Дуговая и газовая сварка чугуна

Чем резать?

Необходимость выполнения подобной процедуры чаще всего связана с демонтажем чугунных труб, батарей отопления и других коммуникаций. На первый взгляд может показаться, что выполнение данной работы не вызовет много труда. Тем не менее в Советском Союзе трубы соединяли добротно, поэтому резать их не так уж и просто.

Горячая сварка чугуна.

Аргонная сварка чугуна позволяет формировать надежные соединения этого вещества со многими другими. Например, это может быть сварка чугуна со сталью или алюминием. В любом случае разобрать заваренную конструкцию не просто.

Тут главное правильно выбрать способ резки. Можно использовать хорошо знакомые инструменты, такие как труборез, зубило, лобзик, газовые резаки и так далее.

Каждый приведенный метод обладает своими достоинствами и недостатками. Например, в некоторых случаях можно спокойно обойтись обычным молотком и зубилом. Особенно если технология сварки чугуна была нарушена и сформированное соединение оказалось слабым.

В других случаях лучше использовать более продуктивные механические, а не ручные, инструменты, для которых электродуговая сварка чугуна – не помеха.

Это интересно: Сварка латуни в домашних условиях — особенности

Подготовка деталей

Прежде чем перейти к сварке, детали необходимом зачистить до блеска. Выполняют это ручными или механическими щетками со стальным ворсом.

Края трещины, либо соединяемых деталей разделывают, снимая фаску под углом 40-45 градусов, на глубину 0,5-0,7 от их толщины. Трещины прорезают на всю глубину, для полного провара.

Соединяемые края не должны быть острыми. Каверны и раковины рассверливают на всю глубину повреждения.

Чтобы предотвратить дальнейшее распространение трещины, ликвидировать места возникновения напряжений поступают следующим образом.

От места, где разлом заканчивается, отступают 6-7 мм, по направлению его развития и сверлят сквозное отверстие. Сверло используют диаметром порядка 4 мм.

Для выявления практически невидимых трещин поможет обычный керосин. Его наносят там, где заметна или предполагается наличие трещины. Обратную сторону покрывают болтушкой из мела и воды. При этом, даже невидимые простым глазом трещины проявляются на меловом слое желтым цветом.

Виды холодной сварки

Применяются следующие виды:

• Точечная. Для соединения алюминиевых и медных проводников, приклеивания медных кончиков на алюминиевые провода.
• Шовная. Для производства тонкостенных сосудов, герметичных емкостей и кожухов оборудования.
• Стыковая. Для соединения проводов или кольцеобразных изделий.
• Тавровая. Для соединения элементов прокатных профилей.
• Сдвиговая. Для соединения труб отопительных или водопроводных контуров, а также компонентов электрораспределительных сетей на железных дорогах.

В зависимости от способа расфасовки различают:

• Жидкая сварка — поставляется в виде двух отдельных компонентов, пластификатора и отвердителя, которые перемешиваются перед применением.
• Пластилинообразной, поставляется в виде бруска, который разминают и перемешивают перед применением.

По целевому назначению различают:

• жидкая сварка для металла служит для склеивания большинства металлов и содержит наполнитель в виде металлической пудры;
• жидкая сварка для ремонта автомобиля, отличается повышенной стойкостью к вибрациям, также имеет в своем составе наполнитель;
• универсальную, соединяющую металлы, дерево или пластик в любом сочетании. Прочность такого соединения будет невысокой;
• для работы в специальных условиях, таких, как подводные, высокотемпературные, в агрессивных средах и т.п.

Термостойкая холодная сварка

Как делать шов?

Процесс сварки чугуна, в связи с его высокой текучестью производится как правило в нижнем положении свариваемых деталей. Исключение — использование специальных электродов.

Поэтому, при необходимости выполнения с нескольких сторон изделие приходится кантовать. Чтобы при этом не происходило разрушение уже выполненного шва, детали помещают в общий каркас, не дающий им сдвигаться.

