Способы, особенности и правила сварки чугунных изделий

Сваривание большей части стальных изделий в бытовых условиях не представляет особой сложности, если есть необходимое оснащение. Однако если вам необходимо осуществить сварку чугунных деталей, ситуация осложняется. Главная проблема заключается в низком качестве сварочного шва, обусловленном тем, что материал насыщенно закаляется в области соединения свариваемых изделий.

По сути, этот металл представляет собой железо — углеродное соединение. Концентрация углерода составляет 2,14 %. Это негативно отражается на качестве соединения.

Сварка чугунных изделий осложняется тем, что:

• образуются трещинки, поры;
• при обрабатывании появляются каленые структуры, инструмент быстро затупляется;
• тонкий металл разрушается при перегревании.

Чугун может быть:

• Белый (графитный). Его нельзя сваривать из-за того, что он хрупок и тверд. При этом белый чугун можно шлифовать.
• Серый (цементированный). Имеет высокую прочность, ковок. Его несложно обрабатывать. Сваривание серого чугуна ограниченно.

Технологические особенности процесса

Чугун считается распространенным конструкционным металлом, дешевым, хорошо обрабатываемым, располагающим высокими литейными характеристиками. Так как он хрупок, множество деталей, производимых из него, не обладают достаточной прочностью.

Практикующие сварщики считают, что низкая свариваемость металла обусловлена его структурой. Металл, имеющий тонкодисперсный серый излом, легче обрабатывать, чем тот, у которого излом темный с крупными зернами. Сварить чугун, который промаслен либо попал под действие агрессивных сред практически невозможно.

По своему составу, параметрам и структуре чугун причисляют к металлам ограниченного сваривания. Ввиду этого необходимо принимать во внимание следующее:

1. Это текучий металл. Сваривать его необходимо в нижнем положении.
2. Если углерод выгорит, в сварочном соединении появятся поры.
3. Малая пластичность создает внутри металла значительные напряжения, а снаружи – трещинки.
4. В расплавившемся состоянии металл при окислении формирует тугоплавкое соединение. Его температура расплавления больше, чем у чугунного материала.

Основная трудность, сопровождающая сварку чугуна, заключается в его растрескивании. Рабочие, обрабатывающие данный металл, тщательным образом изучают его состав, определяют концентрацию углерода. Выбрав подходящий метод сваривания, возможно избежать негативных последствий.

Технологически с растрескиванием борются, предупреждая перегревание обрабатываемого металла при сваривании. Для этого используют особые электроды небольшого размера, проводят сваривание слабым током, уменьшают напряжения, возникающие из-за усадки соединений либо наплавки.

Способы сваривания

Способ сварки по чугуну подбирается при учете качества и прочности создаваемого шва. В настоящее время применяется три основных метода.

Технология горячей сварки

Горячий метод сваривания используют на производстве. Он позволяет надежно соединять даже те детали, которые сделаны из разных металлов. В данный способ входят такие стадии:

1. Механическое обрабатывание изделия. Выполняется расширение трещины, устранение деформаций.
2. Формовка деталей. Поверхность, которая обрабатывается, помещается особую форму из графита. Это необходимо для того, чтобы исключить вытекание металла при термообработке.
3. Сваривание. Осуществляется с применением литых электродов. Перед этим изделие разогревают до 300 – 650 градусов. Можно использовать порошковую проволоку с керамическим стержнем.
4. Процедура охлаждения.

Технология сварки чугуна горячим методом обеспечивает создание высококачественного однородного соединения. Ее возможно выполнить лишь на производстве, то есть на промышленном предприятии. Для этого необходимы особые электродные элементы, специальная проволока.

Холодный способ

Холодная сварка чугуна электродом в домашних условиях весьма распространена сегодня. Плюсом данного метода считается то, что не нужно использовать дополнительное оснащение. При создании соединения применяют электроды, сделанные из:

• меди с железом;
• меди с никелем;
• железа с никелем;
• стали;
• чугуна.

Для наплавки укладываются валики сварочного соединения. При применении электродных элементов из стали обязательно нужно устанавливать шпильки, делающие шов прочнее. Железные, никелевые электроды для сварки чугуна используются, чтобы исправлять незначительные дефекты.

При холодном сваривании исправляются серьезные повреждения деталей. Для этого применяют электродные элементы из чугунного материала, покрытые графитовым слоем.

