Все, что нужно знать об электродах по чугуну

Электроды по чугуну отличаются от тех, что используются для варки стали, в значительной мере. Разница эта обусловлена температурой плавления аналогичных сплавов, у которых она в среднем на 200 градусов выше температуры расплавления сталей, и меньшей плотностью чугуна – из-за большего количества угля в составе.

Электроды для данного сплава разработаны с учётом низкой свариваемости его как такового. Состав чугуна предполагает наличие углерода в количестве не менее 2,14%. Электроды должны компенсировать низкую свариваемость – наперекор данной особенности тёмных высокоуглеродистых сплавов.

Из-за способности чугуна сильно окисляться на поверхности (и в приповерхностных слоях материала) формируются не полностью проваренные точки и целые участки. Он неплохо отводит тепло, из-за чего линия сварки слишком быстро остывает. При сильном нагревании (1100–1300 градусов – в зависимости от сплава) состав сразу плавится – а не размягчается, как это произошло бы со сталью. Трудно удержать сплав в одном месте – он льётся, подобно расплавленному оловянно-свинцовому припою. Задача сварки – удержать материал на месте: если с прокладкой горизонтальных «напольных» швов, направленных вверх, сварка более-менее несложна, то вертикальные и потолочные, диагональные швы приводят к растеканию расплава со своего места, в то время как со сталью выдержать баланс расплавления на порядок проще – прежде чем расплавиться, та размягчается.

Характеристики тёмно-углеродистых сплавов таковы, что для поддержания равномерной наплавки требуются особые электроды, отличные от тех, которыми сваривается сталь. Материал, расплавляясь, немного как бы прихватывает исходный чугун, который не спешит быстро растечься. Вторая наплавочная особенность – при выжигании угля посредством сварки остаётся несколько более пористым, чем сталь, т. к. присоединяющийся из атмосферы кислород окисляет уголь и выводит его в виде угарного газа – а тот, в свою очередь, образует пузырьки, делающие шов пористым. Чрезмерная пористость негативно скажется на прочности шва – тот должен оказаться исключительно плотным.

Электроды по чугуну отличаются по материалу стержневой основы. В её качестве применяется проволока из легированной или простой углеродистой стали, чугунный прут либо медная проволока. Стальные детали обрабатываются при помощи присадки, в которой содержится железно-кремниевое соединение. Вследствие данной меры шов образуется исключительно из СЧ. Прутки из меди и чугуна применяются для связывания довольно простых по своему исполнению деталей, избавленных впоследствии от ударной и вибрационной нагрузок в любых проявлениях.

Марка изделий СВ-08 и СВ-08А сообщает об их изготовлении из стального штыря. Но в продаже встречаются и чисто чугунные варианты.

Покрытие (обмазка электродов) – углекислый барий и карбонаты либо графитсодержащие включения. Сочетанные стержни предусматривают применение обмазки и основного материала, которые как бы поменялись местами в обоих вышеописанных случаях, а также позволяют сваривать чугунные детали без предпрогрева.

Группа изделий ЭМЧС – электроды выполнены из низкоуглеродистого стержня. Обмазка – трёхслойная: газообразующий (для образования защитной оболочки), откладывающий шлак (не даёт быстро окислиться сварному шву) и легирующий слой (обеспечит плотность и прочность сварочного стыка). Образование пузырьков газа исключено – при условии, что толщина свариваемых стенок деталей не более сантиметра. Предпрогрев деталям не требуется.

ЦЧ-4 – обладает сложным расплавом, подходит для формирования шва при полном расплавлении чугунного состава деталей. Покрытие электродов сработано из включений, вступающих в реакцию с углеродом – это способствует образованию высококачественного сварного стыка. Детали перед сваркой предварительно прогреваются – но делать это необязательно. Данная марка пользуется высоким спросом.

ОЗЧ-1 обладает стержнем, сплавленным из меди и железа. Для этой цели берутся нерасплавляемые стержни из графита или вольфрама. В точку сварки вводится чугунный прут или кольцо, изготовленные из специальной марки тёмно-углеродистого сплава. Покрывается каждый такой электрод железным порошком и составом УОНИ-13. Стержни обработаны слоями из углекислого бария и карборунда, жидкого стекла и графитсодержащих компонентов.

Подобрав электроды нужной маркировки с правильным строением и составом, сварщик обеспечит высококачественную сварку чугунных изделий. Среди прочих – менее востребованных – марок встречаются электроды ОК 92.18, МНЧ-2, некоторые модификации которых в особых случаях позволяют обойтись без прогрева металла. Выглядит сварной шов всегда гладко и ровно – внешне его ход напоминает проход аналогичного шва по стали.

Наиболее востребованными считаются электроды с диаметром стержня в 3 мм. На рынке сварочных принадлежностей и компонентов часто попадаются изделия под брендами ESAB, «Монолит», Castolin Eutectic, Sabaros, большинство из них — импортные. Потребитель в некоторых случаях пользуется изделиями малоизвестных китайских производителей, в которых быстро разочаровывается, т. к. качество этих импортных изделий низкое, и образуется либо перерасход по электродам, либо показатели полученных швов настолько сомнительные, что применять их в ответственных конструкциях с высокой нагрузкой недопустимо.

Распространены следующие марки и модели электродов:

• ОК 92.18 от шведской компании ESAB;
• Ficast NiFe K от немецкой фирмы Kjellberg;
• ZELLER 855 (немецкие) – самые дорогие.

Некоторые марки выделены в отдельный перечень.

• ЦЧ-4 – используются для сварки с подогревом и без него. С их помощью может быть наплавлен серый и ковкий сплав. Исправление потрескавшейся поверхности с их использованием производится послойно, в несколько этапов. Детали разогревают перед сваркой до 625 градусов. Сварив, эти детали медленно остужают – возможно, в условиях печи, которая остывает постепенно из-за своих габаритов. Используя холодное сваривание, выполняют последовательное соединение прерывистыми участками по 40 мм. Между проходами производят перерывы – пока шов не остынет до всего лишь 70 градусов. Используется постоянное сварочное электрическое напряжение с обратной полюсовкой. В зависимости от диаметра электродов сварочный ток колеблется от 90 до 160 ампер (электроды от 3 до 4 мм, поперечный размер стержня).

• МНЧ-2 используются для холодной сварки разных видов чугуна. Они применяются для исправления повреждений и «непровара» в значительно нагруженных стыках и переходах. С помощью электродов МНЯ-2 наплав легко обрабатывается механически. Наплавление производится в несколько проходов с небольшими перерывами, при которых предыдущий «провар» остывает до 60 градусов. Если нарушить этот алгоритм, то шов удастся низкокачественным. Эти изделия применяют в работе постоянное сварочное напряжение с обратной переполюсовкой, сварочный ток для электродов от 3 до 4 мм колеблется от 60 до 180 А, т. е. разница в ампераже образует трёхкратный разброс.

• ОЗЧ-6 применяются для сварки без предпрогрева и наплавления слоёв из ковкого и серого сплавов. Эта наплавка придаёт шву повышенную стойкость к истиранию, износу. Свариваются детали последовательными прерывистыми линиями в среднем по 4,5 см, при этом каждый предыдущий шов охлаждают до 90 градусов. Возможно, потребуется проковка получившихся стыков. Сварочное напряжение – постоянное, с обратной полярностью. В зависимости от диаметра (2,5… 4 мм) сварочный ампераж устанавливается от 70 до 190 А.

• ОЗЖН-1 используются для холодной сварки серого чугуна повышенной прочности. Применяются для устранения больших повреждений. Электроды эти подходят для сварки всех видов швов (по расположению), кроме потолочных. Сваривание деталей производится последовательными наложениями в 45 мм. Потребуются остужения полученных стыков до 90 градусов и проковки периодического характера. Сварочное напряжение – постоянное, с обратной полярностью. Ампераж колеблется от 70 до 190 А – в зависимости от разницы в диаметре электрода применяются изделия со стержнем на 2,5… 4 мм.

При невозможности угадать сплав чугуна используются отечественные ЦЧ-4 или зарубежные – UTPA68HH. Они подходят в т. ч. и для сварки меди и нержавейки. ВЧ варится в основном изделиями ОЗЖН-1. Расстояние между деталью и электродом не должно превышать 3 мм. Для деталей с тонкими стенками нужно выбрать электроды в 2,5 мм и ниже.

Для сваривания подходит обычный инвертор типа «Ресанты» или иной похожий аналог, чей сварочный ток (максимальный) подбирается до 300 А – с запасом, чтобы от долгой работы не сгорел силовой инвертор.