При значительной толщине изделий, выполнить их соединение либо заварить трещину с одного раза невозможно. В таких случаях первый шов кладут непосредственно по разрезу. Затем, отступив вправо и влево, с промежутком укладывают еще два шва. После чего заполняют расстояние между ними.

Если стык не заполнен операцию повторяют, накладывая еще один слой, и так далее.

Чтобы снизить перегрев деталей, шов по чугуну ведут отдельными отрезками.

Основные техники и разновидности

Использование правильных нержавеющих электродов – основное, но не единственное требование к работе с данным типом стали. Не последнюю роль играют габаритные размеры и толщина заготовки, а также применяемое сварочное оборудование. Рассмотрим основные особенности.

Переменным или постоянным

В технической документации отсутствуют ограничения, связанные с полярностью, потому допустимо применению тока, удобного сварщику. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки.

При постоянном токе практически отсутствуют брызги расплава, что позволяет снизить расход стержней и повысить производительность и качество. Однако аппараты данного типа отличаются высокой стоимостью, что сужает круг их использования.

На крупных предприятиях используют только постоянный тип тока.

Агрегаты обратного вида гораздо дешевле, однако расход электродов, за счет сильного разбрызгивания, будет выше.

Для постоянного тока

Наиболее употребительными являются стержни, которые были рассмотрены выше:

• ОЗЛ-6;
• ЦЛ-11;
• НЖ-13.

Если есть возможность, лучше воспользоваться зарубежными электродами ОК по нержавейке, производства ESAB.

Для переменного тока

Инверторы относятся к бюджетному классу сварочного оборудования. Соответственно, расходные материалы обладают более низким качеством и доступной ценой. К ним относят:

• ЭА-400;
• ОЗЛ-14;
• ЛЭЗ-8;
• ЦТ-50;
• Н-48.

Для нержавеющих сталей и черного металла

Соединение разнородных элементов выполняют специальными переходными электродами с нержавейки на черный металл. Разрешено использовать как стержни с флюсовым покрытием, так и аппараты, функционирующие в среде защитного газа. В качестве расходного материала применяют следующие виды:

1. ОЗЛ-312. Универсальный состав позволяет выполнять работы с заготовками, изготовленными из материалов, не поддающихся идентификации.
2. ЭА-395/9. Применяют для более ответственных узлов из нержавеющей стали.

Какими варить 1 мм?

Тонкие элементы – самый сложный вид, с точки зрения сварочных технологий. Это обусловлено следующими факторами:

Интенсивное тепловое воздействие электрической дуги может разрезать поверхность или привести к нарушению целостности плоскости.
Передвижение короткой дуги необходимо выполнять с особым вниманием – малейшее отклонение руки потушит ее.

Для облегчения процесса опытные специалисты рекомендуют использовать электроды ESAB. Их обозначают аббревиатурой ОК. Лучшим выбором будут ОК 63.34 – он отличается универсальностью работы.

Для тонкостенных конструкций следует отдать предпочтение ОК 63.20.

Можно ли варить сталь?

Прямых запретов на подобную деятельность не существует, однако опытным путем было установлено, что при сварке стали нержавеющими стержнями в зоне вокруг шва начала активно развиваться коррозия. Примечательно, что сам шов абсолютно не страдает.

Это интересно: Объем газового баллона, максимальный объем пропановых бытовых баллонов

Советы

Чтобы правильно применить состав, необходимо выполнить ряд подготовительных процедур. Прежде всего, нужно убрать с поверхности пыль, жирный налет, масляные пятна и другие загрязнения. Это касается и ржавчины, ее тщательным образом счищают, чтобы обеспечить доступ к сцепляемым поверхностям. Только после того, как покрытие будет пригодно к работе, следует приступать к сварке.

Двухкомпонентные составы извлекаются из упаковки и тщательно перемешиваются. Жидкие и твердые композиции должны прийти к состоянию пластичности, за счет чего им можно задавать различную форму. Работы осуществляются только при соблюдении мер безопасности – нужно исключить риск попадания продукции на кожные покровы.

Рекомендуется контролировать толщину слоя нанесенного материала. Первый слой не должен превышать 6 мм. При необходимости накладывается второй слой холодной сварки, но только после того, как окончательно просохнет предыдущий. Эксплуатировать конструкцию по прямому назначению можно будет, когда состав полностью затвердеет.

Многие покупатели задаются вопросом о том, какая холодная сварка лучше. Ответ на подобный вопрос дать сложно, поскольку технические характеристики состава подбираются индивидуально, учитывая целый ряд важных нюансов, которые касаются типа металлических поверхностей, условий эксплуатации и многих других принципиально значимых факторов.

Существует несколько моментов, на которые следует обратить внимание при покупке холодной сварки

• Наличие в композиции добавок и их разновидность. Наполнитель должен соответствовать типу металла, который будет склеиваться при помощи состава, либо иметь прочность не ниже, чем у этого материала.
• Показатели минимальной и максимальной температуры, в диапазоне которой состав сохраняет свои технические показатели. Высокотемпературные составы гораздо прочнее.
• Часто принципиальное значение имеет время застывания сварки. Поэтому правильнее будет приобрести два вида продукта: для оперативного склеивания и стандартного типа. Хотя в большинстве случаев последний вид обеспечивает более надежное и качественное соединение.

Несомненно, продукции присущи некоторые минусы, но при условии грамотного подбора материала можно с легкостью справиться с возникшими неполадками, даже если профессиональный опыт пользователя минимален.

О том, как работает холодная сварка, смотрите в следующем видео.

Технология холодной сварки для металла является широко известным и легким в применении способом соединить две однородные или даже разные по материалу детали. Фактически это склеивание деталей специальным пластичным составом, глубоко проникающим в материал и образующим высокопрочный шов.

При посредстве этой технологии можно сваривать детали из черных и цветных металлов. Метод прекрасно подходит для материалов и изделий, отличающихся склонностью к деформации при нагревании. Кроме того, возможно соединять и разные металлы, такие ка многослойные металлические ленты или алюминиевые проводники, усиленные полосками из меди.

Технология холодной сварки чугуна

Перед началом работ по формированию сварочного шва необходимо тщательно очистить чугунные поверхности. Кроме того, выполняется разделка материала и устранение глубоких трещин. Технология холодной сварки предполагает разогрев чугуна до температур не выше +820…+860°C. Этого недостаточно для сильного расплавления сплава.

Сварку можно проводить только электродами небольшого диаметра. Процесс осуществляется на малом токе. Если в дальнейшем на швы не будет оказываться большая нагрузка, сварку можно проводить стальными электродами. В случаях, когда соединение должно отличаться высокой прочностью, лучше использовать особые медно-никелевые стержни. Допустимо применение электродов, содержащих медь и железо.

Часто при проведении обработки используют особые флюсы и прутки. Под воздействием температуры материалы присадки начинают расплавляться. Капли попадают на хорошо подготовленную поверхность, растекаясь по ней. Это обеспечивает плотное соединение деталей.

Для устранения литейных дефектов в чугунных изделиях часто используют низкотемпературную газовую сварку. В этом случае в качестве присадочного материала применяют толстостенные прутки. Подобный подход помогает устранить имеющиеся недостатки, возникающие в процессе литья.

При сварке рекомендовано применение углекислого лития.

При наличии высокого риска образования оксидов и при обработке старых деталей из чугуна, которых эксплуатировали в неблагоприятных условиях, рекомендовано применение таких флюсов, как:

• кальцинированная сода;
• углекислый литий;
• плавленая бура;
• азотнокислый натрий;
• оксид кобальта;
• фторцирконат калия;
• фтористый натрий и т.д.

