Как сварить чугунные тиски в домашних условиях

Как заварить чугун электродом в домашних условиях

Срок службы чугуна вдвое больше чем у стали, однако из-за высокого содержания углерода ремонт обычной электросваркой деталей из этого материала неэффективен. В месте соединения образуются микротрещины, а на шве — поры. В промышленности эта проблема решается специальной подготовкой, которая неприменима для сварки чугуна в домашних условиях. Однако создание прочных соединений возможно и при самостоятельном ремонте с использованием электродов для сварки чугуна.

Как варить чугун электросваркой в домашних условиях

Содержание1 Как сварить чугунные тиски в домашних условиях1.1 Как заварить чугунные тиски?1.2 Технология сварки чугуна электродами. Описание процесса1.3 Технология сварки чугуна электродами1.4 Как правильно сварить чугунные детали на…

Каким электродом варить чугун: какие марки, как выбрать?

Чугун в быту применяется повсеместно, начиная от батарей и других сантехнических элементов, заканчивая конструкциями заборов, деталями автомобилей и станочного оборудования. Трудности начинаются, когда речь заходит о сварке этого металла. Сварка чугуна электродом в домашних условиях – работа не из легких. Если с обычными сталями можно работать без особо тщательной подготовки, то просто наварить шов на чугунную деталь, без предварительной подготовки, очень сложно. Несоблюдение основных технологий может привести к перекалке металла, а значит повышению хрупкости и другим проблемам. Давайте разберем как заварить чугун дома, с помощью инвертора.

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.

Характеристики свариваемости металлов

Оба материала представляют собой сплав железа с углеродом. Различие состоит в количестве карбона:

• сталь – до 2,14%;
• чугун – от 2,14%.

Количество карбона в нем превышает порог растворимости, поэтому избыточный элемент выделяется в виде различных структур:

1. В сером чугуне – чешуек.
2. В ковком – дендритных образований, напоминающих снежинки.
3. В сверхпрочном – шариков.

Каждая структура является разновидностью графита. При нагреве до +750°С и последующем резком охлаждении он превращается в цементит. Такой вид чугуна называют белым. Из-за внутренних напряжений он склонен к раскрытию трещин.

Трудносвариваемость чугуна объясняется следующим:

1. Графитовые включения представляют собой концентраторы напряжения. Поэтому сплав плохо работает на растяжение. Нагрузки такого рода возникают при остывании шва, что приводит к появлению трещин.
2. Под действием высокой температуры дуги углерод выгорает. Вследствие этого в шве возникают поры.
3. Образуются окислы с более высокой температурой плавления, чем у основного материала.
4. Жидкий чугун обладает высокой текучестью.

Стали по свариваемости делят на 4 категории. Наиболее надежно соединяются низкоуглеродистые марки, наименее – высоколегированные.

Особенности сварки чугуна

На фото: пора в сварочном валике

Чугун обладает рядом специфических характеристик, которые влияют на сварочный процесс:

• Высокая скорость охлаждения чугуна приводит к “отбеливанию” – на поверхности образуется слой белого чугуна, который является хрупким и необрабатываемым.
• Неправильный выбор температурного режима может вызвать перекалку сплава в околошовной зоне, что приводит к образованию трещин.
• Активное образование газов в сварочной ванне может привести к пористости сварных швов.
• Высокая текучесть чугуна усложняет формирование шва, так как расплавленный металл вытекает из ванны.
• Неравномерный нагрев и охлаждение вкупе с хрупкостью сплава может вызвать образование трещин.
• Окисление кремния приводит к появлению на поверхности сварочной ванны тугоплавких оксидов, что приводит к появлению непроваренных участков.

Несмотря на множество трудностей сварка чугуна распространена как при ремонте изделий, так и при исправлении брака чугунного литья, а также при изготовлении сварно-литых конструкций. Наличие специфических характеристик требует того, чтобы исполнитель точно знал, чем можно варить чугун. Ведь от этого зависит не только удобство и комфорт во время сварочных работ, но и получение качественного и надежного соединения.