Технология газоплазменной сварки

Данный метод обычно применяют для того, чтобы создать высокопрочный сварочный шов, слегка проварив при этом деталь. Газоплазменное сваривание предполагает множество применяемых режимов, влияющих на финальный результат. Качество соединения зависит от:

• режимов подачи напряжения;
• техники создания шва;
• силы электрического тока;
• скорости прохождения.

Техпроцесс газоплазменного сваривания деталей предполагает такие рабочие характеристики:

• дуговое напряжение – от 18 до 21 В;
• сила тока – от 100 до 120 А;
• скорость – не более 1200 см/ч.

Процедура осуществляется посредством сварочной проволоки 09Г2СА либо ПАНЧ 11, имеющей радиус 0,5 миллиметра.

Выбор электродов

Как сваривать чугунные детали инвертором? Для этого необходимо использовать особые электродные элементы. Проволока должна нормально взаимодействовать с основным материалом, при этом не должно выделяться углерода и образовываться пор. Сегодня популярные такие электроды:

• ЦЧ-4;
• МНЧ-2;
• ОЗЧ-2;
• ОЗЖН-1.

В них содержатся никелевые и медные компоненты, препятствующие выделению углерода. Кроме того, характеристики данных электродов обеспечивают формирование высокопрочного соединения, которое способно переносить нагрузки на разрыв/излом.

Как заварить чугун, если нет возможности приобрести подходящие электроды? Можете сделать их собственноручно. Намотайте на обыкновенные электроды проволоку из меди. Витки нужно укладывать поплотнее, однослойно. Начинайте наматывать проволоку с того конца, который станет гореть. Радиус проволоки должен равняться 0,25-0,5 миллиметрам. При горении дуги плавятся стержень и проволока. Электродная обмазка защищает сварную ванну от наружных воздействий.

Как подготовить металл к свариванию холодным способом

Перед тем как варить чугун электросваркой, его необходимо приготовить. Сначала требуемый участок очищается болгаркой с лепестковым кругом либо иной подходящей насадкой.
После очистки верха поверхность обязательно обезжиривается бензином либо иным растворителем. Если вы хотите избавиться от трещины, почистите чугун до ее конца, просверлите отверстие радиусом пять миллиметров.

Электродуговое сваривание инвертором может выполняться как послойно без использования опор, так и с применением стальных шпилек. Их величина строго регламентирована, к примеру, радиус шпилек не может быть больше 20% от толщины чугуна. Шпилька не должна выступать над чугуном более чем на 4 — 6 миллиметров. Промежуток между шпильками не может превышать двенадцать их радиусов.

Выполняя разделку кромок, помните, что срез в области соединения металлических деталей не должен быть острым. Лучше всего, если он будет иметь сферический вид. Фаски снимаются посредством напильника/наждака/болгарки. Если появляется острая кромка, ее затупляют посредством специального инструмента.

Резание чугунных деталей

Способы резания подразделяются на механические и термические. Резать металл возможно одним из следующих методов:

• Болгарка. Данный метод прост и доступен. Недостатком считается прямое прохождение реза.
• Труборезы. Эти предметы отлично подходят для обработки трубных изделий.
• Сабельная пила.
• Электродный элемент.
• Газокислородное резание. При использовании данного способа качество резания значительно повышается.
• Передвижное устройство «Термический резак 2М» (весит меньше пяти килограмм).
• Кислородно-копьевое резание, плазменная резка.

Обычно домашние мастера применяют болгарку. Кроме того, часто используются различные марки электродов для сварки чугуна.

Правила безопасности

Выполнение обработки чугунных деталей предполагает следование технике безопасности. Необходимо принимать во внимание следующее:

1. Электрическая сварка чугунных деталей в бытовых условиях должна осуществляться в помещении, которое нормально освещено и проветривается.
2. Прибор должен быть обязательно заземлен.
3. Чугунный материал довольно негативно реагирует на быстрое охлаждение. Нужно предотвращать соприкосновение чугунных изделий с какой-либо влагой.
4. В обязательном порядке используйте специальную защитную одежду: перчатки, очки, спецовку. В противном случае вы можете получить травму. Ожог от расплавленного металла – это очень серьезно, лучше не доводить до такого.

При сваривании чугунных изделий действуют те же правила безопасности, что и для прочих деталей. Рабочий должен соблюдать правила безопасного использования электросварного оснащения. Чтобы подробнее ознакомиться со свариванием чугунного материала, посмотрите соответствующее видео. На них вы увидите, как на практике осуществляется сваривание чугунных деталей.