Как заварить чугун обычным электродом в домашних условиях

Сварка чугуна электродом

Прочный и надежный — чугун является одним из самых распространенных материалов, используемых в быту и промышленности. У него есть свои неоспоримые преимущества: он служит долго, стоит относительно недорого, легко поддается сварке, со временем не теряет своих эксплуатационных характеристик. Когда может понадобиться сварка чугуна электродом? Если, например, прохудился шов в радиаторе отопления, его требуется залатать, или к батареям требуется приварить еще несколько отсеков.

Чугун — виды, применение

Чугуном называется своего рода смесь из железа и углерода. Материал твердый и износостойкий, но, парадокс, довольно хрупкий, если неправильно с ним обращаться. Вот почему сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором, должна производиться только после тщательной подготовки (об этом будет сказано чуть ниже).

В мире чугун известен давно — считается, что он появился в 6 веке до нашей эры.

Средняя температура плавления составляет более 1000 градусов по Цельсию. Работать с материалом можно при нагреве до 600 градусов.

По видам чугунный металл делят на следующие категории:

• белый;
• половинчатый;
• серый;
• высокопрочный;
• ковкий.

С течением времени чугун не теряет своей актуальности, его используют в разных сферах жизнедеятельности человека. Применяют материал для следующих целей и задач:

• ковки оградок;
• производства станков;
• выпуска сковородок для домашнего хозяйства;
• изготовления радиаторов отопления, труб, сантехнических соединений;
• создания ванн;
• в автомобилестроении — для выпуска коленчатых валов, цилиндров, двигателей и прочего.

Это — лишь малая часть задач, с которыми успешно справляется обыкновенный чугун. Важная особенность заключается и в том, что наплавка чугуна электродами осуществима в домашних условиях без помощи профессионального сварщика.

Виды сварки

Чтобы знать, как заварить чугун обычным электродом, важно разбираться в видах сварки вообще. Они подразделяются на:

• горячую;
• полугорячую;
• холодную.

Горячая действительно является таковой, происходит при температуре от 600 до 700 градусов по Цельсию. Нагревают металл в промышленных печах, которые считаются сверхмощным оборудованием. Чугун становится подвижным, как пластилин, с ним удобно работать. В процессе на изделии не появляются трещины или поры, которые препятствуют нормальной работе в дальнейшем.

Эксперты называют этот способ сварки максимально идеальным для чугуна. Естественно, на вопрос: можно ли варить чугун обычными электродами дома методом горячей сварки, ответ будет отрицательным. Создание такой колоссальной температуры в квартире или гараже, например, опасно для жизни и здоровья.

Полугорячая сварка тоже невозможна в домашних условиях. Она осуществляется при температуре в 300-400 градусов по Цельсию. Для нагрева используют специальные фены либо тэны. Данный способ применяют в промышленности. Основное его преимущество — скорейшее остывание в сравнении с горячим методом. Для начинающего мастера полугорячая технология сварки чугуна электродами практически неосуществима.
Холодная сварка подходит для дома. Она происходит при температуре максимум в 80 градусов по Цельсию.

Подготовка к сварке электродами

Чтобы начать сварочный процесс, необходимо произвести тщательную к нему подготовку. В частности:

• произвести ошкуривание поверхности;
• обезжирить части агрегата в обязательном порядке;
• подготовить сварочный аппарат, убедиться в том, что он технически исправен;
• определиться, как именно будет происходить сварка: по шпилькам или многослойно;
• приготовить достаточное число электродов;
• вспомнить правила техники безопасности.

Запрещается начинать работу, если поверхность не зачищена и не ошкурена — это создает вероятность возникновения опасной ситуации: острый элемент в процессе сварки отскочит и нанесет травму мастеру. Простые электроды в данном случае не подойдут. Необходимо приобрести те, что содержат в своем составе хром, медь и никель.

Нельзя начинать работу без теоретической подготовки к процессу. Несоблюдение технологии приведет к тому, что при застывании на материале образуются многочисленные поры и трещины, чугун потеряет свои превосходные эксплуатационные свойства, использовать его в дальнейшем будет просто нецелесообразно.

Особенности сварного процесса

Теперь расскажем: как сваривать чугун электросваркой. Когда мастер убедился в надежности оборудования, он может приступать к процессу. Для этого требуется выбрать, как варить чугун простыми электродами:

• по шпилькам;
• многослойно.

В первом случае мастер сначала устанавливает сами шпильки, а вокруг них образует шов. Опытные сварщики рекомендуют выполнять процедуру в шахматном порядке, чтобы не допустить перегрева материала. Завершают работу соединительным швом — он идет от одной шпильки и ее «окружения» к другой.

Многослойный способ заключается в следующем: создаются фаски, потом наплавляют начальный слой, его проковывают молотком, далее кладут второй слой, опять простукивают и так далее. После остывания шва, его в обязательном порядке ошкуривают, чтобы придать изделию эстетичный вид. Если есть возможность доступа к внутренней части изделия, то начальный слой при многослойном методе кладут с наружной и внутренней сторон. Так соединение становится еще прочней.

В целом, в том, как правильно варить чугун электродами, нет ничего сложного. Главное, соблюдать правила техники безопасности.

Техника безопасности

Еще до того, как варить чугун обычным электродом, важно позаботиться о соблюдении техники безопасности:

• рядом с рабочим местом поставьте огнетушитель;
• убедитесь в исправности сварочного аппарата;
• наденьте на руки специальные защитные перчатки для сварных мероприятий;
• закройте лицо маской или хотя бы очками;
• работайте исключительно в плотной одежде, чтобы частички раскаленного металла не имели возможности соприкоснуться с кожей;
• важно, чтобы в помещение, где производится сварка, всегда поступал свежий воздух;
• если сварку вы производите впервые, разумно пригласить помощника или хотя бы стороннего наблюдателя, чтобы в случае ЧП, было кому прийти на помощь.

Естественно, работать желательно в светлое время суток или хотя бы при достаточном освещении, в абсолютно трезвом и здоровом состоянии.

Заключение

В целом, процесс того, как сварить чугун с металлом электродом, описан выше. Детали и тонкости расскажут опытные сварщики. Не стесняйтесь обратиться к ним за советом. Для работы дома выбирайте холодный метод. Работайте только с проверенным оборудованием, не забывайте про технику безопасности.

Сварка чугуна электродами

Чугун — литьевой материал. Он обладает повышенной твердостью и хрупкостью. Но, несмотря на это, его можно варить. Сварка применяется при устранении брака литья, изготовлении сварно-литых изделий или ремонте чугунных деталей.

И здесь можно сразу ответить на главный вопрос — да, чугун можно варить обычными электродами. В том числе в домашних условиях. Но есть нюансы. И для получения прочного, надежного шва важно выбрать наиболее подходящий способ сварки, правильно подготовить материал и строго придерживаться технологии.

Чугун: особенности материала и работы с ним

Чугун делят на белый и серый. Первый варить невозможно, он поддается только шлифовке. Второй – можно, но при этом важно учитывать его высокую текучесть, скорость охлаждения и другие особенности. Так:

• При усадке шва могут образоваться трещины. Чугун хрупкий, и это нужно учитывать, так как во время варки происходит его интенсивная закалка.
• В месте варки могут образоваться поры. Это происходит из-за выделения в процессе сваривания окиси углерода, которая не всегда полностью выводится из материала.
• В месте обработки может образоваться белый хрупкий чугун. Он не подлежит дальнейшей обработке и появляется из-за неправильного охлаждения.
• Шов может быть ненадежным. Это возможно из-за образования в процессе варки тугоплавких оксидов, из-за которых формируются непроваренные участки.

Помимо серого, есть другие виды чугуна, которые можно сварить обычными электродами. Например, ковкий, высокопрочный и половинчатый. Сваривание каждого из них осуществляется по отдельной технологии, требует особого подхода. А еще нужно быть готовым к тому, что структуры исходного материала (вне зависимости от его вида) и шва будут сильно различаться.

Правила подготовки детали

Правильная подготовка материала — основа качественного шва. Перед началом работы нужно выполнить следующее:

• Тщательно зачистить. Для этого можно использовать болгарку с лепестковым кругом, металлическую щетку или наждачку. Пескоструйка тоже подойдет.
• Высверлить все дефектные участки (с вырубкой до чистого металла).
• Выполнить разделку кромок. Важно, чтобы на рабочих поверхностях не было острых углов. Это позволит избежать их перекалки и обеспечит равномерное нагревание.
• Обезжирить или обжечь горелкой, чтобы очистить поверхности от любых загрязнений.
• Обработать все трещины. Обработать их важно на всей глубине, чтобы обеспечить достаточную проварку. Длина разделки с каждой стороны должна быть на пять-шесть мм больше самой трещины. Концы трещин вырезать и закруглить (или засверлить).

Отдельная подготовительная мера при работе с тонкими чугунными деталями — подкладка из графита. Она нужна для предупреждения вытекания расплавленного материала, что поможет сохранить первоначальную форму детали и поддержать нагретый участок.

Использование специальных электродов

Сварка чугуна обычными стальными электродами возможна. Но она не обеспечит хорошего качества шва. Но если это единственный доступный в финансовом плане вариант, можно дополнить его специальными прутками ЦЧ-4. Они предназначены для наплавки первых плакирующих слоев, а далее можно работать обычными стальными расходниками. ЦЧ-4 можно использовать при работе холодным и горячим методом. Они также подойдут для соединения чугуна и стали.

Также перед тем, как варить чугун обычными электродами, стоит учесть, что околошовная зона у границы сплавления будет хрупкой. Высока вероятность появления на ней трещин и дальнейшего отслаивания наплавленного слоя от основного материала. Чтобы не допустить этого, при сваривании используются специальные стальные шпильки.

Есть специальные чугунные электроды, предназначенные для устранения дефектов литья. Это литые круглые прутки с разными покрытиями. Они больше подходят для полугорячего метода сваривания, на постоянном токе.

Если отмести стальные расходники, электроды нужно правильно подобрать под вид чугуна и способ сварки. Так, если планируется горячая ручная дуговая электросварка, вот какие расходники можно использовать для сваривания разных видов чугуна:

• ковкий — плавящиеся и угольные электроды (марки ОЗЧ-2, ОЗЧ-6, МНЧ-2,ЦЧ-4);
• серый — ОЗЖН-1, ОЗЖН-2, МНЧ-2, ОЗЧ-2, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6;
• высокопрочный — ОЗЖН, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2.

Если нужно заварить чугун холодным методом, подойдут обычные электроды, содержащие никель и медь (или один из этих металлов). Это расходники с медным стержнем и железным порошком в составе обмазки (ОЗЧ-2,ЗЧ-6), никелевые и железно-никелевые (ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1), а также железно-медно-никелевые (МНЧ-1).

Процесс сварки

Последовательность действий зависит от того, какой метод выбрал мастер. Так как в домашних условиях мастера часто варят по-холодному, ниже будут описаны рекомендации относительно этого метода.

Если производится сваривание по шпилькам, последовательность работ будет следующая:

• расположить в скошенных кромках в шахматном порядке;
• обварить выступающие части шпилек по периметру, заполняя шов (варить вразброс, чтобы не допустить перегрева);
• вокруг мест сварки наложить кольцевые швы.

Чтобы предотвратить перегрев, также можно варить с перерывами и следить, чтобы поверхность детали не нагревалась выше 80 градусов. Все стальные шпильки должны по итогу работы скрыться под наплавами. И тогда можно делать завершающий шов, который соединит все наплавы вокруг них под собой.

Если используется многослойный метод, обязательно проверяются фаски: на них не должно быть острых выступающих участков. Первый шов наплавляют от одного края к другому. Не давая ему остыть, аккуратно проковывают молотком. Далее деталь переворачивают, если ее размеры и конструкция это позволяют, и формируют такой же шов с тыла. Но без проковки. И так пока не будет закрыт весь дефект

Работая этими методами, важно соблюдать правила:

• работать с обратной полярностью подключения;
• выставлять сварочный аппарат на минимальную мощность;
• не делать непрерывных швов длиннее пяти см;
• как можно чащ делать перерывы, чтобы не допустить перегрева;
• обязательно проковать первый и последний слои, но с минимальным усилием.

Способы варки чугуна

Самые распространенные методы — по горячему и по-холодному. Первый применяют только в промышленных условиях, так как материал нужно нагреть до высокой температуры. Второй подходит для домашнего условия и выполняется с применением специальных электродов.

Горячий способ с предварительным подогревом

Сложный и трудоемкий, он применяется только на производствах, где работают с крупными изделиями со сложной конструкцией. На них воздействуют высокими температурами (до 700 градусов), при которых чугун становится мягким и пластичным. В таком виде с ним просто работать: к нему можно приварить другую деталь, заварить трещину и т.д. Далее проводится медленное охлаждение. Результат — швы без пор, трещин и других дефектов.

