Сварка чугуна электродами

Популярность чугуна очень велика. Но именно по этой причине постоянно приходится заниматься его сваркой электродами. Существует ряд тонкостей и нюансов, от которых зависит качество выполнения этой процедуры.

Разговор про сварку чугуна электродами стоит начать с характеристики этого материала. От стали он отличается содержанием большого количества углерода. Такая добавка позволяет существенно увеличить твердость материала, однако его однородность оказывается под вопросом. Чугун не просто порист – включения углерода нарушают нормальную кристаллическую решетку. Точки такого нарушения подвержены образованию сильных механических напряжений, и потому плохо поддаются свариванию.

Чтобы хотя бы отчасти решить эту проблему, нужно применять тщательно подбираемые присадки. Стоит учесть, что существует большое количество марок чугуна. Не на все из них даже есть проработанная сварочная документация. Опытным сварщикам обычно удается подобрать оптимальные электроды и режимы, ориентируясь на цвет излома, его механическое состояние. А вот в домашних условиях сварка чугунных изделий является подобием лотереи.

В подавляющем большинстве случаев чугун сваривают при предварительном разогреве. Именно работа в горячем состоянии наиболее эффективна и дает качественный результат в сравнительно короткий срок. Штатная технология подразумевает нагрев до 600-650 градусов. При полугорячей методике металл согревают только до 300-350 градусов Цельсия. Иногда практикуют и так называемый холодный режим, который вовсе исключает предварительный нагрев.

«Холодная» методика редко позволяет добиться хорошего результата. Однако ее все равно используют довольно широко. Подобное решение привлекательно для начинающих сварщиков из-за простоты и легкости процедур. Для работы применяют электроды особого ряда, содержащие заметное количество никеля либо меди. Иногда используют даже электроды, в которых есть обе такие добавки.

Марки сварочных электродов говорят о трех важнейших вещах:

• химический состав;
• целевое применение;
• серия продукта.

Когда изделие обозначено как МНЧ-2, можно не сомневаться, что это медно-никелевый (МН) электрод 2-й марки. Подобная серия содержит и ряд аналогичных изделий. Однако их состав может заметно отличаться. Маркировка может быть, впрочем, куда изощреннее.

Рассмотрим модель Э46-ЛЭЗС-УД-Е431 (3) РЦ13. Символы Э46 показывают, что сопротивление разрыву составляет 46 кг на 1 мм2. Вторая составляющая марки сокращенно показывает бренд производителя. Последние цифры в маркировке обозначают диаметр инструмента. Сокращение «УД» говорит о том, что электроды можно использовать для работы с углеродистыми и слаболегированными сталями. А буквы «РЦ» показывают наличие толстого рутилово-целлюлозного покрытия.

Специалисты отмечают, что чугунные коллекторы следует сваривать при помощи ЦЧ-4. Их толщина составляет от 3 до 5 мм. Работа возможна при нижнем расположении деталей. В зависимости от толщины электрода используют силу тока:

• 65-80 А;
• 90-120 А;
• 130-150 А.

Обычным делом для сваривания самых разных чугунных деталей можно считать МНЧ-4. Полученные с использованием такого электрода швы очень хороши. Дополнительно принимают во внимание вариант обмазки и толщину инструмента. Кроме перечисленных марок электродов, могут использоваться и другие приспособления. Горячую сварку чугуна обычно ведут при помощи ЦЧ-4.

Если же металл разогревают слабо, рекомендуют применять ОК 92.18. На такой инструмент разрешается подавать и постоянный и переменный ток. Используя же ЦЧ-4 для холодной сварки чугуна (такое тоже возможно), требуется подавать электричество обратной полярности. Другим важным требованием будет нижнее размещение обрабатываемых деталей. Основная часть сварщиков отдает предпочтение электродам с маркировкой, закрепленной в ГОСТ 2671.

В большинстве таких изделий присутствует меловое покрытие. Однако у ОМЧ-1 и некоторых других разновидностей используют покрытие специального образца. Иногда применяют также:

• электроды на угольной основе;
• УОНИ и АНО (сделанные из стали);
• электроды с чугунным стержнем.

Варить тонкий чугун в холодном состоянии рекомендуется при помощи ОЗЧ-6. Такой инструмент отлично проявляет себя, если детали поставлены вертикально либо находятся в нижнем положении. Для ответственных деталей правильнее использовать МНЧ-2. Этот тип электродов поможет устранить дефекты, появившиеся в ходе отливки металла. Он же применяется и в наплавочных работах.

Можно легко создать прочный и надежный шов. Работа выполняется как в нижнем, так и в вертикальном положении. Некоторые опытные сварщики и вовсе работают в потолочном положении. Специалисты рекомендуют применять токи обратной полярности. Иногда наплавка чугуна без предварительного нагрева производится с помощью ОЗЖН-1.

Данный тип электродов пригоден даже для серьезных работ, когда есть крупные дефекты. Можно будет с их помощью наплавить значительный объем металла. Предпочтительны вертикальное и нижнее расположения деталей. Технологи подчеркивают необходимость использовать постоянный ток с обратной полярностью.

Если возникает необходимость сваривать чугун со сталью, рекомендовано использование ЦЧ-4. Такой электрод применяют и по холодной, и по горячей схеме. Он обеспечивает наплавку 1 или 2-х слоев металла, оперативное устранение дефектов. Оптимальна работа в нижнем положении. Специалисты отмечают, что для ЦЧ-4 идеально подходит ток обратной полярности.

Ficast NiFe K берут, если нужно сваривать деталь из разносортной стали с чугунным изделием. Выбор технологического положения неограничен. Можно получить крепкий шов без трещин и обеспечить легкую обработку. Похожими параметрами отличается и Zeller 855. Эти типы электродов подходят даже для работы с неочищенными изделиями, ржавыми кромками, необязательно удалять и пятна от машинного масла.

Отдельно стоит упомянуть такие популярные иностранные модели, как:

• UTP 86 FN;
• Capilla 41, 43, 44;
• разнообразные угольные электроды от Team Binzel;
• Nickel-333N Unitor;
• Amerarc Ni 99;
• ОК NiFe-Cl-A;
• Oerlikon Monel.

Рассмотрим технологические особенности сварки чугуна электродами.

При работе с чугуном в домашних условиях именно подготовительному этапу стоит уделить максимум внимания. От него зависит, не появятся ли дефекты в дальнейшем. Трещины внутри металла отличаются глубиной и весьма тонкой структурой. Их нужно разделывать как можно глубже. Практикуется разделка в варианте:

• вырубки;
• шлифовальных работ;
• дуговой строжки;
• кислородной подготовки;
• термической резки.

Независимо от конкретного варианта, разделывают трещины на 5-6 мм шире их границ. Выходить на поверхность нужно плавно. Глубина разделки сквозной трещины на 1-2 мм меньше, чем толщина обрабатываемого изделия. Если работают с глухой трещиной, глубина разделки должна быть больше ее нижней точки залегания на те же 1-2 мм.

Разделанные трещины засверливают на концах. Если это почему-либо невозможно, их полностью вырезают, а концы скругляют. На кромках толстых деталей готовят скосы под углом 45 градусов, при этом следят, чтобы сами кромки не имели острых углов. Обязательна очистка поверхности перед началом работы, иначе никакой выбор режимов не поможет. Внимание: если обычные механические и термические способы очистки не помогают, придется использовать газовую горелку.

Горячая сварка чугуна практикуется главным образом в промышленных условиях. Дома почти невозможно прогреть его до 600-650 градусов Цельсия. Проблемы могут возникнуть и с обеспечением пожарной безопасности.

Сварка чугуна инвертором с плавящимся электродом обычно производится в холодном режиме. В этом случае применяют инструмент с содержанием меди либо никеля. При использовании ЦЧ-4 диаметром 3 мм нужно подавать ток на 65-80 А. Если используется электрод сечением 4 мм, силу тока увеличивают до 90-120 А. Пятимиллиметровые инструменты прогревают током от 130 до 150 А. Для ОЗЧ-2 эти показатели составляют соответственно 90-110, 120-140 и 160-190 А.

Разумеется, есть еще целый ряд технологических тонкостей и нюансов. Непрерывный шов можно делать длиной не более 3-5 см. Категорически следует избегать перерывов при работе – их делают только в самых критических случаях. Варить чугун, если не указано другое в конкретном случае, надо только на обратной полярности.

Отдельно стоит рассказать про обработку ковкого чугуна. Его электродуговая сварка возможна различными способами, в том числе с использованием разнообразных электродов. Стальной инструмент можно применять только в том случае, когда потом будет проводиться дополнительный отжиг. Отказ от такой процедуры вызовет избыточную хрупкость шва и сильно ухудшит качество готового изделия. Гораздо практичнее поэтому использовать латунные либо медно-никелевые электроды, снимающие проблему дополнительной обработки.

Довольно широкое распространение получили сварочные инструменты с медным стержнем сечением от 3 до 6 мм. Снаружи используется оборачивание тонкой жестью и нанесение дополнительного покрытия. Периодически применяют даже медные трубки с сердечниками из железа. Если работать правильно и аккуратно, можно сформировать отличные швы такими электродами. Но надо понимать, что есть риск образования пор, особенно на границе чугуна с наплавленным металлом.

Варить чугун на полуавтоматах надо с проволокой марок:

• Св-08ГС;
• Св-08-Г2С;
• Нп-30ГХСА.

Иногда применяют также и порошковую проволоку. Силу тока всегда делают меньше, чем при сварке стали. В околошовной области температура не должна подниматься выше 80 градусов Цельсия. После любого прохода, пока металл не успел остыть, делают «проковку» валика. Шпильки с резьбой можно расставить в шахматном порядке по краям свариваемых деталей.

В следующем видео представлен мастер-класс по сварке чугуна электродами.