Применение флюсов способствует химическому очищению поверхностей от жиров, оксидов и других загрязнений. Это повышает прочность сцепления наплавленного металла с основой, а также защищает поверхность при нагреве от азота и кислорода. В то же время использование флюсов увеличивает жидкотекучесть материала. В этом случае во время сварки заготовок увеличивается прочность швов и снижается риск появления дефектов.

После проведения сварочных работ нельзя осуществлять действия, направленные на ускорение охлаждения поверхности. Быстрое снижение температуры приведет к появлению белого налета вокруг сварной области, а также сделает основу твердой, но хрупкой. Кроме того, не рекомендуется сразу после формирования шва выполнять его зачистку. Это приведет к появлению трещин и других дефектов.

Как правильно заваривать чугун

Особые свойства металла вызывают повышенные требования к осуществлению сварочного процесса. Правильный подход обязывает к проведению тщательной подготовки. Рабочая зона должна быть хорошо очищена от любых загрязнений. Используются: болгарка, металлические щетки, «наждачка». Масляные пятна удаляются растворителями. При сильном загрязнении применяются горелки или пескоструйный аппарат.

Частое явление — трещины на поверхности по краям чугунных изделий. К их заделке необходим особый подход. Трещины разделываются и очищаются на всю длину для полноценного заполнения расплавом. При необходимости заготовки засверливаются по краям, а торцы разделываются под нужным для сварки углом.

Технология и способы сварки

Выделяется 3 основных способа сварки чугуна в зависимости от предварительного нагрева:

1. Горячий метод. Перед сваркой детали нагреваются до 600-680 °С, что повышает пластичность металла и снижает риск растрескивания. Такая техника идеально подходит для производственных условий, где имеются специальные печи. В доме подобный нагрев обеспечить крайне сложно, да и опасно.
2. Полугорячая технология. Металл предварительно нагревается до 320-360 °С. Разогрев производится специальными фенами. В домашних условиях способ осуществить трудно, но при наличии отдельной мастерской можно провести процесс.
3. Холодная сварка. Это наиболее распространенная методика для работ дома. Предварительный разогрев не производится или не превышает 60–80 °С. При этом способе придется учитывать все сложности работы с чугуном.

При выборе метода необходимо учитывать безопасность, тип металла и наличие необходимого оборудования.

Особенности сварки в домашних условиях инвертором

Для электросварки в домашних условиях можно использовать обычный инвертор или специальный домашний полуавтомат. Наиболее распространенный способ — холодная сварка электродами, когда в качестве источника тока используется инвертор. При подключении аппарата устанавливается обратная полярность. Он включается на минимальную мощность для данного типа электрода. Сварка производится короткими швами длиной 40–50 мм.

Применяется 2 способа обеспечения прочности сварного шва:

1. Сварка со шпильками. Как правило, используются стальные шпильки диаметром до 0,4 толщины чугунной заготовки. Они вставляются в просверленные по краям отверстия. Вылет их не превышает 4–5 мм, а шаг установки — до 5 диаметров. На начальном этапе выступающая часть обваривается вокруг, а расплав заполняет шов. Затем, металл проваривается от шпильки к шпильке, формируя кольцевой шов. Постепенно вся поверхность в месте соединения должна равномерно заполниться наплавляемым металлом.
2. Многослойная сварка. После тщательной подготовки кромок заготовок и формирования фасок, детали стыкуется и начинается послойное формирование сварного шва. После нанесение первого слоя осуществляется его тщательная проковка молотком. Затем, процедура повторяется со вторым слоем, и т. д. Если должны вариться плоские заготовки, то после наложения каждого слоя детали переворачиваются и слой накладывается на обратной стороне.

