства (устранение литейных дефектов, ре­монтная сварка и т.д.). Например, при массовом производстве в литейных цехах автомобильных и тракторных заводов целесообразно использовать конвейерные печи; для ре-монтных работ удобен нагрев в муфельных пе­чах или в горнах с открытым ко-жухом; для разовых ремонтных работ крупногабаритных изделий изготовляют временные нагревательные уст­ройства из огнеупорного кирпича, в том числе печи-ямы в земляном полу цеха.

Остывание в зависимости от веса и формы детали длится от не­скольких часов до нескольких суток. Для сварки используют плавящиеся электроды со стержнями из чугуна марок А или Б (табл. 11.1). Стержни получают отливкой в кокиль и другими способами.

В состав покрытия, наносимого на литые прутки, диаметром 5 . 20 мм, входят стабилизирующие и легирующие материалы. В качестве последних обычно используют графит, карборунд, ферросилиций, силикокальций, сили-комагний и другие элементы-графитизаторы.

Холодная и горячая сварка чугуна

Горячую сварку чугуна выполняют на больших токах [Iсв = (60. 100)dэ] без перерывов до окончательной за­варки дефекта. При больших объ­емах зава-риваемого дефекта два сварщика, работающие поочеред­но. Электрододержа-тель для горя­чей сварки должен обеспечивать хороший контакт с чугунным элек­тродом и иметь щиток для защиты руки сварщика от теплового ожога. Примером одной из возможных конструкций может служить электрододержа-тель завода "Станколит и (рис. 11.5). В этом держателе электрод приваривают к стальному стержню.

Холодная и горячая сварка чугуна

Рис. 11.5. Электрододержатель для горячей сварки чугуна:

1 электрод; 2 — стальной стержень диаметром 12 мм; 3 крепление

(приварка) токоподвода к стержню; 4 — щиток; 5 — рукоятка; б кольцо;

7 — сварочный кабель

Для горячей сварки чугуна можно использовать дуговую свар­ку уголь-ным электродом. По возможности изменения теплового воздей­ствия на сва-риваемый металл сварка угольным электродом занимает промежуточное по-ложение между газовой сваркой и сваркой плавящимся электродом. Сваривают на постоянном токе, прямой полярности уголь­ными электродами диаметром 8 . 20 мм. Диаметр электрода и силу сва­рочного тока выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл. 11.2).

.Холодная и горячая сварка чугуна

В качестве присадочного материала используют прутки марок А и Б. Для перевода тугоплавких окислов в легкоплавкие соединения применя­ют флюсы на борной основе, чаще всего техническую безводную (прока­ленную) буру.

Горячая сварка чугуна ручным способом, особенно массивных изде­лий — тяжелый труд. Весьма прогрессивный способ, облегчающий труд и повыша-ющий производительность, — механизированная сварка порошко­вой проволо-кой. В состав шихты вводят компоненты, которые позволяют получать состав металла шва, представляющий собой чугун. Состав по­рошковой проволоки марки ППЧ-3 для горячей сварки чугуна приведен в табл. 11.3.

Холодная и горячая сварка чугуна

Горячая сварка чугуна позволяет получать сварные соединения, равно-ценные свариваемому металлу (по механическим характеристикам, плотности, обрабатываемости и др.), однако это трудоемкий и дорого­стоящий процесс. Вместе с этим в ряде случаев к сварным соединениям из чугуна не предъявля-ется таких требований. Часто, например, доста­точно обеспечить только равно-прочность или только хорошую обрабаты­ваемость, или плотность сварных швов. С помощью различных метал­лургических и технологических средств можно получить сварные соеди­нения из чугуна с теми или иными свойствами при сварке с невысоким подогревом или вовсе без предварительного подогрева (т.е. с помощью полугорячей или холодной сварки).

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *