Процедура сварки изделий из чугуна коренным образом отличается от сварки сталей. Сам чугун является сплавом, состоящим из железа и углерода. В него также добавляются различные примеси, в том числе и легирующие компоненты. Данный вопрос не был бы таким актуальным, если бы чугун не имел бы такого широкого применения. Физические и химические свойства материала всегда необходимо учитывать, приступая к сварке. Прежде всего, следует подчеркнуть, что существует несколько разновидностей чугуна: серый и белый.
Важная особенность при проведении сварочных работ – выбор подходящих электродов. Как известно, чугун достаточно «капризен», так как характеризуется низким показателем свариваемости. Под этим термином следует понимать все те ресурсы, которые приходится задействовать при сварке. Возникает ряд проблем при попытке провести сваривание традиционным способом. Эти проблемы можно выделить в отдельные категории.
- Малая теплоемкость приводит к быстрому снижению температуры шва, что влечет за собой повышение твердости металла и последующие трудности при его обработке.
- В непосредственной зоне локализации шва образуются соединения тугоплавкого чугуна с кислородом, которые препятствуют дальнейшей сварке.
- При высокой температуре чугун проявляет текучие свойства. Текучесть является одной из важнейших причин, затрудняющих качественное формирование шва.
- При образовании зоны с переменными температурами в материале появляются трещины.
- Важно учитывать наличие выделяющихся при нагревании газов. Они впоследствии становятся причиной появления пор внутри сформированного шва.
Подготовка материала
Несмотря на то, что существуют специальные электроды для сварки чугуна, их выбор должен осуществляться, исходя из выполненных условий по подготовке поверхностей.
Прежде всего, следует тщательно проверить поверхности на наличие трещин. Обнаруженные дефекты необходимо разделать механическим способом. Если толщина изделий не позволяет осуществить равномерный прогрев металла, то кромки обрабатываются так, чтобы между их плоскостями образовывался угол 45° градусов. При работе же с тонкими листами чугуна задействуют специальные теплоотводящие материалы, например, графитовые прокладки.
Главное правило для каждого сварщика – очистить поверхность от пыли или ржавчины. В процессе работы необходимо обеспечить неподвижность заготовок друг относительно друга, для чего применяют струбцины. Перед непосредственной сваркой чугун прогревают. При горячей сварке его температура составляет 600-650°C градусов, холодная сварка предварительного нагрева не требует.
Особенности
По причине высокого содержания углерода чугун, помимо своей прочности, достаточно хрупок. Выбранные электроды должны компенсировать приведенные отрицательные качества физических и химических свойств материала. Перед выполнением работ каждый раз приходится подбирать подходящие по составу электроды, а также выбирать тип термообработки.
Главная особенность сварки – максимальное совмещение времени остывания электрода со временем остывания металла. Помимо этого, необходимо, чтобы присадка содержала столько же углерода, сколько и сам материал. В противном случае будут возникать чрезмерные напряжения внутри заготовки, а неумелый выбор электродов приведет к выгоранию углерода.
Сварочные электроды, рассчитанные для работы с чугуном, даже по внешнему виду отличаются от обычных, они более массивны. Но выбирают расходные материалы не по внешнему виду, а по маркировке, определенной в ГОСТ 7293-85 и ГОСТ 9466.
Существует два способа сварки чугуна: горячий и холодный.
- При горячем способе производится предварительный разогрев заготовки до температуры в несколько сотен градусов. В качестве расходного материала используется проволока с порошковой присадкой. Разогрев металла производится электрическим током, после чего в течение 70-100 часов происходит его постепенное остывание. В промышленности применяются специальные тигли. Для сварки чугуна в бытовых условиях можно воспользоваться обычной газовой горелкой.
- Сварка в холодном режиме чаще применяется и с первого взгляда технологически более проста. Однако она требует тщательной предварительной подготовки материала (зачистка, фрезеровка, сверление).
Виды
Многолетний опыт работы с чугуном позволил современным производителям сварочного оборудования и расходных материалов изготавливать именно специальные электроды. Они в своем составе имеют такие вещества, как сталь, железо, никель. Все изделия принято делить на никелевые, ферро-никелевые, медно-никелевые и медно-железные.
Стальные электроды чаще всего применяются при сварке деталей, ранее подвергавшихся действию высоких или низких температур, а также с плохо обработанными поверхностями. Примером таких деталей служат корпуса промышленных печей или насосов. Обязательным условием считается предварительная подготовка зоны будущего шва. Биметаллические электроды подходят для графитсодержащего чугуна. Ковкий чугун сваривают ферро-никелевыми электродами.