Особенности материала

Чугун является смесью железа с углеродом. Выделяют несколько видов чугуна с примесями:

• Серый (1,9% — 2,5% кремния, 3,2% — 3,5 % углерода, присутствуют еще марганец, фосфор и сера) – пластичный и вязкий, обрабатывается резкой, используется в художественном литье;
• белый (2,14% — 6,67% углерода) – хрупкий, но твердый, в дальнейшем переплавляется на сталь;
• ковкий (2,4% -3,0% углерода) – получают из белого чугуна с помощью нагрева;
• высокопрочный (3,2% — 3,8% углерода) – получают при помощи добавки магния, свойства этого материала близки к свойствам углеродистых сталей.

Сложность обработки чугуна заключается в следующем:

• на поверхности образовываются микротрещины и поры, что влияет на прочность сплава;
• появляются каленые образования;
• инструмент для резки металла стремительно затупляется;
• тонкий слой материала рассыпается под воздействием высокой температуры.

Для сварки используется серый чугун.

Основные сложности при сваривании чугуна

Чугун обладает гораздо большей текучестью, чем у стали, поэтому варить различные изделия из чугуна в домашних условиях, рекомендуется только в нижнем положении. Если сильно перегреть чугун во время сварки, то это приведёт к образованию больших пор и напряжения в сварочном шве. Поэтому не рекомендуется сильно перегревать чугун и подвергать его быстрому остыванию.

Основные дефекты при сварке чугуна связаны именно с неравномерным нагреванием и охлаждением свариваемых изделий. Появление трещин при этом, самый сложный дефект, от которого очень трудно избавиться в дальнейшем

Кроме того, при сварке чугуна очень важно осуществлять правильную подготовку материалов

Подготовка чугуна к сварке

Чтобы получить качественное сварное соединение, поверхность чугуна перед сваркой должным образом подготавливается. Во-первых, её нужно очистить от любых загрязнений, после чего обезжирить, например, ацетоном или растворителем.

Если необходимо варить тонкий чугун, то обязательно следует предусмотреть специальные теплоотводящие подкладки под места сварки. Обязательным условием при сварке чугуна, является и разделка кромок изделий. Для этих целей ещё перед свариванием, их кромки обрабатываются напильником или УШМ с диском по металлу.

В том случае, когда нужно заварить трещину в чугуне, то она обязательно засверливается по краям, после чего, как и с кромками, разделывается по всей своей длине. Некоторые сварщики сначала вырезают трещины, после чего засверливают края, чтобы не допустить их дальнейшего распространения.

В зависимости от выбранного способа сварки чугуна, а их бывает всего лишь три (горячий, полугорячий и холодный метод), требуется нагрев изделия. Рассмотрим более подробно технологический процесс сваривания чугунных изделий в домашних условиях.

Способы сварки чугуна

Существует три способа сварки чугуна:

Горячий способ — требует нагревания чугунных изделий перед соединением до температуры не менее 600°С.

Полугорячий способ — мало чем отличается от горячего способа сварки чугуна, за исключением температуры, которая почти что вполовину ниже (300-350°С).

Холодный способ — осуществляется штучным электродом без предварительного прогрева чугунных заготовок. Сварка чугуна в домашних условиях осуществляется как раз данным методом соединения.

Сварка по чугуну: подготовка

Вырезанная трещина

Технология сварки чугуна должна включать грамотный этап подготовки, предотвращающий появление дефектов в будущем.

Трещины в чугунных изделий имеют глубокую и тонкую структуру. Для достаточной проварки дефекта необходимо разделать трещины на всю глубину. Разделка может осуществляться вырубкой или шлифованием (механические способы); дуговой или кислородной строжкой или резкой (термические способы).

Длина разделки должна превышать длину трещины на 5-6 мм. с обеих сторон. Разделка должна плавно выходить на поверхность. Глубина разделки сквозных трещин должна быть на 1-2 мм. меньше толщины изделия. Глубина разделки несквозных трещин должна превышать глубину её расположения не менее чем на 1-2 мм. После разделки концы трещин необходимо засверлить. Если засверлить трещины нет возможности, то нужно их вырезать, а концы – закруглить.

Чтобы предотвратить перекалку чугуна следует произвести грамотную разделку кромок, которая способствует равномерному нагреву рабочей поверхности. Скосы кромок толстостенных деталей должны составлять 45 градусов.

Важно! Кромки не должны иметь острых углов. Зачистка свариваемой поверхности от загрязнений проводится наждачной бумагой, болгаркой, щеткой с металлическими ворсинками, пескоструйкой

Устойчивые и сильные загрязнения можно удалить с помощью пламени горелки

Зачистка свариваемой поверхности от загрязнений проводится наждачной бумагой, болгаркой, щеткой с металлическими ворсинками, пескоструйкой. Устойчивые и сильные загрязнения можно удалить с помощью пламени горелки.

При работе с тонким металлом требуется применять графитовые формы. Они выполняют функцию подкладки под изделие. Это позволяет поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму детали.

Какие сложности возникают при сварке чугуна

Холодная сварка по чугуну часто сопряжена со сложностями, обусловленными специфическими свойствами сплава. Возможные проблемы следует рассмотреть до начала работ.

Плохая соединяемость

Благодаря высокому содержанию углерода чугун имеет достаточно пористую структуру и низкую теплопроводность, что обусловливает его плохую соединяемость. Усугубляют ситуацию примеси, в т.ч. кремний. Это приводит к тому, что шов получается неоднородным с непроваренными участками.

Рекомендуем к прочтению Как сваривать чугун со сталью

Чугун имеет низкую теплопроводность.

Образование оксидов

Температура плавления примесей, содержащихся в сплаве, отличается от показателей главных компонентов сплава. Кроме того, они способны быстро окисляться в сварочной ванне. Это приводит к формированию оксидов, отличающихся тугоплавкостью. Повышенное содержание таких соединений при сварке становится причиной появления непроваренных участков.

Сложная обработка участков с цементитом

Шоковое охлаждение приводит к формированию участков с цементитом. Это вещество отличается повышенной прочностью и твердостью. Такие участки плохо подвергаются механической обработке при проведении сварки.

Жидкое состояние сплава

Под воздействием высокой температуры чугун быстро переходит в жидкую форму. В этом состоянии он отличается высокой текучестью. Это усложняет процесс удержания сплава в сварочной ванне. Возможно появление наплывов. Таким образом крайне тяжело сформировать шов.

Жидкое состояние сплава отличается высокой текучестью.

Склонность к образованию пор

При нагреве сплав начинает выделять газы. Это способствует формированию множества микропор. Даже при незначительном отклонении от технологии шов получается слишком пористым и хрупким.

Кроме того, чугун в жидком виде хорошо поглощает кислород. При проведении сварочных работ кислород вступает в реакцию, что способствует формированию внутренних пузырьков, наполненных водяным паром. В дальнейшем после остывания шва материал становится пористым, что создает условия для появления различных дефектов.

Электроды для работы с чугуном

Работая со сплавами нужно знать, как сочетать разные типы металлов для получения качественной сварки.

Растворяясь в железе, никель делает соединение податливым, что облегчает дальнейшую обработку. Медь же наоборот повышает прочность шва, а потому используется когда нужно создать соединение высокой твердости.

Разные компании предлагают варианты моделей электродов для сварки, которые наделены своими характерными свойствами. Та или иная модель подходит для разных сварочных ситуаций. Однако есть варианты, встречающиеся чаще. Среди них ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1, МНЧ-2.

МНЧ-2 применяется в холодном и горячем типе сваривания металлов и обеспечивает качественные, прочные швы.

ЦЧ-4 более подходит для холодного типа сваривания металлов. Хорошо соединяет чугунные и стальные детали.

Электроды для сваривания чугунных деталей могут иметь примеси ферросицилия, термита, мрамора. А также в состав может быть включен алюминий, жидкое стекло и порошковый титан. Вместо электрода также используется присадочный пруток с графитовым стержнем.