Электроды для холодной сварки чугуна

Правила выбора электродов для чугуна по маркировке

Для соединения деталей из чугуна различных марок применяются электроды по чугуну, а маркировка изделий указывает на их состав и назначение. Выбор связан с технологией сварки и маркой свариваемого материала.

Чугун – это сплав элементов железа и углерода с легирующими добавками (никель, хром, ванадий, магний) для формирования необходимых физико-механических свойств. В нем содержится высокий процент углерода (свыше 2%), что придает твердость и хрупкость, но затрудняет свариваемость.

Процесс сопровождается повышенным газообразованием, что приводит к пористости и неоднородности шва. Неравномерный прогрев становится причиной появления трещин, а по причине окислообразования остаются непроваренные зоны. Замечено, что термовоздействие приводит к растеканию металла, что затрудняет формирование шва.

Как работать с чугуном с помощью холодной сварки

Сварка чугуна

Холодная сварка чугуна проводится без предварительного прогрева заготовок в печи. Этот метод обработки способствует сохранению углерода и препятствует повышению хрупкости металла. Для формирования устойчивого к механическим воздействиям шва необходимо правильно подготовить заготовки. Соблюдение технологии поможет избежать появления пор, трещин и других дефектов.

Существующие способы сварки

Сварка чугуна

Для сваривания чугуна применяется горячий и холодный способ. Первый нуждается в дополнительном подогреве заготовки до температуры +650°С – горячий или же до +450°С – полугорячий. Нагрев происходит силой тока, а потом — плавное остывание на протяжении 80-90 часов. Электроды по чугуну используются сечением близким к 10 мм. Они должны выдерживать ток порядка 600-1000 А.

Холодная сварка чугуна наиболее популярна. Соединение классифицируется в зависимости от типа электрода: сталь, никель, медь и ряд сплавов. Процесс требует большого количества подготовительных операций, таких как фрезерование, сверление, зачистка.

Основные сложности

Варить чугунные изделия сложно главным образом из-за химической структуры и свойств данного материала.

Плохая свариваемость объясняется следующими факторами:

• В сварочной ванне окисляются разные элементы, в частности, кремний. В итоге на поверхности ванны образуются тугоплавкие оксиды. Тугоплавкость оксидов приводит к образованию в зоне соединения непроваренных участков.
• Место соединения очень быстро охлаждается, и в структуре чугуна образуется цементит, отличающийся повышенной твердостью. Участки с такой структурой, называющиеся отбеленными, крайне сложно поддаются последующей механической обработке.
• Чугун — материал жидкотекучий, и в расплавленном состоянии его сложно удержать. Расплавленными ручейками он буквально вытекает из-под стержня.
• При сварке должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение. Пренебрежение данными требованиями повышает риск появления в зоне соединения трещин.
• В расплавленном состоянии чугун склонен активно выделять газы, что приводит к образованию в сварном шве пор.

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.

Сплав обладает следующими характеристиками:

1. Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
2. Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
3. Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
4. Низкая пластичность.
5. Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

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 электродов

Для сваривания чугунных конструкций предназначены электроды из различных материалов:

• Сталь;
• Никель;
• Медно-никелевые;
• Медно-железные;
• Ферро-никелевые сплавы.

Стальные используются для старого чугуна, уже подвергавшегося температурному воздействию. Также они подходят для изделий со шлаковыми и металлическими загрязнениями, что имеет место в производственных печах и насосных установках. Только перед сваркой потребуется подготовительная очистка поверхности.

Виды электродов для плавки чугуна

Для графитсодержащего чугуна необходимы биметаллические электроды, а для ковкого (КЧ) – ферро-никелевые.

Различаются электроды по чугуну видом стержня. Это может быть проволока: стальная медная или из сплава металлов. Второй вариант – чугунный пруток.

Изделия предназначены для промышленного и бытового использования. Их производство, состав, свойства и маркировку устанавливает ГОСТ 7293-85.

Сварка

Сварка чугуна предполагает использование покрытых или угольных стержней для чугуна, инверторов и газосварочных аппаратов. Если в процессе сварки применяется газовая горелка, для образования шва используют присадочный материал.

По формируемому шву сварка разделяется на три категории:

• Шов формируется при использовании цветных металлов и сплавов их;
• Чтобы получить шов, используют низкоуглеродистую сталь;
• Шов из чугуна.

Способы предварительной подготовки деталей:

• Без предварительного нагрева деталей;
• С предварительным нагревом до 450° и до 650°.

Подогрев позволяет защитить от появления зон с отбеленным металлом и свести к минимуму риск появления трещин в месте соединения. С использованием данной технологии чугуну в области шва придаются такие же характеристики, что у главного металла. Холодная технология нужна, когда шов формируется путем использования электродов со стержнями из стали и цветных металлов.

Для предварительного подогрева используются электроды из чугуна марок «А», «Б». Работы выполняются с током большой величины и в непрерывном режиме! В случае необходимости выполнения большого объема сварочных работ для одной конструкции, они не останавливаются за счет посменной работы нескольких специалистов.

Хоть технология горячей сварки и безальтернативна во многих ситуациях, имеет и существенные недостатки, в частности:

• Дороговизна технологического процесса;
• Длительность процесса;
• Трудоемкость сварочных работ (ведь требуется равномерный нагрев поверхности деталей и формирование мест соединения).

Как сварить чугун в домашних условиях

Следует также отметить какие электроды нужны для чугуна при проведении сварки в бытовых условиях. Выбор расходных материалов при проведении работ дома зависит от нескольких факторов:

• опыт и знания исполнителя;
• финансовые возможности;
• наличие или отсутствие оборудования.

Наличие обширных практических и теоретических навыков позволяет производить соединение любым типом перечисленных выше стержней.

Для экономии средств допускается применять обычные прутки, если качество соединения не будет нести угрозу жизни и здоровью.

Чаще всего в распоряжении домашних мастеров имеется аппарат инверторного типа, обладающий большим спектром достоинств. В таком случае, также возможно применение расходников практически любого вида: специальные, чугунные или стальные. Какие лучше для чугуна, сварщик сможет решить ознакомившись со всем спектром электродов.

Другие важные моменты представлены в статье “Сварка чугуна электродом в домашних условиях”. Данная информация сможет помочь определить как нужно варить чугун и как делать это правильно.

Основные марки изделий для выполнения наплавочных работ

Ниже приведен список марок, о которых хорошо отзываются любители и профессионалы.

Универсальный товар, который помогает заварить литьевые недостатки. Обработка допускается в нижней, полупотолочной, вертикальной позициях. К детали должен подводиться заряд “минус”.

Допускается до работы с высокопрочным, серым, ковким чугуном, но проводить сваривание можно только в вертикальной позиции. К детали должен подводиться заряд “минус”.

Электрод используется в работе с двумя методами сварки. Обработка проводится только в нижней позиции. Применяется описанный выше ток. Допускается переменный, если работа выполняется при повышенном напряжении.

Этим изделием обрабатывают все виды сплава кроме высокопрочного. Допускается ток, который к сплаву должен подводиться зарядом “минус”. Деталь обрабатывается в нижней или вертикальной позиции. Заготовки не подогреваются.

ОЗЖН-1

Электрод не работает только с ковким чугуном. К обрабатываемой детали должен подводиться заряд “минус”. Сваривание больших объемов производится в нижней или вертикальной позиции.

OK 92.18

Применяется в обработке изделий после небольшого подогрева материала. Нет ограничений к виду напряжения.

Расшифровка маркировки

Маркировка на электродах, регламентированная ГОСТ, содержит сведения о входящих в состав компонентах. Основа у большей части марок состоит из железа, но бывают и другие варианты. Например, МНЧ-2 содержит:

• М – около 30% меди;
• Н – никель 65%;
• Ч – указание предназначения «для чугуна»;
• 2 – серийный порядковый номер, обозначающий соотношение компонентов.

Какими электродами варить чугун со сталью

Потребность в соединении изделий из чугуна и стали возникает достаточно часто. Поэтому важно знать с помощью каких электродов следует проводить сваривание данных материалов различных по структуре. Варить сталь и чугун рекомендуется следующими марками:

ЦЧ-4 применяется при холодной, полугорячей и горячей технологиях. Предназначена для устранения дефектов и наплавки. Данная марка может применяться для наложения первого слоя, чтобы для наплавления последующих слоев можно было применить обычные прутки.

Ficast NiFe K и ZELLER 855 обеспечивают получение металла шва со схожими характеристиками: прочность; без трещин; легкая обрабатываемость.

Преимущества ОК NIFE-CL-A (ОК 92.58): возможность выполнения сварки в любом положении; подходит для выполнения большого спектра работ.

Данная статья поможет профессиональным и начинающим сварщикам узнать какие есть электроды по чугуну.

Популярные марки элементов в зависимости от метода сварки

При холодной обработке чугун предварительно не подогревается. При горячей сварке материал сначала прокаливается до 500-600ºC. Также у предыдущего метода есть подвиды: полугорячий и теплый. В первом случае сплав нагревают до 300-400ºC, во втором – до 200ºC.

Горячая

При горячем сваривании применяются токи в пределах от 600 до 1000 А. Диаметр электродов должен быть от 8 до 12 мм.

Чаще всего работают с универсальными марками ЦЧ-4 и OK 92.18. Для первой требуется обратный ток, вторая допускает любую полярность. Наличие мелового слоя у каждого расходного изделия положительно скажется на их характеристиках.

Холодная

В холодной сварке применяются ОЗЧ-2, МНЧ-2, ОЗЖН-1, ЦЧ-4. ОЗЧ-6 работает с металлами малой толщины. МНЧ-2 используется для удаления дефектов чугуна.

Электроды для наплавки чугуна

Наиболее распространенными марками электродов для наплавки чугуна различных видов являются:

;
• ОЗЖН; ; .

Наплавка чугуна электродами т 590 также гарантирует получение качественного соединения. Данная марка широко применяется в различных сферах деятельности, для работы с разными конструкциями и деталями. Доступная цена стержней Т-590 делает эти расходники такими популярными у мастеров сварочного дела.

Данная статья поможет каждому исполнителю выяснить, какие лучшие электроды по чугуну.

Другие разновидности электродов

Метод сваривания является не единственным признаком, по которому разделяют электроды. Еще один важный критерий – вид обрабатываемого чугуна. Также некоторыми электродами соединяется сталь с чугуном.

Для чугуна и стали

Чугун и сталь свариваются с помощью ЦЧ-4. Если необходимо приварить деталь, которая сделана из нескольких видов стали, к чугунной, то нужна марка Ficast NiFe K. Шов получится прочным, без дефектов, простым в обработке. К положению во время работы ограничений нет. Марка ZELLER 855 похожа по характеристикам на Ficast NiFe K.

Для ковкого чугуна

Сваривание ковкого чугуна происходит с помощью МНЧ-2, ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ЦЧ-4.

Для серого

В процессе обработки используются ОЗЧ-6, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2.

Какие электроды используются

Для сварки хрупкого сплава могут использоваться не все типы расходных материалов. Перед началом работы следует изучить основные характеристики электродов.

Неплавящиеся

Варить чугунные детали можно разными типами таких элементов:

• вольфрамовыми;
• графитовыми;
• угольными.

Литые чугунные или присадочные электроды с содержанием легирующих добавок (меди, никеля) применяют в качестве расходного материала, участвующего в формировании шва. Сварочную ванну защищают аргоном или флюсами на основе буры. Наиболее распространенной является технология TIG-сварки с вольфрамовым стержнем под переменным током.

Простые для стали

Сварка чугунных элементов обычным электродами не позволяет получить качественный шов. Такие расходные материалы применяют из-за низкой стоимости. Для снижения вероятности образования дефектов используют присадочные прутки марки ЦЧ-4. Они предназначены для формирования первого плакирующего слоя с дальнейшим продолжением сварки простыми материалами.

Электроды УОНИ применяют только для устранения небольших дефектов в конструкциях, не испытывающих высоких нагрузок.

Покрытые дополнительным металлом

Такие элементы используют для сварки чугуна электродом в домашних условиях при необходимости устранения дефектов литья. Они имеют вид прутков круглого сечения, покрытых защитными материалами. Чаще всего сварочный процесс ведется при постоянном токе. Реже используется переменный. Требуемую силу тока рассчитывают по формуле 50-60 А на 1 мм электрода. Шов при электросварке с покрытыми элементами получается неоднородным.

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.

Разновидности холодной сварки

Существует несколько способов проведения сварки. Наиболее часто процедуры проводятся с использованием электродов. Для получения прочного шва без дефектов можно применять полимерные составы.

С помощью простых электродов

Сварка чугуна электродами может проводиться как в нижнем горизонтальном, так и в вертикальном положении, но лучшим является первый вариант. При этом задействуют постоянный ток. Крайне важно контролировать скорость проведения работ и стараться не допускать сильного проплавления основы.

После наложения каждого шва необходимо дать поверхности остыть естественным способом до +50…+60 °C. Существует немало марок электродов, которые можно использовать для сварки изделий из чугуна. Графитовые и угольные электроды редко применяют для обработки чугуна, т.к. их использование уменьшает показатели прочности шва. Такие стержни задействуют только при обработке тонкостенных изделий, которые в дальнейшем не будут подвергаться большим нагрузкам.

Кроме того, можно эффективно использовать железно-никелевые и никелевые электроды. При необходимости получения шва, устойчивого к агрессивным средам, коррозии и воздействию горючих газов, применяют железно-медно-никелевые стержни марки МНЧ-2. Их стоимость высока, поэтому они чаще используются в случаях, когда к качеству шва предъявляются особо жесткие требования.

При использовании полимерных составов

Сварка без использования аппарата и электродов предполагает применение особых полимерных составов, которые после нанесения формируют прочное соединение, устойчивое к термическому воздействию. Этот метод устранения дефектов наиболее часто используется при ремонте сантехники, автомобильных деталей, стоек и т.д.

Полимерные составы включают порошок из чугуна. Средство является 2-компонентным. Его следует готовить непосредственно перед применением. После смешивания составляющих получается густая масса. Ей тщательно замазывают уже разделанный шов. После застывания клеевая масса характеризуется повышенной прочностью и высокой устойчивостью к нагреву. Определить зону обработки можно по более светлому оттенку. После шлифовки переход становится размытым.

Этот метод можно использовать только для устранения небольших дефектов.

Если имеются глубокие трещины или сколы, применение полимерного состава становится неэффективным.

Важные рекомендации

Нужно помнить, что электроды для стальных заготовок непригодны для сварки чугуна по причине других физических свойств и структуры материала. Остаточные напряжения и усталостные явления способны вызвать разрушение сварного шва при дальнейшей эксплуатации. Электроды для чугуна куда толще расходников для стали, что определяется массивностью материала.

У применяемых электродов должно соответствовать время охлаждения с основным металлом, которое у чугуна очень большое. Процент содержания углерода в чугуне и присадочном материале должен совпадать. Соблюдение основных условий поможет избежать выгорания углерода и возникновения избыточных внутренних напряжений.

Чаще используются стержни с основным типом покрытия. Кислое напыление менее распространено.

Проверенные производители

В список зарекомендовавших себя отечественных производителей входят:

• ASPIK;
• “СпецЭлектрод”;
• “Фрунзе-Электрод”.

• UTP Schweißmaterial;
• Ashland Chemical USA;
• ESAB;
• Oerlikon Corporation AG.

Немецкие

Немецкий завод UTP Schweißmaterial изготавливает товары, которые предотвращают растрескивание шва. Capilla 41 и Capilla 43 от производителя CAPILLA используются для горячей и холодной сварки соответственно. TEAM BINZEL создают угольные электроды, которые работают не только с чугуном, но и с медью, нержавеющей сталью. Эти товары просты и удобны в работе.

Сварочные аппараты и расходники

Для проведения работ используют следующие приспособления и материалы:

1. Сварочный агрегат. Рекомендуется применять аппараты-инверторы, генерирующие постоянный ток. Трансформаторное оборудование обладает низким коэффициентом полезного действия. Качество швов при использовании таких аппаратов снижается.
2. Электроды. Диаметр стержня должен составлять не менее 3 мм. Сварка с использованием электрода помогает сформировать качественное соединение. Лучшими считают марки МНЧ-2 и ОЗЧ-2.
3. Защитный газ. Чаще всего при сварке чугуна используют аргон. Газовый метод позволяет соединять заготовки толщиной не более 4 мм.

ОЗЖН-1

Сфера использования — исключительно холодная сварка. Используется постоянных ток обратной полярности. Типы свариваемых чугунов — высокопрочный и серый. Перед сваркой необходима часовая прокалка электрода при температуре 350°С. Как и в случае с другими марками по чугуну, валик следует проковать легкими ударами молотка для снятия внутреннего напряжения в металле шва. Данная марка часто используется при заварке крупных дефектов литья и многослойной, с большими объемами металла, наплавке. В последнем случае эти электроды необходимо комбинировать с МНЧ-2 или ОЗЧ-3 (ими наплавляются первый и промежуточные слои).

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.

Рекомендации и советы по выбору

Желательно выбирать для каждого вида чугуна специализированную марку электрода с особым стержнем, не обращая внимания на универсальные предложения.

Толщина заготовки и расходуемого изделия должны совпадать. В противном случае появится залипание либо заготовка проплавится насквозь. Для первых работ лучше использовать МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ серии 2, 3, 4. Если есть желание применить качественный импортный электрод, то рекомендуется компания UTP с ее универсальными товарами.

Важные моменты по работе с электродами по чугуну

• МНЧ-2 создает шов, отличающийся хорошей податливостью при резке, стойкостью к коррозийным процессам, при воздействии на него жидких агрессивных сред, газа.
• Используя ОЗЖН-1 можно добиться оттенка наплавленного металла практически такого же по цвету по отношению к основному чугуну.
• Швы, сделанные ОЗЧ-4, отличается стойкостью при эксплуатации изделий, работающих при постоянном трении, они хорошо переносят удар.

Каждый из валиков нужно охлаждать естественным путем.

Необходимо следить за тем чтобы температура не опускалась ниже 60°С.

Специалисты рекомендуют выполнять проковку валиков. Делается это не сильным ударом молотка.

Электроды для работы с чугуном не стандартизованы, они производятся по особым техническим условиям.

Покупка и приблизительная стоимость

На стоимость расходного материала влияют бренд, вид электродов, марка, состав покрытия. Самыми дорогими будут продукты от компании UTP. Дешевле обойдутся отечественные аналоги, но по характеристикам они уступать не будут.

Товар хорошего качества могут предложить только популярные производители и проверенные профессионалами и любителями поставщики. На российском рынке лидирует “Магнитогорский электродный завод”, который предлагает:

• ОЗЧ-6 – 879,48 руб.;
• ОЗЧ-2 – 918,12 руб.;
• МНЧ-2 – 2492,32 руб.;
• ЦЧ-4 – 1176,12 руб.

Безопасность при работе

При выполнении сварки необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед началом работы проверяют исправность всех блоков аппарата, целостность питающего кабеля. Необходимо использовать заземленное оборудование, гарантирующее защиту от поражения током.
2. Обязательно применение маски сварщика, защитного костюма и рукавиц. Рядом со сварочным оборудованием стелют резиновый коврик.
3. Детали, имеющие трещины или поры, нельзя закреплять на большой высоте.
4. Работать нужно в помещении с хорошими освещением и вентиляцией.

Рабочее место снабжают аппаратом, удаляющим образующуюся во время сварки пыль.

Как бороться с распространенными дефектами

К наиболее распространенным дефектам при проведении сварки чугуна относят холодные трещины, возникающие после остывания сплава. Для снижения риска подобной проблемы рекомендован местный предварительный прогрев свариваемых поверхностей до +250 °C.

Другой часто встречающейся проблемой является слишком сильное расплавление основы. Для недопущения этого крайне важно контролировать параметры работы сварочного аппарата. Это поможет избежать перегрева. Графитовые подложки снизят риск деформации чугунных деталей.

Кроме того, нередко при сварке наблюдается отвар шва. Этому способствует образование цепочки мелких пор. В дальнейшем на их месте формируются микротрещины, сообщающиеся между собой. Для недопущения появления подобного дефекта нужно избегать использования высоконикелевых сплавов при сварке ферритных чугунов, содержащих пластинчатый графит.

Способы сделать электроды своими руками

Электроды для чугуна можно сделать в домашних условиях, если имеются проволока из меди и электрод для стали. Потребуется УОНИ или АНО-4, проволока диаметром до 2 мм. Ее нужно накрутить на электрод, после он годится для чугунной сварки.

Есть еще один распространенный способ, для которого потребуются жидкое стекло, прутки из меди диаметром не более 5 мм, порошок из металла, истолченная электродная обмазка.

Создание специальных изделий происходит следующим образом:

1. Нарезанные прутки очищают наждачной бумагой и обезжиривают.
2. Измельченную обмазку смешивают с опилками из металла, затем в нее заливают жидкое стекло.
3. Приготовленные прутки держат в электродной обмазке до тех пор, пока толщина покрытия не достигнет примерно 2 мм.
4. Конечный продукт прокаливают в электрической духовке при 200ºC.

Самостоятельное выполнение сварки по чугуну в домашних условиях

Устранять дефекты можно следующим образом:

1. Подготовить место для работы, нужные расходные изделия, сварочный аппарат.
2. Разделать дефект, который требует сварки.
3. Установить требуемый режим аппарата для сварки.

При выполнении работ необходимо соблюдать технику безопасности.

Преимущества и недостатки применения электродов

Электродуговая сварка хорошо работает с материалом и устраняет дефекты. Но нужно выбирать в каждом отдельном случае подходящий электрод, иначе деталь будет выглядеть испорченной. Еще одним достоинством является простота выполнения сварки даже дома.