Каждый сварщик может без труда подобрать необходимые электроды для конкретного вида работ. Несмотря на множество торговых марок, представляющих свою продукцию, все изделия на российском рынке имеют определенную ГОСТом маркировку. По ней можно определить состав покрытия и самого стержня. Чаще всего в продаже попадаются электроды с железным стержнем, но это не означает, что другие материалы не используются.
В качестве примера можно рассмотреть такой популярный вид электродов для сварки чугуна, как МНЧ-2. В их состав входит медь, причем в пересчете на общую массу изделия ее количество составляет 20%. Литера «Н» означает присутствие никеля. Его в изделии около 65%. Буква «Ч» свидетельствует о том, что данные электроды можно использовать только лишь для сварки чугуна. Наконец, индекс 2 является номером серии. Эти серии отличаются друг от друга не составом, а его распределением, то есть, встречаются те же элементы, но в другом соотношении.
Сварка чугуна без его предварительного нагрева возможна только с применением электродов, в которых содержится никель и медь. Благодаря тому, что медь не растворяется в расплавленном чугуне, формируется однородный шов. С другой стороны, никель способен хорошо растворяться, однако он не взаимодействует с углеродом. В итоге получается качественный шов, который подлежит обработке, так как он не имеет трещин и пор. Существует несколько классов подобных электродов.
- Электроды МНЧ-2 состоят из железа, меди и никеля. Помимо сварки применяются также для плавки чугуна. Данная модель подходит к любому виду чугуна. Показатели качества шва находятся на высоком уровне. Помимо этого, полученный шов легко поддается обработке за счет чистоты поверхности и плотности. МНЧ-2 незаменимы при изготовлении конструкций из чугуна, которые впоследствии будут эксплуатироваться в жестких температурных условиях.
- Электроды марки ОЗЧ-6 и ОЗЧ-2 подходят для работы с тонкими листами серого и ковкого чугуна. Внутри электрода находится медный стержень. Обмазка ОЗЧ-2 содержит большое количество графита. Считается, что данные марки годятся лишь для ограниченного вида работ (устранение мелких дефектов или многослойное наплавление). Аналогичными свойствами обладают такие модели, как ЦЧ-4 и МНЧ-2.
- В электродах ОЗЧ-3 и ОЗЖН используется никель или железо с никелем. Электродами ОЗЧ-3 варят серый и высокопрочный чугун, однако к качеству обработки заготовки при этом предъявляются достаточно высокие требования. ОЗЧ-4 дают ударопрочный шов. Детали, сваренные этими электродами, могут подвергаться высоким нагрузкам. Обмазки ОЗЧ-3 и ОЗЧ-4 одинаковые. ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2 – стандартные модели для литого высокопрочного чугуна. Сварка должна проводиться в вертикальном положении.
- Электроды ОК92.18. также подходят для чугуна. Но для сварки приходится предварительно нагревать металл. К тому же, количество накладываемых слоев ограничивается. Обычно такими электродами пользуются при ремонте трещин. Их стержень содержит никель. Сварка может вестись как постоянным, так и переменным током. Запрещено работать с чугуном, в котором содержится сера или фосфор.
Правильный выбор
Основным показателем, на который следует ориентироваться при покупке электродов, является их маркировка. Несмотря на то, что существуют универсальные расходники, предпочтительнее подбирать изделия для конкретного материала.
Внимательно присмотритесь к обмазке, так как кислое и основное покрытие могут по-разному себя вести, в зависимости от условий сварки. Метод наплавления электрода применим только для тонких листов чугуна. При работе с загрязненными или плохо обработанными поверхностями желательно использовать более толстые электроды. Для тонких листов использование стержней большого диаметра чревато сквозным прожигом детали.
Специалисты рекомендуют начать свою деятельность при отсутствии должного опыта с марок МНЧ-2, ОЗЧ или ЦЧ-4. Купить электроды можно в любом магазине строительных материалов, но следует помнить, что только официальный представитель компании-производителя может гарантировать качество изделий. Дело в том, что к хранению и транспортировке электродов предъявляются повышенные требования.
Обратит внимание на бренд. Компании, зарекомендовавшие себя в производстве сварочного оборудования, поставляют качественные расходные материалы. Примеров такого бренда служит торговая марка Esab. Они продаются в упаковке по 5,5 кг. Стоимость их составляет примерно 700-900 рублей. Ориентироваться также можно и на другие известные на рынке электрооборудования бренды. Важно, чтобы соблюдались условия хранения.