Холодный способ без подогрева

Подходит для применения в домашних условиях. Позволяет заварить чугун обычными электродами. При нем шов накладывают маленькими участками, по 3 — 5 см (но не больше). В перерывах этим участкам дают остыть до 50 — 60 градусов, чтобы не перегреть материал и не допустить появления трещин. Процесс осуществляется под постоянным током, электрод должен двигаться не по прямой линии, а зигзагами. Или по кругу.

Ошибки, которые часто допускают при сварке чугуна

Неправильный выбор электродов и несоблюдение режима сварки — одни из самых распространенных ошибок при работе с чугунными деталями. Также важно уделить внимание условиям, в которых хранятся электроды: это обязательно должно быть сухое место. Отсыревшие расходники можно просушить в духовке при температуре 250 градусов.

Если выбрать для конкретного вида чугуна соответствующую технологию, точно соблюдать все ее требования и правильно подготовить материал, с высокой вероятностью получится надежное, долговечное соединение.

Как варить чугун – простые и надежные способы

Несмотря на специфичность процесса, сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором вполне реальна. Этим способом исправляют литейные дефекты, ремонтируют изношенные или разрушенные части машин, соединяют чугунные со стальными деталями.

Особенности сварки чугуна.

Данный материал представляет собой соединение железа(F), углерода (C) и примесей: кремния (Si), марганца (Mn), фосфора (P), серы (S) и др.

В обозначении маркировки: первые цифры – предел прочности при растяжении в кг/мм2, а вторые – при сером чугуне, предел прочности при изгибе, при ковком и высокопрочном, относительное удлинение в %.

Отжигом при высокой температуре – 1000º C, за счет графитизации, белый превращается в ковкий чугун.
Для повышения износостойкости добавляется хром (Cr), никель (Ni), вольфрам (W) и др. Такой металл называется легированным.

Для легированных марок – буквы указывают легирующие элементы, а цифры, их среднее процентное содержание. Например: ЧН19Х3 – чугун, содержащий 19% никеля и 3% хрома. Если присутствует шаровая форма графита в конце маркировки ставится буква Ш.

Из-за повышенной хрупкости и твердости, процесс усложняется. Но сварка чугуна электродом в домашних мастерских возможна при определенных условиях. Соблюдая технологию и, обладая некоторыми навыками, можно добиться качественного результата, при этом структура шва будет сильно различаться от структуры основного материала.

Возникающие затруднения

Сложность сварки чугуна электродом в домашних условиях состоит в том, что шов может получиться низкого качества из-за:

1. Во время сварки происходит интенсивная закалка металла. Поскольку чугун с низкой пластичностью, это приводит к его хрупкости. В результате в процессе усадки шва, образуются трещины.
2. При выгорании углерода активно выделяется окись углерода, которая не всегда полностью выводится из металла. Это приводит к тому, что на месте заварки образуются поры.
3. В зоне сварки при неправильном охлаждении металл может отбеливаться. На поверхности появляется слой белого хрупкого чугуна, который не подлежит обработке.
4. Из-за окисления кремния, при работе образуются тугоплавкие оксиды, которые трудно прожечь. В этом случае возникают непровары, снижающие надежность шва.

Чтобы не допустить брака, необходимо точно соблюдать технологию. О некоторых тонкостях сварочного процесса можно прочитать на сайте mrmetall.ru.

Предварительная подготовка изделий

В домашних условиях сварку чугуна начинают с правильной подготовки узлов и деталей к сварочному процессу:

• зачистить и разделать свариваемые кромки;
• фрезеровать или высверлить дефектные участки по краям с вырубкой до чистого металла;
• очистить, обезжирить, высушить рабочие поверхности.

Для предотвращения перекалки материала свариваемые кромки зубилом или наждачным кругом разделывают под углом 45º. Это способствует равномерному нагреванию рабочей поверхности.

Обезжиривают бензином, ацетоном или другими органическими растворителями, а сильно загрязненные места обжигают пламенем горелки.
Трещины необходимо обработать – на всю глубину трещины для достаточной проварки металла. Длина разделки должна быть на 5-6мм длиннее дефектного участка с обеих сторон. Концы трещин засверлить или их вырезать и закруглить.

Для тонкостенных деталей укладываются графитовые подкладки для предупреждения вытекания расплавленного металла. Это поддерживает нагретую зону и сохраняет форму детали.

Сварочные аппараты

Назначение прибора – путем понижения напряжения электрического тока сети, увеличение его силы до величины, необходимой для сварки. Процесс осуществляется с помощью сварочных аппаратов: трансформаторов, выпрямителей, инверторов.

В зависимости от процесса аппараты для сварки бывают:

• ручной дуговой MMA;
• полуавтоматической MIG-MAG;
• аргонодуговой TIG;
• точечной;
• плазменной;
• газовой.

Сварка чугуна обычным электродом лучше всего осуществляется инвертором, который имеет преимущество перед аппаратами другого типа:

• стабильность тока при колебаниях напряжения в сети;
• плавная регулировка режима работы,
• при продолжительной работе на максимальном режиме – автоматическое отключение;
• защита от перегрева, изменения сетевых параметров тока;
• микропроцессорное управление и программирование технологических процессов сварки;
• стабилизация и поддержание параметров дуги на одном уровне при внешнем воздействии;
• сварка покрытыми электродами любых марок на постоянном и переменном токе;
• качественное формирование шва;
• сварка металлов даже с ограниченной свариваемостью.

Бытовой инвертор – компактный и легкий прибор. Однако, он не приспособлен для продолжительной работы и имеет небольшую производительность.

Технология сварки инвертором

После подготовки изделия, как сварить чугун обычным электродом, чтобы шов получился без изъянов. Прежде всего, надо правильно выбрать тип электрода и технологию выполнения работ.

В основном сварку чугунов проводят тремя методами:

• горячий – перед сваркой детали нагревают до 600º-650º;
• полугорячий – нагрев до 300º-350º;
• холодный – без подогрева изделий.

Горячий способ – трудоемкий и сложный процесс. Применяется на производстве для работы с крупными и сложными заготовками.

Вначале вся поверхность детали хорошо прогревается во избежание перепада температур. На производстве чугунные изделия нагревают с помощью горна, индукционной печи или в яме, выложенной огнеупорным кирпичом.

Чугун начинает плавиться при температуре 750º, поэтому нагрев не должен превышать 600º-700º. Нагревание проводится со скоростью 150º в час. Чугун становится как пластилин и с ним легко работать.

После окончания сварки, заготовку необходимо медленно охладить. Для этого детали засыпают песком, укрывают асбестовым покрывалом или нагревают, постепенно понижая температуру.

При таком способе трещин и пор практически не образуется, швы получаются без дефектов.

Полугорячий метод аналогичен горячему, но предварительный нагрев понижает скорость остывания после сварки. Отбеливание металла в меньшей степени, а значит уменьшается риск возникновения трещин.

Как варить чугун электросваркой в домашних условиях холодным способом

Для небольших повреждений, мелких дефектов ненагруженных деталей, когда к качеству соединения не предъявляются особые требования, данная технология вполне подходящая.

При холодном способе нельзя повышать температуру в зоне сварки. Для этого шов накладывают небольшими частями длиной 30-50мм. с перерывами для охлаждения до 50º-60º. Таким образом, риск появления трещин минимальный.

Чтобы не допустить перегрева, процесс проводят при постоянном токе, а электрод подключают к плюсу инвертора (обратная полярность).
С этой же целью при работе сварщик двигает электродом не по прямой, а зигзагами или по кругу.

Необходимо контролировать скорость движения электрода. При слишком большой скорости могут образовываться непровары. При недостаточной – возможен перегрев и прожог свариваемого металла, особенно тонкого.

Многослойная сварка по технологии отжигающих валиков

Данный способ применяют для заварки трещин в тонкостенных деталях – толщина до 8мм. Валики накладываются в определенной последовательности, при которой каждый последующий воздействует термически на предыдущий, уменьшая его твердость.

Вдоль трещины под углом 45º производят V-образную разделку кромок. Сначала на одну, затем на другую кромку вразброс наваривают подготовительные, а на них отжигающие валики участками длиной по 40-50мм.

При переходе к другому участку, дают охладиться зоне заварки до 50º-60º и проковывают легкими ударами молотка, сбивая окалину. Благодаря этому, подготовительные валики больше прогреваются и после медленнее остывают. В закаленной части шва происходит частичный отпуск и нормализация.

Когда валики наложены по обе стороны трещины, наваривают заключительный соединительный слой такими же отдельными участками. Края последнего слоя должны отстоять на 3-4мм от ближайших границ проплавления.

Метод сварки с применением шпилек

Зона сплавления – самое уязвимое место соединения из-за отслаивания металла шва. Чтобы ее разгрузить при охлаждении и усадке, используют стальные шпильки (завертыши).

При толщине заготовки 6мм, кромки трещины срезают под углом 45º.

Шпильки плотно вкручивают в приготовленные резьбовые отверстия в шахматном порядке. Выступающая часть завертыша наваривается по контуру. Затем сваривается со всей массой шва способом наложения отжигающих валиков.

При нагрузке на соединение, ее большая часть передается на металл со шпильками, а не на сварной шов, что делает его более долговечным.

Работа инвертором в импульсном режиме

В домашних условиях сварка чугуна электродом с помощью инвертора импульсами используется для сварки тонких деталей, соединения между собой разнородных металлов.

Суть технологии в том, что на основной сварочный ток накладываются дополнительные импульсы тока большой силы в течение короткого промежутка времени. Соотношение длительности и величины импульсов и пауз между ними регулируется автоматически настройкой аппарата.

• улучшается качество и прочность соединения;
• контроль дуги и управление процессом;
• снижается доля прожигания металла;
• повышается эффективность сварки;
• шов образуется ровными каплями расплава и будет выглядеть аккуратно.

Импульс обеспечивает расплав электродного металла и тепловую инерцию ванны. Во время паузы металл в сварочной ванне остужается и частично кристаллизуется. Чередование импульс/пауза облегчает работу сварщика, позволяя обойтись без сложных действий электродом.

Метод не рекомендуется применять для деталей, работающих при тряске, вибрации, ударах.

Подбор электродов

Из-за своего физико-химического состава, чугун имеет свои качества, которые учитываются при выборе электродов.

Электрод состоит из внутреннего стержня и внешней обмазки. Должна быть полная совместимость материалов, например, чугунный электрод не может варить медь. Покрытие при нагревании выделяет газ, который защищает от окисления жидкий металл в ванне.

Сила тока указана для заварки в нижнем положении. Для сварки, например вертикальных труб, этот показатель уменьшают на 15-25А.

Медно-никелевые электроды (медь 30%, никель 65%) применяются, когда соединению не требуется большой прочности. Плотность шва удовлетворительная, но хорошо обрабатывается резкой.

Можно ли варить чугун простыми стальными электродами?

Да, но шов получится невысокого качества, т.к. сталь плохо сцепляется с чугуном.

При заварке медными электродами сварной шов – плотный, но недостаточно прочный.

Когда к конструкции предъявляются повышенные требования, используют марки УОНИ 13/55, МР-3С и подобные, для углеродистых и низколегированных сталей. Бренд ESAB – ОК 61.30, ОК – 63.35 и российские аналоги ЦЛ-11, ОЗЛ-8 и др.
используются для сварки нержавейки.

Хранить электроды в сухом месте. Если они отсырели, необходимо их просушить при 250º – можно в духовом шкафу.

Ассортимент расходников большой и, чтобы выбрать правильно, надо читать сведения, указанные на упаковке.

Преимущества и недостатки ручной сварки чугуна

Любой процесс имеет свои положительные и отрицательные стороны. Главное, чтобы в данной технологии преобладали преимущества.

Как видно, плюсов больше, поэтому ручная сварка инвертором популярна среди домашних мастеров, в небольших мастерских самозанятых. Заглянув на сайт mrmetall.ru можно узнать еще больше подробностей о сварке чугуна.

Техника безопасности

Перед тем как варить чугун электросваркой в домашних условиях, необходимо принять меры по безопасности:

• около рабочего места обязательно – огнетушитель;
• инвентарь должен быть в исправности;
• руки защищаются перчатками для сварных работ (крагами);
• сварку проводить в маске или со щитком;
• работать в защитной спецодежде;
• обеспечить достаточную освещенность рабочего места и приток свежего воздуха;
• начинающему мастеру лучше пригласить помощника на случай непредвиденной ситуации.

Надо серьезно относиться к правилам безопасности труда, чтобы не навредить себе и окружающим.

Можно вполне успешно осуществить сварку в домашних условиях. Для этого надо выбрать подходящие электроды, правильно настроить инвертор, следовать технологии. Желательно потренироваться в наложении шва на каком-либо аналогичном материале, прежде чем начинать работу с деталью.

Сварка, наплавка и заварка чугунных изделий электродами

Сварка, наплавка и заварка чугунных изделий – распространённый способ восстановления габаритных деталей, изношенных вследствие интенсивной эксплуатации. Проблема в том, что данный сплав сваривается плохо, поэтому при несоблюдении технологии в готовых деталях часто наблюдаются трещины.

Как заварить чугун или наплавить чугун электродом? Прежде чем приступить к работам, необходимо решить четыре ключевых вопроса:

1. Определить тип сплава.
2. Тщательно очистить отливку.
3. Установить температуру предварительного нагрева изделия.
4. Выбрать метод сварки или наплавки.

Зачем нужно знать тип чугуна

В практике используются следующие типы чугуна: Белый, серый, ковкий и высокопрочный (последний – в специальных применениях). Свариваемость каждого из этих видов различна.

Как известно, чугун является сплавом железа с углеродом, причём процентное содержание последнего не может быть менее 2…4%. Это придаёт чугуну высокую твёрдость, но и пониженную пластичность. Во время сварки перемежающиеся циклы нагрева и охлаждения вызывают расширение и сжатие металла. Однако чугуны при этом не растягиваются, и не деформируются, а трескаются. Условия такого растрескивания определяются типом чугуна.

Белый чугун. Удерживает углерод в форме карбида железа (цементита), не выделяя его в виде графита. Кристаллическая микроструктура цементита очень твердая и хрупкая, поэтому белый чугун сварке не поддаётся – растрескивание отливки неизбежно при любом нарастании/падении температуры. Единственный способ избежать трещинообразования – подвергнуть сплав длительному отжигу при 900…10500С, в результате чего он преобразуется в ковкий чугун.

Ковкий чугун. Обладает наименьшей хрупкостью, поскольку имеет сфероидальную углеродную микроструктуру.
Серый чугун. Углерод, содержащийся в сплаве, во время литья осаждается в графитовые чешуйки перлитной или ферритной кристаллической матрицы. По пластичности и свариваемости занимает промежуточное положение между ковким и белым чугуном, однако чешуйки графита в сером чугуне могут попасть в сварочную ванну и вызвать охрупчивание металла сварного шва.

Наиболее доступный способ определения типа чугуна – проверить цвет металла на изломе. Белый чугун будет более светлым, из-за повышенного содержания цементита. Впрочем, примерно так же выглядит и ковкий чугун. Поэтому лучше воспользоваться так называемым искровым тестом, который не предусматривает разрушения отливки.

Сущность испытания на искру заключается в том, что кромку изделия, подлежащего сварке или наварке, прикладывают к вращающемуся шлифовальному кругу. При контакте металла с поверхностью инструмента будут образовываться искры. Их цвет, вид и форма позволяет установить, к какому типу чугуна относится изделие. Шлифовку следует производить так, чтобы искровой поток отбрасывался горизонтально и на достаточно тёмный фон.

Для чугунов цвет искр всегда находится в диапазоне от красноватого до соломенно-жёлтого. Искры – очень тонкие и короткие, причём начинаются у шлифовального круга и не разветвляются.

Испытание на искру позволяет не только отличить чугун от, например, стали, но и установитьти п сплава. При одинаковой скорости вращения шлифовального круга и усилии прижима искровой поток от детали, изготовленной из ковкого чугуна, всегда будет длиннее, чем из серого. Причём ширина потока будет меньше, а наиболее мелкие искры окажутся вблизи периферии круга. При тех же условиях испытаний длина и объем искрового потока от белого чугуна будут меньше, чем для серого чугуна.

Простым методом проверки готовности поверхности к сварке чугуна электродами является пробное нанесение сварного шва на металл — при наличии каких-либо примесей шов будет пористым. Такую поверхностный слой необходимо удалить, повторяя процесс до тех пор, пока пористость не исчезнет.

Тепловые процессы при сварке

Сварка чугуна электродом включает три этапа:

• Предварительный нагрев;
• Собственно сварка (или заварка) при минимально необходимом количестве вводимой тепловой энергии;
• Медленное охлаждение.

