Сварка чугуна аргоном: подготовка чугуна, необходимое оборудование, технология сварки и особенности процесса

Сварка чугуна аргоном: подготовка чугуна, необходимое оборудование, технология сварки и особенности процесса

В промышленности и в быту применяется большое количество чугунных изделий. Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором может содержаться от 2 до 6,7% углерода. Высокое содержание углерода приводит к наличию у чугуна ряда свойств, которые делают его сварку обычными способами неэффективной. Для такой сварки разработаны специальные технологии. Одной из наиболее востребованных технологий является дуговая сварка в защитной среде аргона.

Свариваемость чугуна и другие свойства

Сварка чугуна аргоном предполагает учет всех свойств данного металла. Он имеет ряд определенных особенностей, которые следует знать, чтобы не навредить. Ведь свариваемость чугуна находится не на самом высоком уровне и применение всех дополнительных технологий помогает избежать проблем. Среди важных свойств стоит отметить:

  • Высокая скорость остывания металла. Это свойство приводит к эффекту «отбеливания». В это время, на поверхности материала появляется слой белого чугуна, который уже впоследствии не поддается обработке.
  • Металл обладает низкими пластическими свойствами. Это приводит к перенапряжениям отдельных участков, особенно в местах сваривания. Из-за этого на месте шва образуются трещины, которые могут проявляться не сразу, а через несколько часов после остывания.
  • Уменьшение количества углерода от температурного воздействия. При выгорании углерода, появляется окись СО, что способствует появлению пор внутри шва и на его поверхности.
  • Хрупкость материала также оказывает множество проблем при сваривании отдельных частей.

Чугунные стержни для сварки

Очень важно правильно выбрать присадочный материал. В основном для этого используют стержни, изготовленные из чугуна. Некоторые мастера просто удаляют обмазку с чугунных электродов и применяют их в качестве присадки.

Вот такие марки используются для аргонодуговой сварки чугуна (ТИГ).

  • Для горячего сваривания – «А».
  • Для горячей сварки с местным нагревом – «Б».
  • Для соединения тонкостенных чугунных заготовок при полугорячей сварке – «НЧ-1».
  • Для толстостенных чугунных деталей при полугорячей сварке – «НЧ-2».
  • Для соединения с повышенными характеристиками износостойкости – «БЧ» или «ХЧ».

Диаметр присадочного стержня выбирается из расчета толщины свариваемых заготовок. Обычно он в два раза должен быть меньше.

Особенности материала

Чугун содержит много углерода, что мешает качественному соединению.

В трудоемкость процесса входит:

  • склонность материала к образованию трещин;
  • появление каленых структур при термической обработке;
  • образование пор;
  • тонкостенный материал лопается от перегрева.

Хоть чугун и мягкий материал, но его тяжело обрабатывать, быстро садится инструмент.

Виды чугуна

По структурному составу материал делится на белые и серые.

  1. Белые — твердые и хрупкие, не свариваются. Обрабатываются только шлифованием.
  2. Серые, к ним также относится ковкий и высокопрочный чугуны. Хорошо обрабатываются и подлежат сварке.

Разделка кромок

Зачищать и обезжиривать чугунные детали в основном не надо. Требуется только разделка кромок, которые можно снимать всеми доступными способами:

  • наждаком;
  • болгаркой;
  • напильником.

Учтите — нельзя оставлять острые кромки. Острота убирается болгаркой.

Как варить чугун аргоном

Технология мало чем отличается от других соединений. Крепко фиксируем заготовку в нескольких точках. Берем в руки горелку и присадочный материал. Присадка подается под углом 20-30 градусов. Расстояние между соплом и деталью 3-10 мм.

Варим аргонно дуговой сваркой короткими швами 2-3 см и проковываем. Оборвали дугу и пока шов красный, стучим часто, но несильно. Шов должен сминаться, а звук от стука быть глухим. Если металл звенит и молоток отскакивает, то проковка останавливается.

Вес молотка до 1,2 кг, а боек — закругленного типа.

Некоторые типы чугуна свариваются без предварительного прогрева (на холодную), а другие виды нуждаются в дополнительном нагреве. Всё познается на практике.

Для автоматов выпускается специальная проволока для сварки чугуна. Имеет маркировку:

  • ПП-АНЧ-1 — для мелких трещин (без подогрева);
  • ПП-АНЧ-2 — для толстых изделий (с подогревом и без);
  • ПП-АНЧ-3 — для соединений всех размеров (подогрев до высокой температуры).

Видео:

P.S. Мы рассмотрели, чем варить и как происходит сварка чугуна аргоном. В процессе практики вы поймете, что аргонная сварка чугуна не имеет никаких преимуществ перед другими видами соединений. Результат неплохой, но сложность присутствует, трудозатраты и цена выше.

Вывод: аргоный метод хороший, но не основной для соединения чугунных изделий.

Подготовительный этап

В первую очередь, до начала работы выполняют подготовку самих заготовок. Свариваемые края очищают от грязи, ржавчины, шлаковых корок. Чем лучше это сделано, тем меньше в зоне сварки окажется веществ газообразующих, содержащих вредные добавки.

Острые грани скругляют, снимая фаску заточным диском «болгарки». Если выполняется заваривание трещины, ее предварительно прорезают на всю глубину. При этом поверхность очищается, одновременно сглаживаясь.

Наилучший эффект дает использование нижнего шва. Поэтому, если необходимо обваривание с нескольких сторон подготавливают соответствующие струбцины. Их задача — удерживать детали вместе на протяжении всего процесса. Делать возможным их поворот, не создавая нагрузки на незавершенный стык.

Для предотвращения вытекания расплавленного чугуна из сварочной ванны, с помощью графитовых пластин устраивают обечайки.

Кроме перечисленных мероприятий, готовят оборудование, вспомогательные инструменты. Подбирают сварочные прутки, проволоку, необходимые присадки для чугуна и аргонной сварки и т.д.

Особенности сварки чугуна аргоном

Применение аргона для сварки чугуна всегда позволяет приблизить качество шва к прочности основного материала. Но добиться такого результата можно только при соблюдении особых правил. Одно из них — это постепенный прогрев зоны стыковки и в дальнейшем её охлаждение. Для чего это делается?

Прогрев обеспечит изменение структуры металла, после чего на свариваемой поверхности будет выделяться графит, что увеличит скромные пластичные свойства чугуна. Чтобы исключить попадание инородных металлов в место сварки, принято использовать графитовые прутки или электроды. Иногда также может использоваться порошковая проволока или специальные чугунные пластины.

В промышленности сварщикам чаще всего приходится варить чугун с помощью холодной сварки. Это можно сделать множеством способов, но самую большую популярность получили всего 3 из них:

  • использование электродов из цветного металла;
  • применение электродов малого диаметра, которые в своем составе имеют минимальный процент углерода;
  • использование стального стержня.

Холодный метод сварки позволяет удешевить производство и сэкономить рабочее время. Это также исключает необходимость предварительного нагрева места стыка и затем его охлаждение, что требует вовлечения в процесс дополнительного оборудования и материалов.

Сваривать чугун с помощью аргона рекомендуется на низком сварочном токе, это убережет элементы, находящиеся в сварочной ванне, от смешивания.

Подготовка чугуна к сварке

Процедура подготовки чугунных деталей более кропотливая, чем у стали. Обуславливается склонностью этого материала к образованию трещин и саморазрушению.

Для начала необходимо внимательно осмотреть деталь на предмет дефектов, которые нужно удалить. Первым делом выявляются трещины. Если они обнаруживаются, их локализуют путем засверливания по краям, и разделывается на всю глубину, чтобы не допустить дальнейшего их распространения. Сверления можно избежать, для этого края трещины должны быть закруглены.

Читайте также  Сварочный аппарат для ремонта кузова автомобиля

Помимо механических дефектов, необходимо удалить пятна и другую грязь. Устранение масляных пятен иногда превращается в настоящие мучение, из-за того, что они глубоко проникают, благодаря пористой структуре чугуна. Вывести их можно при помощи растворителя или газовой горелки.

Кромки шва не должны быть острыми. Они специально закругляются при помощи болгарки, а если ее нет под рукой, можно воспользоваться напильником или наждаком. Необходимо место сварки обязательно очистить от окалин. Для этого также можно воспользоваться болгаркой, шлифовальной машинкой, или металлической щёткой. Очень хорошо помогает очистить поверхность пескоструйная аппарат.

Особенности чугуна

Рассматриваемый материал является сплавом железа с повышенным содержанием углерода в составе. Если, к примеру, у кованой или закаленной стали этот показатель составляет 0,3-0,5 %, то у чугуна он в десять раз больше (от 2 до 6%). Однако во внимание стоит принять ряд других особенностей материала. Среди них:

  • высокая скорость охлаждения, приводящая к появлению слоя «белого» чугуна, который не поддается какой-либо обработке;
  • образование пор в процессе сварки за счет выгорания углерода и образования смеси СО;
  • низкая пластичность материала — верная предпосылка к появлению трещин.

Увы, недостатки материала зачастую перекрывают все его достоинства, вызывая головную боль у сварщиков. При термообработке общеизвестными методами (ручная сварка и т. д.) и последующем застывании шва его хрупкость приводит к нарушению целостности заготовок. К тому же, чугун выступает трудносвариваемым металлом, поэтому альтернативный метод создания соединений просто необходим. Здесь то на помощь приходит дуговая сварка в среде защитного газа — аргона.

Сварка чугуна аргоном

Для того чтобы варить чугун в домашней мастерской необходимо соблюдать некоторые правила и требования, которые помогут избежать трещин и других дефектов.

Подготовительный этап

Перед тем как перейти к соединению частей материала при помощи сварки необходимо выполнить подготовку:

  1. Осмотр внешнего вида на явные дефекты (трещины и поры).
  2. Место сварки обрабатывают при помощи шлифовальной машинки, при этом края закругляют.
  3. Очищают место соединения от мусора и стружки.

Выбор способа

Наиболее распространенным считается способ соединения при помощи присадочных материалов. Сварку аргонодуговым аппаратом осуществляют в любом положении. Применение проволоки низкого качества позволит снизить затраты на сварку, тем самым можно выполнять манипуляции при помощи аппаратов для дома и дачи.

Вольфрамовый электрод применяют для сварки толстостенных деталей. Данная технология позволяет создание качественного шва при добавлении специальных флюсов.

Необходимый материал и оборудование

Сварочный припой выбирают в зависимости от разновидности чугуна и вида сварки. В качестве электрода применяется вольфрам, при сварке с высокой температурой используют никелевый припой. Присадки подбираются в зависимости от типа варки:

  • горячая сварка полуавтоматом требует применения марок А и Б;
  • при автоматической варке используется проволока на основе кремния, является порошковой;
  • в результате предварительного разогрева деталей в месте соединения до температуры 350°С подходит марка ПП-АНЧ-2;
  • для высокопрочных типов используют ПП-АНЧ-5, при этом сила тока при сварке должна иметь значение до 500 А.

Для выполнения операции сварки аргоном применяют аргонодуговой сварочный аппарат. В нем применяется двойная технология газовая и электрическая. С его помощью получают соединения высокого качества. Различают автоматические и полуавтоматические модели.

Аргонодуговые сварочные аппараты

Режимы

Для аргонной сварки установлены следующие параметры:

  • заготовка до 10 мм, сила тока до 350 А;
  • толщина до 20 мм, сила тока до 400 А;
  • толщина от 30мм и выше, сила тока до 600 А.

Последовательность действий

Для того чтобы сварочный шов имел высокое качество без дефектов и трещин необходимо выполнять следующие действия:

  • подготавливаются чугунные заготовки;
  • настройка режима сварки;
  • в правой руке следует держать горелку, в левой — присадочную проволоку;
  • на рукояти находится включатель подачи газа, его нагнетают за 20 секунд до сварки;
  • между электродом и швом необходимо выдерживать 2 мм;
  • включают аппарат, при этом на электрод подается напряжение и между ним и чугуном возникает дуга;
  • в место сварки подаю газ;
  • присадочная проволока плавится и заполняет пустоту между заготовками;
  • не рекомендуется прикасаться вольфрамом к чугуну при сварке.

При соблюдении требований безопасности сварщик получит качественный шов, который в процессе эксплуатации детали из чугуна не покроется трещинами и порами.