Способы сварки чугунных тисков

Технология сварки чугуна разработана для проварки рельсовых стыков. Для этого используют газовый сварочный автомат или электродуговую сварку и «рельсовые» электроды ОЗЧ-2, МНЧ-2. Можно использовать УОНИ 13/45 и АНО-4, они дают хорошее качество шва. Серый чугун легче поддается сварке, чем темный. Промасленный — обработке практически не поддается. Сварку осуществляют:

• многослойной сваркой инвертором с предварительной разделкой трещины, каждый шов проковывается перед нанесением следующего;
• методом шпилек – они вкручиваются в кромки на 2/3 длины.

Разделка перед вворачиванием шпилек нужна только для деталей толще 12 мм. Диаметр укрепляющих элементов не должен превышать ½ толщины свариваемого слоя. Предварительно кольцевой шов наносится вокруг каждой шпильки, затем валиками заполняются пустоты между ними. Второй слой наваривается перпендикулярно заполняющим валикам. После наплавки каждой из свариваемых поверхностей формируют стыковой шов. С использованием шпилек реставрацию тисков проводят без демонтажа.

Особенности работы с чугуном:

• деталь необходимо предварительно разогреть до + 600°С;
• допустимая температура нагрева зоны сварки не выше +100°С;
• непрерывная длина шва не превышает 3 см;
• присоединение электрода – обратно полярное.

Шов должен остывать длительное время, при быстром охлаждении соединение лопнет.

Холодный метод предполагает использование:

• защитной среды (аргона);
• флюсов с бурой;
• присадочных прутков из медно-никелевых сплавов с алюминием;
• тугоплавких электродов (вольфрамовые, графитовые). Сила тока устанавливается из расчета 50 ампер на 1 мм диаметра присадки.

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.

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.

Шов выходит очень твердым, но если в нем есть какие-то дефекты, исправить их будет крайне сложно.

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.

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.

Свойства чугунных сплавов

Содержание углерода в чугуне превышает 2,14%. Это как раз пограничное состояние перехода углерода в форму аустенита, то есть в состояние, когда при концентрации меньше, чем указана выше, он растворен в железе. Такое явление используется при изготовлении сталей.

В чугуне же углерод находится в виде мельчайших нерастворенных частиц, которые обуславливают его твердость и износостойкость, а также невосприимчивость к воздействию агрессивных сред.

Существует несколько разновидностей чугуна в зависимости от химического состава – белый, серый, высокопрочный и ковкий.

Белый практически не поддается обработке режущими инструментами в силу своей твердости и хрупкости. Из него отливают уже готовые чугунные детали, которые не нужно обрабатывать.

Серый чугун очень хорошо переносит статические нагрузки, износостоек, но плохо работает на растяжение и сопротивляется ударам. Такой чугун сваривается лучше всех остальных.

Высокопрочный чугун, как следует из названия, используется в нагруженных конструкциях.

Ковкий чугун допускает создание упрочненного наружного слоя на поверхности деталей, позволяющего чугуну такого типа воспринимать значительные изгибающие нагрузки.

Разновидности используемых для чугуна электродов

С чугунными заготовками работают специальными электродами с маркировкой СВ-08 А и СВ-08 или используют для этого материала универсальные расходники:

1. ЦЧ-4 – применяются для работы при любой температуре и позволяют создавать ровное и прочное соединение.
2. ЭМЧС – основа сделана из низкоуглеродистой стали, на нее нанесена трехслойная обмазка. В процессе горения электрода вокруг него создается газозащитный слой, предохраняющий шов от окисления и образования в нем включений воздуха.
3. Ficast NiFe K – такие стержни выполнены из железоникелевого сплава, предназначены для сварки чугуна и стали.
4. МНЧ-1 – сделаны из сплава меди, никеля и монель-металла, что увеличивает их стоимость. Применение этих расходных материалов позволяет получать качественный шов, который потом легко обрабатывать.

Как сделать самостоятельно

Качественные электроды для работы с чугуном можно приобрести не в каждом строительном магазине, стоимость их достаточно высокая. Многие опытные сварщики и домашние мастера делают расходники для сварки чугуна самостоятельно.

Для этого понадобятся стержни общего назначения (АНО-4 или УОНИ), медная проволока толщиной 1,5-2 мм.

Процесс изготовления простой, достаточно накрутить проволоку на выбранный электрод.

Можно использовать и другой вариант, для его реализации понадобятся:

• жидкое стекло;
• медные прутья диаметром до 5 мм;
• измельченная обмазка, снятая со стержней общего назначения;
• металлический порошок.

В этом случае процесс изготовления состоит из таких этапов:

1. Нарезка медных прутьев на отрезки необходимой длины. Зачистка их поверхности наждачной бумагой и обезжиривание.
2. Подготовка покрывающего состава. Для этого тщательно толкут обмазку, снятую со стержня, и в равной пропорции смешивают ее с металлическим порошком. Затем в подготовленную смесь вводят 30% жидкого стекла, снова все хорошо перемешивают.
3. Создание электрода. Готовые прутья несколько раз опускают в подготовленный состав, пока на них не образуется покрытие толщиной 1,5-2 мм.
4. Сушка стержней. Их размещают вертикально и оставляют на открытом воздухе.
5. Прокаливание. Для этого самодельные изделия помещают в духовку, температура которой в пределах +200-250°С.

Качество самостоятельно сделанных электродов будет немного ниже, чем тех, что приобретены в магазине, но с их помощью также можно надежно соединять или восстанавливать чугунные детали, при этом режим работы выбирают такой же, как и при использовании фирменных расходников.

Какие технологии используются

Сварку материалов осуществляют несколькими способами. Выбор зависит от толщины заготовок, марки стали, имеющегося в наличии оборудования.

С плавящимися электродами

Такие расходники предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе работы металл сердечника плавится и переносится в сварочную ванну.

С целью предотвращения контакта соединяемых материалов с азотом и кислородом атмосферного воздуха на стержни наносят обмазку. При сгорании она продуцирует облако газов, окружающее сварочную ванну. Для соединения чугуна и стали используют электрод с обмазкой основного типа. В отличие от других покрытий, содержащих органику, она не выделяет водород.

Холодная сварка

По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:

1. С нагревом до +600…+700°С (горячая технология). Небольшие заготовки помещают в печь целиком, у крупных кромку разогревают паяльной лампой. По достижении указанной температуры чугун излучает малиновое свечение.
2. С нагревом до +200…+300°С (полугорячая).
3. Без предварительного нагрева (холодная).

Первый метод позволяет получить самое надежное соединение. Предварительный нагрев уменьшает неравномерность распределения температур в массиве заготовки и этим снижает риск раскрытия трещин.

Более низкая температура (второй метод) допускается при большом количестве легирующих элементов в материале заготовок. Они повышают прочность и пластичность шва.

Холодная сварка наименее энергозатратна. Но соединение получается малонадежным. Данный метод допускается применять только в случае, если шов будет работать на сжатие.

При помощи аргонодуговой сварки

Данный способ предполагает использование тугоплавких электродов.

Их делают из следующих материалов:

1. Вольфрама.
2. Прессованного графита искусственного происхождения.
3. Электротехнического угля.

Неплавящийся расходник не имеет обмазки и не служит источником металла для сварочной ванны. Поэтому в рабочую зону подают:

1. Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
2. Присадочный материал в виде проволоки или пластин. В первом варианте изделие может быть полым с содержанием внутри флюса.

Сварка чугуна со сталью электродом неплавящегося типа осуществляется одним из следующих способов:

1. Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
2. Автоматическим. Процесс сваривания обходится без участия человека.

Сопло для подачи защитного газа встроено в горелку. В него устанавливают тугоплавкий расходник.

Технология сварки чугунных тисков электродами

В автомастерских для реставрации чугунных литых деталей пользуются обычной электросваркой. Опытные сварщики в гаражах варят чугун обычным инвертором средней мощности. Пользуются стандартным электродом для черных металлов, но предварительно наматывают не него тонкую медную проволоку. Это необходимо для равномерного разогрева. Такая присадка полноценно заменяет дорогостоящие электроды по чугуну. Перед работой проводится разделка трещины под углом 30° на 1/3 толщины сломанной детали.

Чтобы сварить поломанные тиски горячим методом, их необязательно разогревать в печи полностью. Практики используют для нагрева зоны сварки паяльную лампу. Когда чугун прогреется и начнет краснеть, можно приступать к работе. Каждый слой перед нанесением следующего хорошо прогревают, простукивают молотком для уплотнения.

Когда многослойное соединение закончено, его в течение двух–трех часов необходимо периодически прогревать паяльной лампой. При такой технологии не создается контраст температур между внутренним и внешним слоем. У кого есть печи, оставляют проваренные тиски на углях часов на шесть. Когда шов окончательно остынет, валик выравнивается абразивом. Реставрированные тиски прослужат долго. Они выносят большую нагрузку без повреждений в месте шва.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка чугуна по данной технологии проводится в защитной среде аргона или флюсов, основным компонентом которых является бура. В качестве присадочных материалов используются литые чугунные или специальные прутки, содержащие никель, алюминий и медь. Сваривание чугуна осуществляется с помощью вольфрамовых, угольных и графитовых электродов.

Наиболее распространенным методом является аргонодуговая сварка (AC TIG). Чтобы работы прошли удачно, следует придерживаться нескольких правил:

• тщательная очистка поверхности от мусора и загрязнений;
• заготовку нужно зафиксировать в нескольких точках;
• рекомендуется использовать небольшой предварительный нагрев изделия, для этого можно использовать подручные средства. Следует помнить, что наличие или отсутствие нагрева зависит от вида свариваемого чугуна;
• присадка подается под углом в 20-30 градусов;
• необходимо использовать небольшие величины тока;
• соединение следует проводит поэтапно: исполнитель варит небольшой отрезок в 2-3 см. и проковывает наплавленный металл, чтобы
• избежать остаточного напряжения. Проковка производится небольшим молотком, вес которого не превышает 1,2 кг.,боек – закругленного типа.
• охлаждение детали после сварки осуществляется постепенно.

Данный способ является неосновным при соединении чугунных изделий. Это обусловлено определенными сложностями, возникающими в процессе работы, а также повышенным уровнем трудовых и финансовых затрат.

Лопнули тиски как заварить

Благодаря множеству публикаций, которые посвящены применению самодельных сварочных трансформаторов и других составляющих сварочных аппаратов, появилась возможность для более активного использования сварки в быту или в хозяйстве. Помимо этого, в продаже можно заметить множество малогабаритных источников питания сварочной дуги разного производства.

Чугун является железоуглеродным сплавом, содержание углерода в котором превышает 2,14%. Такой процент содержания углерода приводит к тому, что углерод находится в свободном состоянии. К примеру, самый распространенный вид серого чугуна имеет в своем составе включения графита, которые обуславливают невысокую прочность сплава и его плохую свариваемость.

Подготовка металла к воздействию

Комплексная подготовка чугуна к дальнейшей сварке необходима для получения качественного результата. При неправильном выполнении этого процесса сформированный шов может стать пористым и хрупким. Возможно появление и более выраженных дефектов.

В рамках подготовки чугунной поверхности следует в первую очередь выполнить распиливание трещин. Они часто тонкие, но при этом проникают глубоко в структуру сплава. Если толщина детали превышает 4 мм, то накладывание шва приведет к оплавлению поверхности. Внутренняя часть основы останется поврежденной, что снизит ее устойчивость к механическому воздействию. Распиливать трещину нужно на всю длину. Для этого удобнее всего использовать болгарку, оснащенную тонким диском. Чем толще заготовка, тем глубже следует выполнять запиливание.

В ряде случаев рекомендовано просверливание краев. Это связано с тем, что при осмотре повреждения часто нет возможности точно определить глубину трещин. Перед началом сварки на расстоянии 5 мм от конца разлома требуется провести высверливание краев. Это обеспечит заполнение внутреннего пространства деталей расплавом при выполнении сварки. Кроме того, процедура снизит риск увеличения раскола при механической нагрузке.

Перед началом сварки необходимо выполнить разделку кромок. Это нужно для обеспечения равномерного прогрева деталей на всю длину соединения и недопущения перекалки, способной стать причиной хрупкости участка. Для соединения толстостенных заготовок необходимо выполнить скос краев под углом 45°. У основания при этом должно остаться отступление в 3-4 мм. Проведение разделки кромок повышает износостойкость и прочность обработанного участка.

Если чугунная деталь является тонкостенной, повышается риск слишком сильного разогрева сплава и его подтека. В этом случае сформировать прочный шов крайне сложно. Чтобы облегчить проведение сварки, под заготовку укладывается графитовая прокладка. Этот элемент создаст препятствие для растекания металла, перешедшего в жидкое состояние под воздействием высокой температуры. Это поспособствует сохранению первоначального вида детали.

Если работы будут проводиться на свежем воздухе, рекомендуется применять экраны, защищающие место сварки от ветра.

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.

Методы избежания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

1. Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
2. При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
3. Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
4. Не рекомендуется пытаться сварить сталь и чугун с наибольшим содержанием углерода. Он склонен к появлению трещин и потому считается несвариваемым. Необходимо прибегнуть к альтернативным вариантам соединения.
5. При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
6. Работы надо вести с умеренной скоростью. При быстрой сварке образуются горячие и холодные разломы.

Наиболее надежными швы получаются при следующих условиях:

• использовании электродов малого диаметра;
• нанесения наплавки отрезками по 5 см, давая чугуну остыть.

Дуге придают уклон в сторону заваренного участка, стараясь не затрагивать основной металл.

Наплавка чугуна

Наплавка чугуна может производиться с помощью специальных электродов следующих марок:

МНЧ-2, применяется для ответственных стыков, наплавка выполняется без подогрева.
ОЗЖН-1 предназначены для осуществления работ по заделке серьезных дефектов.
ОЗЧ-2 используются для наплавления ковкого и серого чугуна.
Технология наплавки чугуна представлена в статье “Наплавка металла: электродом и другие”.

Газовая наплавка осуществляется с помощью теплоты, выделяемой при горении смеси ацетилена (заменителей ацетилена) и кислорода. В качестве расходных материалов используются литые прутки и флюсы.

Какие методы сварки применяются для тисков

Для восстановления работоспособности чугунных тисков можно использовать такие методы сварки:

1. Горячая. Это самый распространенный способ, позволяющий получать качественное соединение. Перед свариванием деталей их поверхность при помощи газовой или жидкотопливной горелки или в печах нагревают до +600-650°С. Это помогает избежать перекалки и напряженности в месте сварки, а также появления соединений, имеющих высокую температуру плавления. Дома реализовать такую технологию сложно. Кроме правильного нагрева, надо еще знать, когда можно начинать работу, как остудить заготовки и другие нюансы.
2. Полугорячая. Идентична предыдущему методу, но в этом случае нагрев заготовок проводится до +300-350°С.
3. Холодная. Здесь проведение нагрева деталей не предусмотрено, но есть ряд технологических особенностей, их несоблюдение приведет к получению некачественного и непрочного шва. Этим методом чаще всего сваривают чугун в домашних условиях.

Электроды по чугуну своими руками

При отсутствии специальных электродов для сварки чугуна, можно самостоятельно сделать расходники, близкие по характеристикам к марка ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6. Далее мы рассмотрим два способа, как сделать электроды для чугуна своими руками.

1. Изготовление электродов по чугуну осуществляется по следующей технологии:

• Необходимо взять медную проволоку диаметром 2-5 мм., зачистить её наждачной бумагой, обезжирить и покрыть самодельной обмазкой;
  проще всего приготовить обмазку из покрытия обычных электродов (АНО-4, УОНИ-13/55).
• Покрытие расходников общего назначения соскабливается со стержня, измельчается и смешивается со стальными опилками или железным порошком в пропорции 1:1. Затем в получившуюся смесь добавляется силикатный клей, после все компоненты тщательно смешиваются.
• Проволока опускается в самодельную обмазку, пока нанесенного толщина покрытия не составит 1,5-2,0 мм. Затем нужно подождать, пока излишки смеси стекут.
• Следующий этап – сушка, проводящаяся на открытом воздухе, электроды сушатся в вертикальном положении.
• Завершающаяся процедура – прокалка выполняется в духовке или на плите при температуре 200-250°С.
• Самодельные электроды по чугуну готовы к сварке. Режим сваривания электродами, созданными своими руками, не отличается от режима работы фирменными расходниками.

2. Существует ещё один способ как изготовить чугунный электрод. Сварщику понадобится дрель, стальной электрод (АНО-4, УОНИ-13/45) и медная проволока диаметром 2 мм.

Чтобы изготовить электрод для чугуна своими руками по данной технологии следует произвести следующие действия: проволока накручивается на стальную основу обычного электрода посредством вращения его зажатым в партоне дрели. Чтобы наглядно ознакомиться с процессом производства, рекомендуем посмотреть видео.

Произведенные электроды из чугуна своими руками позволят сэкономить денежные средства, а также выполнять сварочные работы без простоя. Но качество будет ниже, чем от применения специальных электродов для чугуна.

Изготовление электродов в домашних условиях по чугуну может осуществить исполнитель любого уровня.

Подготовка

Место будущей сварки тщательно зачищается. Для этого лучше взять болгарку с лепестковым кругом. При этом нужно следить, чтобы все кромки не имели острых углов. У рабочей поверхности должна быть только сферическая форма.

Далее необходимо провести обезжиривание. Для этого подойдет любой бензин или растворитель. Главное обеспечить полную нейтрализацию окисленного металла.

Отдельно нужно сказать о шпильках. Они являются опорными элементами и часто применяются для создания качественного соединения. Например, если нужно заварить трещину на поверхности чугунной детали, то после зачистки, на ее концах высверливаются отверстия. В них вставляются стальные шпильки.

Размер элемента имеет строгий регламент. Его диаметр не может быть больше 40 % от толщины чугунной поверхности. Выступать над плоскостью шпилька должна не более, чем 4-6 мм. А их количество ограничивается размерами трещины. Ведь расстояние между двумя шпильками не должно превышать шести их диаметров.

Сварка чугуна по шпилькам Источник cf2.ppt-online.org

После подготовки поверхности, прежде, чем сваривать чугун, уделяют внимание выбору электродов. Обычные (для стали) проделают еще большую дыру. Поэтому необходимы только те, которые имеют правильное напыление, позволяющее в нужном русле воздействовать на прихотливый чугун.

Подойдут электроды, содержащие медь, хром или никель. И самые распространенные из них: ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1 и МНЧ-2. Причем нужно проследить, чтобы их диаметр не отклонялся от 3 мм.

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.

Техника безопасности

Выполнение сварки в производственных условиях требует, чтобы исполнитель был аттестован для осуществления соответствующего вида работ.

Участок горячей сварки должен быть оснащен специальным оборудованием, которое выполняет функцию удаления пыли, выделяющейся при сварке.

Также существуют общие правила, которых необходимо придерживаться как профессиональным сварщикам, так и домашним мастерам:

Сваривание тисков инвертором

Для сварки чугуна нужна средняя температура, поэтому работать по такому металлу электросваркой можно в гараже или на даче. Удобнее всего делать это инверторным аппаратом.

С помощью плавящихся электродов

Для выполнения таких работ используют плавящиеся электроды, в их составе есть медь или никель. Необходимо делать прерывистые швы, но они не должны быть короче 3 см, рабочая температура до +80°С и надо давать изделиям остывать. Сварка проводится обратной полярностью. Работу чаще выполняют холодным способом.

Указанный метод сваривания проводится 2 способами:

1. С применением шпилек с резьбой. Их вкручивают в кромки деталей, которые будут сваривать. Чтобы избежать перегрева, эти элементы располагают вразброс. На размер шпилек влияет толщина заготовок: диаметр 0,3-0,4 толщины изделия, но не более 12 мм; вкручивают на глубину не более 1,5 диаметра шпильки и не больше половины толщины заготовки; высота выступания над поверхностью – 0,75-1,2 диаметра. После установки этих элементов их обваривают по кругу, наплавляя слой за слоем металл. Затем заполняют расстояние между шпильками.
2. С применением многослойной сварки. Работу выполняют после проведения разделок кромок, на них не должно быть острых углов. Наплавку начинают с краев и движутся к центру. Первый слой – основной, на этом этапе особенно важно соблюдать режим сварки. Следующие слои проковывают и не охлаждают, это не касается первого и облицовочного.

С электродами общего назначения

Если выполняется разовая работа с чугуном, чтобы сэкономить и не покупать специальные расходники, можно работать и стержнями общего назначения. Ими выполняют многослойную сварку, порядок проведения работ такой же, как описано раньше, где использовались прутки, покрытые цветными металлами.

Использование стальных расходников при сварке чугунных деталей не позволяет создавать прочный шов. Чтобы получить более качественный результат, первый слой делают специальным электродом ЦЧ-4, а следующие выполняют стальным прутком.

При сварке таким способом наиболее слабое место – околошовная зона. В ней образуется много трещин и повышается хрупкость.

В результате таких дефектов происходит отслоение наплавленного металла. Применять данный метод для создания ответственных соединений нельзя.

С электродами с чугунным покрытием

Этот вариант подходит для выполнения работ холодным или полугорячим методом. Для улучшения структуры шва рекомендуется делать небольшой прогрев места сваривания.

Такие стержни покрыты специальной обмазкой. Они предназначены для исправления дефектов в изделиях, выполненных методом чугунного литья. Чаще всего используют такие марки электродов: ОЗБ-2М, МНЧ-1, ОЗЧ-1. Работу выполняют постоянным или переменным током. Расчет его величины проводят таким образом: на 1 мм диаметра требуется 50-60 А.

Заключение

Имея инвертор и зная, как правильно варится чугун электросваркой, можно оперативно делать ремонт самостоятельно. Для этого необязательно покупать специальные электроды, их успешно заменят самодельные. При отсутствии опыта желательно сначала потренироваться на ненужных чугунных изделиях. При сварке следует помнить о недопустимости перегрева участков свыше 80⁰C, поэтому спешить не надо.

Технические приемы

В быту наиболее популярна сварка чугуна полуавтоматом, как наиболее доступный и простой вид соединения. При этом тонкие детали необходимо сваривать, обязательно подложив под них графитовые пластины.

Для сварки можно использовать практически любые полуавтоматы, позволяющие использовать сварочный ток, необходимый для плавления чугуна, но не допускающий проплавлений и вытеканий.

Величина сварочного тока колеблется в пределах 90-110 Ампер. Скорость, с которой подается сварочная проволока, настраивается экспериментально. Как правило, она сходна со скоростью подачи при сварке сталей.

Подготовка деталей

Перед началом работ обязательно нужно подготовить поверхности соединяемых кромок. Для этого их очищают от грязи и пыли, обезжиривают. Для обеспечения большей глубины проваривания, с кромок снимается фаска. Края фаски необходимо закруглить.

Если возникла необходимость заварить трещину, ее нужно «разделать» по всей длине, чтобы увеличить площадь соприкосновения детали со сварочным материалом. Это можно сделать шлифмашиной с отрезным абразивным кругом для работ по металлу. Перед сваркой концы трещины необходимо засверлить, чтобы при нагреве она не разошлась еще на большую длину.

Как делать шов

Чтобы минимизировать вредные последствия, которые можно нанести высокотемпературной дугой чугунным деталям, сварку длинных швов недопустимо производить за один проход. Время сварки на отдельном коротком участке стыка не должно быть продолжительным.

Начинать сварку надо с середины стыка и произвести короткий шов, за тем отступив на некоторое расстояние от него, сделать еще два шва с обеих сторон первого. Если стык достаточной длины, необходимо таким же образом сделать еще несколько коротких швов. Затем провариваются участки между наложенными швами.

Первый шов при сварке деталей большой толщины накладывается посередине стыка, практически без осуществления поперечных движений электродом. Далее, по краям первого шва накладываются второй и третий.

Если толщина детали еще позволяет наложение швов, накладывается четвертый шов посередине, сверху второго и третьего, а позже, после остывания, накладываются пятый и шестой швы справа и слева от четвертого. Указанная последовательность швов применяется и далее, если необходимо произвести еще швы при достаточно большой толщине соединяемых заготовок.

Сварка толстостенных элементов с легированными вставками

Соединение таких заготовок выполняют по следующим правилам:

1. Применяют холодную сварку.
2. Шов набирают короткими прихватками длиной 2,5 мм.
3. Каждую последующую выполняют после остывания предыдущей.

Несмотря на то что прихватки следуют одна за другой, данная технология не обеспечивает герметичности соединения. Это объясняется тем, что новый шов ложится на уже отвердевший, поэтому они не сливаются воедино.

Кроме того, соединение получается хрупким. По этой причине способ не подходит, если в дальнейшем предполагается механическая обработка шва.

Сварка неплавящимся электродом в аргоне или под флюсом

Технология проведения работ предусматривает наличие защитной среды (аргон или флюс). Присадку делают из чугуна, в который добавляют медь, алюминий, никель. Работают угольными, графитовыми или вольфрамовыми неплавящимися стержнями.

Чтобы шов был качественным, сварку выполняют с соблюдением таких правил:

• поверхность хорошо очищают от грязи и жира;
• соединяемые детали фиксируют в нескольких местах;
• предварительно прогревают место соединения, необходимость этого этапа зависит от вида чугуна, из которого сделаны соединяемые детали;
• присадочный прут подают под углом 20-30°;
• работы выполняют при небольшом токе;
• сваривание проводят поэтапно: проваривают 2-3 см, затем проковывают этот отрезок небольшим молотком;
• после сварки детали охлаждают постепенно, нельзя допускать резкого снижения температуры.

Такой метод сварки чугуна требует больших затрат труда и финансов, а также есть некоторые сложности соблюдения технологии, поэтому его используют редко.

Процесс сварки

Когда куплены все расходные материалы, будет полезным прочитать инструкции на упаковках. Там указываются полезные сведения. От режима использования до необходимого количества электродов на определенный размер шва.

А для сварки по-холодному в домашних условиях есть основные правила:

• Выбирается обратная полярность подключения.
• Сварочный аппарат ставится на минимальную мощность.
• Не нужно делать непрерывный шов длиннее 5 см.
• Чтобы металл не перегревался, перерывы в работе делают, как можно чаще.
• Первый слой, а также последний обязательно проковывают молотком, но с самым малым усилием.

Разберем, как варить чугун на конкретных примерах.

Холодная сварка чугуна электродом Источник pp.userapi.com

По шпилькам

Шпильки устанавливаются в подготовленные отверстия. Электродом, слой за слоем, вокруг каждого вспомогательного элемента наваривается металл. В конце концом шпилька полностью закрывается наплавом.

Чтобы не превышать температуру поверхности свыше 80 °C, делаются перерывы. А лучше комбинировать их с переходами между шпильками. Немного отработав на одной, на время ее оставляют и переходят к следующей. Так и двигаются по кругу с небольшими паузами.

Когда все шпильки скрываются под наплавами, делается завершающий шов. Он соединяет весь наваренный металл между собой.

Многослойный

Проверяются фаски. Они должны быть сферической формы, без острых выступов. Двигаясь от одного края к другому, наплавляется первый шов. Пока он не остыл, его в легкую проковывают молотком. Затем ему дают остыть.

Если возможно, деталь переворачивают на другую сторону. С тыла наносится аналогичный слой металла, который также проковывается. Деталь возвращается в исходное положение, и уже теперь слой за слоем, наплавами закрывается весь дефект. Не забывая легонько проковывать каждый наваренный шов, а также делать перерывы, чтобы не перегреть металл.

Общие рекомендации

Чугун под воздействием тепла может быстро перегреться, что приведет к его переходу в жидкое состояние. Для удержания сплава в сварочной ванне рекомендуется располагать обрабатываемую поверхность горизонтально внизу.

После проведения прихваток нужно накладывать короткие швы, длина которых не должна превышать 25 мм. После этого обработанные места прокалывают легкими постукиваниями молотка.

Сравнение методов: какой лучше

Наибольшие прочность и надежность обеспечивает сварка тугоплавким электродом (аргонодуговой метод) с предварительным нагревом заготовок. Она используется при ремонте ответственных конструкций.

Если доступен только аппарат для ручной дуговой сварки, используют плавящиеся стержни. Заготовки также лучше нагреть. Холодная технология допускается только для устройства соединений, работающих на сжатие.

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.

Электроды

Об электродах уже выше говорилось, но необходимо обозначить некоторые серьезные позиции, от которых зависит качество конечного результата.

• ЦЧ-4 могут быть использованы как для холодной, так и для горячей сварки чугуна и стали. С их помощью также производится наплавка, напайка и ремонт дефектов литья. Кроме стали с чугуном этой маркой электрода можно варить и заготовки из высокопрочного ковкого чугуна. Варить такими электродами можно только в нижнем положении постоянным током обратной полярности.
• ОЗЧ-2 применяется в точно таких же позициях, как и предыдущий расходник. Но специалисты рекомендуют сваривать им тонкостенные заготовки. Кроме нижнего положения электрод хорошо варит и в вертикальном.

Кстати, сварка двух металлов (чугуна и стали) считается более качественной, когда используется ручная электросварка. Но, как уже было сказано выше, если процесс будет произведен с предварительным подогревом. Остывание сваренных стальных и чугунных деталей надо проводить медленно. Поэтому после окончания работ сварную конструкцию надо накрыть плотным материалом. А лучше уложить в печь, где детали нагревались до сварки, и остудить сборную деталь вместе с ней.

Вот такие технологии сегодня используются для того, чтобы соединить между собой стальные и чугунные заготовки. Как показала практика, все они неплохо с этим справляются, главное правильно выбрать расходные материалы и режимы сварки.