Обязательность теплового контроля заключается в ограничении теплового расширения. Соответствующее напряжение не возникнет, когда весь объект нагревается и расширяется с одинаковой скоростью, однако оно будет накапливаться при локализации тепла в относительно небольшой зоне термического влияния.

Предварительный подогрев уменьшает температурный градиент между основным телом отливки и её поверхностью, сводя к минимуму растягивающие напряжения, вызванные сваркой. Для сварки чугуна наилучшей стратегией является минимизация подвода тепла — выбор низкотемпературного процесса сварки и сварочных электродов, имеющих низкую температуру плавления.

Важно управлять также и скоростью охлаждения, которая оказывает непосредственное влияние на напряжения, возникающие в сварном шве. Быстрое охлаждение вызывает усадку, в результате чего сварные швы становятся хрупкими и легко растрескиваются. Этого можно избежать, если перед сваркой применить предварительный нагрев металла.

Способы сварки чугуна электродами

Чаще используют дуговую и кислородно-ацетиленовую сварку, а также пайку.
При сварке чугуна электродом используется расходный материал, покрытый флюсом. Выбор электрода определяется областью применения и объёмом последующей механической обработки.

Для сварки чугуна применяют следующие типы электродов:

• Чугунные/стальные, покрытые флюсом;
• Из медных сплавов;
• Из никелевых и железно-никелевых сплавов.

Наилучшее качество сварного шва обеспечивают электроды из сплавов железа с никелем: Шов обладает высокой прочностью и имеет низкий коэффициент теплового расширения. Это снижает сварочные напряжения и повышает устойчивость чугуна от растрескивания. Рекомендуется использовать минимальные значения силы тока.

Наличие этапа предварительного нагрева зависит от материала электрода. Перед сваркой чугунными или медными электродами свариваемые/завариваемые изделия нагревают до температуры не менее 130…150 °С, в то время, как никелевые электроды можно использовать без предварительного нагрева заготовок.

Для кислородно-ацетиленовой сварки чугуна подходят только чугунные и медно-цинковые электроды. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не окислить чугун во время сварки ацетиленом, так как это вызывает потерю кремния и образование в сварном шве белого чугуна. Электрод следует погружать непосредственно в ванну с расплавом, а не расплавлять в пламени – это сводит к минимуму возникающие температурные градиенты.

Сварка пайкой является распространённым методом соединения чугунных деталей из-за минимального теплового воздействия на основной металл. Флюс, имеющийся на электроде, из-за более низкой температуры плавления (в сравнении с чугуном) не вступает в термохимические реакции с чугуном, а просто откладывается на поверхности, предотвращая оксидообразование.

Чистота поверхности такого соединения зависит от качества флюса, смачивающего поверхность основного металла. Это позволяет наполнителю течь по соединяемым деталям, очищая их от оксидов, что способствует более плотному сцеплению.

Номенклатура и марки сварочных электродов отечественного производства, предназначенных для работ с чугунными изделиями, регламентируется техническими требованиями ГОСТ 30430-96. Выбор электродов для сварки чугуна можно производить по данным следующей таблицы:

Вид чугуна	Марка электрода	Сила тока, А	Диаметр электрода мм
Серый чугун	Чугунный ЭЧ-1;2	1100. 1400	12-16
Серый чугун	Стальной ЦЧ-5	110. 240	3. 6
Ковкий чугун	Чугунный ЭВЧ-1	400. 1300	8. 14
Любой	Медно-никелевый МНЧ-2	100. 130	3. 4
Для заварки и наплавки	Железно-никелевый ОЗЖН-1	60. 90	3. 5
Для заварки и наплавки деталей , работающих при ударной нагрузке	Никелевый ОЗЧ-4	70. 190	3..5

Все электроды рассчитаны на работу с постоянным током обратной полярности. Их ограничениями считаются:

• Необходимость в строгом соблюдении тепловых режимов сварки;
• Повышенные требования к качеству очистки поверхности;
• Чувствительность к направлению формирования сварного шва;
• Необходимость в медленном охлаждении готовой детали или соединения.

В последнем случае приходится использовать специальные теплоизолирующие материалы, замедляющие охлаждение, или применять периодическое прогревание сварного шва. Это увеличивает трудоёмкость работ.