Электроды для сварки чугуна

Электроды для сварки чугуна

Автор: Игорь

Дата: 23.08.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

При большой твердости чугун обладает одним большим недостатком, который проявляется в его хрупкости. Это вызвано большим содержание углерода в составе, что делает сварку данного металла достаточно сложным процессом. Электроды по чугуну должны компенсировать многие негативные моменты благодаря специально подобранному составу, но их имеется достаточно большое количество разновидностей, так что для каждого случая приходится подбирать отдельную марку. С учетом того, что в самом металле может находиться до 6% углерода, в электродах присутствует примерно то же самое соотношение.

Электроды для сварки чугуна

Одним из самых качественных способов является сварка чугуна аргоном, но это достаточно дорого и не всегда доступно. Сварка чугуна электродом в домашних условиях также возможна и весьма распространена, благодаря своей простоте и дешевизне. Главное правильно подобрать расходный материал и подготовить металл под сварку. Очень важно, чтобы сварочные электроды по чугуну имели одинаковое время остывания с основным металлом, так как у него оно зачастую достаточно низкое. Это помогает избежать перенапряжения, что очень важно, так как у чугуна очень низкие пластичные свойства. При повышенных температурных режимах может происходить выгорание углерода, так что если в присадочном материала будет содержаться больше данного элемента, чем в основном.

Набор электродов для сварки металла

Электроды для сварки чугуна используются как в промышленности, так и в частной сфере. Естественно, что у каждой марки свои особенности применения, поэтому, некоторые из них принадлежат только к определенным областям. В целом же чугун достаточно распространенный металл. К нему в большинстве случаев выпускают материалы с большим диаметром, так как из него делаются массивные изделия. Это могут быть детали к машинам, станочному оборудованию и прочей тяжелой технике. Возникает необходимость, как в самой сварке, так и в наплавке, причем электроды для наплавки чугуна мало чем отличаются от других типов. Практически у всех них основное покрытие, но встречаются и модели с кислым, что обеспечивает стабильность дуги и возможность проводить процедуры во всех пространственных положениях. Все они изготавливаются согласно ГОСТ 7293-85.

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.

Трудности, возникающие при сварке чугуна

Очень важно со всей ответственностью подойти к выбору углеродов для сварки чугуна, поскольку в процессе работы придется столкнуться с рядом трудностей, обусловленных большим содержанием углерода в сплаве:

  • в процессе создания шва постоянно будут появляться трещины и поры, это связано с тем, что при сварке чугуна выделяется много газа, поэтому в расплаве много пузырьков. Если не соблюдать баланс в скорости охлаждения, то шов будет пористым, а это негативно сказывается на его прочности,

  • если сваривается тонкий чугун, то следует быть очень осторожным, поскольку если его перегреть – он рассыпется,
  • могут образовываться различные каленые структуры, которые сложно убираются с поверхности материала,
  • из-за того, что в сварочной ванне присутствуют тугоплавкие окислы, некоторые места могут не провариться. Это обусловлено тем, что температура при которой плавятся окислы – очень высокая, и поэтому дуга может попросту из не расплавить. Итог – между основным материалом и расплавом появляется пленка, от которой трудно избавиться механическим путем.
  • в участке шва сплав охлаждается очень быстро. Возле обрабатываемого участка образуются твердые зоны с выделением цементита. Эти места приобретают белый оттенок и по завершению сварочных работ их очень сложно обработать.
  • высокая вероятность того, что из участка шва, расплав может вытечь.

Выполняя сварку чугуна в домашних условиях, не пренебрегайте следующими рекомендациями и специалистов и старайтесь максимально точно соблюдать технологию работы.

  1. В первую очередь, необходимо подготовить поверхность изделия, она должна быть хорошо зачищена, также стоит избавиться от оксидной пленки.
  2. Далее надо отшлифовать кромку. Если вы видите, что на материале присутствуют трещины, сколы, неровности, то знайте, что в процессе сварки масса может просто вытечь из шва. Именно поэтому обязательно используйте специальные формы с графитовыми вставками. Изготовить такую форму можно при помощи песка.

Совет! В том участке, где форма будет контактировать с местом сварки лучше проложить графитовую вставку, изготовить которую можно из огнеупорного кирпича. Так вы обезопасите себя от нежелательного вытекания расплава через трещину.

3.Далее переходим к самому трудоемкому процессу – прогреву заготовки. Чугун плавится при достаточно низкой температуре 1200-1250°С. В связи с этим температура предварительного нагрева не должна быть выше 500-700°С. Также нужно очень аккуратно прогреть как непосредственно сам участок соединения, так и пространство около него. Благодаря этой процедуре, металл на растрескается.

В промышленных условиях прогрев осуществляется в специальных тиглях. Дома или в гараже можно применять газовую горелку. Работы лучше выполнять с напарником. Один занимается прогревом участка соединения, другой работает с аппаратом.

4.После того, как сварка будет выполнена, заготовку надо охладить: для этого она засыпается песком или мелким древесным углем. Чем дольше заготовка будет остывать, тем меньше будет вероятность образования трещин и выделения цемента.

Обратите внимание! Для того, чтобы не получить ожог, весь процесс работы выполняйте в перчатках с повышенной теплозащитой, а также используйте держатель с отражающим щитком.

Осуществить полноценную горячую сварку с прогревом до 600°С в домашних условиях – непросто. Поэтому следует ограничиться полугорячим способом, который заключается в прогреве детали до 300-400°С. Такой способ чаще всего используется для ремонта несущих конструкций или соединения ответственных деталей. Во всех остальных случаях подойдет метод холодной сварки. При соединении заготовок, швы укладываются последовательно, один слой за другим. Снизу свариваемую деталь можно охладить водой. Стоит отметить, что электроды для холодной сварки чугуна и для горячей ничем отличаются.

После выполнения работы, для улучшения качества шва, нанесите на него кастолин – специальный состав, который увеличит срок службы изделия.

Типы чугунных электродов

Все существующие электроды для сварки чугуна делятся в зависимости от:

  • Вида сварки: горячая или холодная.
  • От марки чугуна: серого, ковкого или высокопрочного.
  • Толщины свариваемых деталей.
  • Технологического процесса.
  • Требований к качественным показателям сварного шва.
Читайте также  Раковина из дерева своими руками

Сварка холодным способом

Для сваривания чугуна холодной технологией необходимо использовать электроды, в состав которых входят такие металлы, как медь и никель. Медь не растворяется в чугуне, поэтому шов получается однородным. Никель, наоборот, хорошо растворяется в железе, но при этом не взаимодействует с углеродом. Следствие – ровный шов без трещин и пор, хорошо поддающийся обработке.

Эта разновидность электродов для чугуна делится на три подвида, в каждом из которых свои марки.

  1. МНЧ-2. Состоит из железа, никеля и меди. Может использоваться дополнительно для плавки и заварки литья. Варит все виды чугунов при обратной полярности. Шов из такого электрода легко поддается механической обработке, после которой стык обеспечивается высокой чистотой поверхности и прекрасной плотностью заполненного пространства. Рекомендуется использовать эти электроды, когда соединяются заготовки, работающие в агрессивных средах.
  2. ОЗЧ-6 и ОЗЧ-2. Это железо и медь. ОЗЧ-6 используется, когда надо сварить тонкие детали из серого или ковкого чугуна. В них используется основная обмазка, сварка производится постоянным током, полярность обратная. ОЗЧ-2 – все то же самое, что и у предыдущей марки, только обмазка у них кислая.
  3. ОЗЧ-3 и 4, ОЗЖН-1 и 2. Это железо и никель или только никель. ОЗЧ-3 используется, если предъявляются повышенные требования к обрабатываемой чугунной заготовке. Варить такими электродами можно серый или высокопрочный чугун. ОЗЧ-4 используют для соединения или ремонта деталей, которые подвергаются большим ударным нагрузкам или работают в зонах истирания. У них основная обмазка, как и у ОЗЧ-3. ОЗЖН-1 или 2 – это стандартная марка, подходящая под сварку серого и высокопрочного чугуна. Рекомендуется сварку этими электродами проводить в нижнем или вертикальном положении.

Есть еще несколько марок сварочных электродов по чугуну. Это электрод ОК92.18. Применяют его при сварке не очень толстых заготовок (максимум три слоя) с предварительным нагревом металла. Чаще всего используют при ремонтных работах, когда необходимо заварить трещины. Варит ковкий и высокопрочный чугун, как на переменном, так и на постоянном токе. Стержень на никелевой основе. Обмазка – основная с большим содержанием углерода, поэтому варить чугуны, в которых в большом процентном содержании находятся сера или фосфор запрещается.

ЦЧ-4 используют для сварки деталей из чугуна и стали. Одна из самых распространенных марок. Чугун в этом случае может быть и ковким, и высокопрочным, и серым. Можно сварку проводить и с предварительным нагревом, можно без такового. Ток сварки постоянный, при высоких токах можно использовать переменный. Положение сварки – нижнее.

Ficast NiFe K – это марка относится к третьей подгруппе, используется, когда появляется необходимость приварить стальную заготовку к чугунной (серый или ковкий). С его помощью можно варит швы в любых положениях. Получается достаточно прочный стык без трещин, который легко поддается обработке.

ZELLER 855 обладает всеми характеристиками, что и предыдущий электрод. Правда, им можно варить загрязненные детали, кромки с ржавчиной, с масляными пятнами и так далее.

Горячая сварка чугуна

При правильном подходе к сварочному процессу результат может быть высококачественным. Сам сварочный процесс может проводиться:

  • Стальными электродами. Здесь могут быть использованными марки УОНИ или АНО.
  • ОМЧ-1. Варить можно заготовки только из серого чугуна. По сути, это литые чугунные прутки, которые покрываются специальной обмазкой. Диаметр таких электродов варьируется в пределах 3-6 мм.
  • Электродами с чугунным стержнем марки А или Б. Марка «А» — применяется для дуговой или газовой сварки. «Б» для дуговой холодной и горячей. Диаметр стержней от 4 мм до 16 мм. В покрытие этих электродов специально вводятся добавки, которые стабилизируют сварочный процесс. Особенно хочется отметить добавку «термит», которая замедляет остывание сварочного металла. А это повышение качественных характеристик стыка. Правда, широкого применения эта технология не нашла. Лучший результат показала полугорячая сварка при температуре 300С.

Горячая сварка чугуна – это возможность получить сварной шов по плотности и составу точно таким же, как свариваемые чугунные заготовки. Поэтому обрабатывать его очень легко, да и механические качества стыка ничем не отличаются от свариваемого чугуна. Но у этого способа немало сложностей. К примеру, сложность организации самого сварочного процесса. Особенно это касается формовки в зоне сваривания. Не просто провести прогрев деталей на всю толщину. Да и продолжительность сварочного процесса слишком большая, что приводит к увеличению себестоимости сварки в целом.

Но горячая сварка чугуна избавляет от всех негативных моментов, которые появляются при холодном способе. К примеру, отсутствие отбеливание материала или закалки металла. В настоящее время сварщики используют разные температуры нагрева зоны сваривания.

  • 500-600С – это горячая сварка.
  • 300-400С – это полугорячая.
  • 150-200С – теплая.

Внимание! Сильный нагрев чугуна приведет к изменению его структуры, поэтому не рекомендуется его нагревать свыше +650С. При этом скорость нагрева должна быть 120-150С в час. Нужно придерживаться и медленного остывания.

Сварка неплавящимися электродами – это еще одна разновидность соединения двух чугунных заготовок. Здесь могут быть использованы и вольфрамовые электроды, и угольные, и графитовые. Главное правильно подобрать присадочный элемент. А вот тут разнообразие большое. Здесь могут быть использованы литые чугунные стержни, стальные с содержанием никеля, медные, алюминиевые и другие металлы. Сварка может проводиться при помощи бура (флюса) или инертного газа. Чаще всего сварщики пользуются сваркой с вольфрамовыми электродами в зоне защитного газа (аргона) с применением никелевой присадки.

Разнообразие электродов для сварки чугунных заготовок достаточно широкое. У каждого из них свои условия сварки, поэтому при выборе нужно правильно подобрать электрод к требованиям сварочного процесса. Немного ошиблись, и получите низкое качество конечного результата. А это трещины, поры, отбеленный чугун и сложность дальнейшей обработки.

Какими электродами варить?

  • проволока из легированных сталей;
  • из углеродистого материала;
  • чугунные прутки;
  • медные прутки, а также изготовленные и сплавов.

Стальные электроды покрываются смесью, содержащей ферросилиций. С его применением мастер может получить на месте соединения деталей серый чугун, который отличается от аналогов полезными характеристиками. Данный тип электродов используют для соединения деталей, которые не подвержены повышенным нагрузкам при эксплуатации.

Марки электродов для сварки чугуна:

  1. ЭМЧС. Сердечник электрода содержит сталь с низким уровнем углерода. Поверх сердцевины находится покрытие, состоящее из нескольких слоев, при этом каждый из них обеспечивает защиту сварной ванны, образует газ, улучшает свойства металла. Данный вид электродов не требует предварительного нагрева чугунных деталей, толщина которых не должна превышать 10 мм.
  2. ЦЧ4. Считается обычным электродом. Сердечник покрывают веществом, которое при эксплуатации вступает в химическую реакцию с углеродом и образует карбиды, не вступающие во взаимодействия с железом.
  3. МНЧ-1. Сердечник состоит из сплавов меди и цинка. Шов при этом получают высокого качества, он не подвергается разрушению, легко обрабатывается. В месте шва снижается количество растворенного углерода.
  4. Чугунные. Изготавливают двух видов: углекислый барий и карборунд которые смешивают с раствором жидкого стекла.
Читайте также  Как выбрать печь для бани

Комплектующие выполняют из комплекса стержней:

  • медно-железный сплав, покрытый железным порошком;
  • медные, покрытые проволокой из стали;
  • медные, покрытые жестью.

При выборе комплектующих ориентируются на толщину металла, величину тока, а также требование к шву.

Виды электродов для сварки

Для соединения двух чугунных деталей их нужно сложить на верстаке или сварочном столе, желательно зафиксировать при помощи струбцин, зажимов, специальных приспособлений для уменьшения вероятности появления деформаций. Если же требуется заварить трещину, крепить элементы необязательно. Существует два способа сварки чугуна при помощи покрытого электрода и инвертора.

Горячий способ с предварительным подогревом

Полностью соблюсти технологию сварки в домашних условиях сложно из-за необходимости прогрева деталей до высоких температур. Принцип метода описан в ГОСТ 30430-96:

  1. Собирают изделие на прихватки.
  2. Свариваемые элементы нагревают до 400-600 градусов.
  3. Производят сварку, тщательно перемешивая расплавленный металл. Важно не прерывать процесс до того, как графит не сгорел в сварочной ванне. В конце нужно вывести электрод за пределы стыка и прервать сварку на основном металле.
  4. После этого деталь снова нагревают и дают ей медленно остыть.

Для контроля над температурным режимом используют термокарандаши, плавящиеся при определённых температурах (ставят метки на чугуне) или переносные пирометры. Чтобы изделие медленно остыло, его помещают в песок.

При необходимости сварки чугуна в домашних условиях можно нагревать детали при помощи газового резака или горелки.

Холодный способ без подогрева

Универсальный способ подойдёт для применения в полевых условиях – в гараже или на даче. Но для осуществления сварки необходимо использовать соответствующие электроды. Суть процесса:

При появлении дефектов – трещин, свищей, пор – нужно удалить их с применением зачистного круга. Произвести сварку вновь.

Характерные свойства при выполнении сварки чугуна

Железоуглеродистый сплав называют чугуном. Углерод добавляют в сплав железа для увеличения твердости и уменьшения пластичности.

Его содержание составляет примерно 2,14%. Такое соединение придает сплаву легкость и делает его более устойчивым к воздействию неблагоприятной среды.

Так же это позволяет уменьшить вероятность возникновения коррозии. Что бы достичь высоких показателей стойкости сплав проходить процесс легирования. Это процесс добавление в состав материалов примесей для повышения свойств основного материала.

В данном случае это могут быть: алюминий, ванадий, хром, никель и другие.

Без добавления этих примесей чугун становится сильно хрупким.

Существуют такие виды чугуна:

  • белый чугун — самый твердый и хрупкий, поэтому плохо отзывается на сварочные работы.
  • серый чугун более мягкий из-за добавления в состав кремния (от 1,2—3,5 %) и углерода. Этот вид чугуна хорошо реагирует на сварку.
  • ковкий чугун образовывается при продолжительном отжиге белого чугуна. На выходе получается графит хлопьевидной формы. Такой вид чугуна наиболее пластичный и вязкий.

Сколько стоят электроды по чугуну

Основные факторы, определяющие стоимость этого расходного материала, — бренд и страна-производитель, тип электродов, их марка и состав покрытия. Традиционно более дорогими считаются качественные европейские и американские аналоги — например, продукция таких известных брендов, как ASPIK или UTP. Отличные потребительские свойства при работе с чугуном демонстрирует электрод UTP 86 FN немецкого производства и также немецкая продукция марки Capilla. Российские аналоги стоят дешевле, при этом качество современной отечественной продукции находится на высоком уровне.

Нюансы выбора

Также стоит присмотреться к обмазке (наружной обработке). Основное и кислое покрытие по-разному реагируют на определенные условия эксплуатации, о чем важно помнить. Если вы собираетесь наплавлять электроды на заготовку, важную роль играет толщина этого покрытия. Предпочтите наиболее толстые модели для работы со старым, некачественным или загрязненным чугуном.

При сварке тонкостенного чугуна электроды подбираются так, чтобы толщина их и самой заготовки совпадали, либо были максимально приближены. В противном случае проявится либо залипание, либо проплавка детали насквозь, что ухудшит ее внешний вид и не позволит достичь требуемого результата.

Правильный выбор электродов для сварки чугуна — залог успешной, быстрой, результативной работы. Если вам предстоит впервые варить этот непростой материал, не утруждайтесь выбором — используйте изделия марок МНЧ-2, ЦЧ-4 или ОЗЧ серии 2, 3, 4. Их толщина варьируется от 3 до 6 мм, что позволяет получить качественный шов. Если хочется подобрать качественный расходный материал зарубежного производства, рекомендуются универсальные изделия марки UTP.

Чем, на ваш взгляд, можно дополнить список хороших электродов по чугуну? Поделитесь своим мнением в комментариях.