Как сварить чугун: Как сваривать чугун: советы, правила, рекомендации — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Сварка чугуна со сталью: какие электроды использовать

Содержание

Характеристики свариваемости металлов
В чем сложность сварки чугуна и стали
Какие технологии используются
С плавящимися электродами
Холодная сварка
При помощи аргонодуговой сварки
Как выбирать электроды для стали и чугуна
Методы избежания основных ошибок
Инструкция по сварке чугуна со сталью
Метод холодной сварки
Сварка при помощи плавящихся электродов
Применение аргонодуговой технологии
Сварка толстостенных элементов с легированными вставками
Сравнение методов: какой лучше

Сварка чугуна со сталью применяется вынужденно, в основном для ремонта. При соблюдении технологии удается получить соединение с необходимой прочностью, позволяющее на какое-то время продлить эксплуатацию конструкции. При первой возможности поврежденные детали следует заменить.

Сложность сварки чугуна и стали заключается в том, что структура у этих металлов разная.

Характеристики свариваемости металлов

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

сталь – до 2,14%;
чугун – от 2,14%.

С ростом содержания углерода свариваемость сплава ухудшается. Наиболее сложным в этом отношении является чугун.

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

В сером чугуне – чешуек.
В ковком – дендритных образований, напоминающих снежинки.
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.

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом.

Трудносвариваемость чугуна объясняется следующим:

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

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

В чем сложность сварки чугуна и стали

Главная проблема заключается в трудносвариваемости чугуна. Кроме того, влияние оказывают различия в следующих параметрах:

Температуре плавления. Для стали этот показатель составляет +1300…+1500°С, для чугуна – +1100…+1300°С. К моменту расплавления первого материала второй становится чрезмерно жидким. Поэтому приварить сталь к чугуну можно только в нижнем положении.
Коэффициенте теплопроводности. Он равен 16 Вт/м*С у нержавеющей стали, 54 – у низкоуглеродистой и 80 – у чугуна. Материалы остывают с разной скоростью, в результате чего могут появляться трещины.
Электропроводимости. Показатель зависит от характера распределения углерода. У стали он составляет 7-12% IACS, у чугуна – 2-3,45%. Разница влияет на положение дуги, искажает распределение плотности тока в ней.
Пластичности.

Чугун и сталь имеют разную температуру плавления.

Коэффициенты температурного расширения у обоих материалов равны.

Из-за большого количества естественных препятствий следует уделить особое внимание устранению прочих негативных факторов. К ним относятся окисление наплавки, насыщение ее азотом (вызывает охрупчение материала) и водородом (является причиной пористости).

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.

Плавящиеся электроды предназначены для ручной сварки.

Холодная сварка

По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:

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.
С нагревом до +200…+300°С (полугорячая).
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.

Аргонодуговая сварка происходит в среде инертного газа.

Их делают из следующих материалов:

Вольфрама.
Прессованного графита искусственного происхождения.
Электротехнического угля.

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

Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
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:

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

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

Как выбирать электроды для стали и чугуна

Сплавы соединяют с помощью расходников следующих марок:

ЦЧ-4. Имеет основное покрытие, прокалка ведется при температуре +160…+200°С в течение часа. Электрод используется для сварки с нагревом и без, наплавки, напайки, устранения дефектов на отливках. Параметры процесса: постоянный ток обратной полярности, нижнее пространственное положение шва. Коэффициент наплавки составляет 10 г/А*ч.
ОЗЧ-2. Расходник с кислым покрытием, содержащим железный порошок. Благодаря этому обеспечивается высокая производительность: коэффициент наплавки составляет 13,5 г/А*ч. Дуга хорошо зажигается из-за содержания в покрытии легко ионизируемых компонентов. Обмазка кислого типа выделяет опасные для здоровья марганцовистые соединения, поэтому работы необходимо проводить в проветриваемом помещении. Параметры процесса: постоянный ток обратной полярности, пространственное положение шва – нижнее.
МНЧ-2. Расходник с особым составом покрытия, разработанным специально для сварки чугуна. Коэффициент наплавки составляет 11,5 г/А*ч. Заготовки предварительно нагреваются до температуры в +600…+700°С.
Ficast. Расходник зарубежного производства. Для сварки чугуна предлагается 3 варианта: NiFe (чисто никелевый), NiFe K (железно-никелевый) и NiFe B (с омеднением). Цветные металлы растворяют избыточный углерод и размягчают пришовную зону. В результате получается прочное пластичное соединение, способное работать на изгиб и кручение.
5 Zeller-855 и Zeller-866. Железно-никелевые изделия с графитовым покрытием. Обеспечивается хорошая газовая защита сварочной ванны. По характеристикам идентичны Ficast NiFe K. Модель 855 подходит для холодной сварки.

Электроды ЦЧ-4 используются для сварки с нагревом.

Это наиболее распространенные расходники. Есть и другие с аналогичными характеристиками, например ОЗЛ-25.

Методы избежания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
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.
При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
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.

Режим и материалы подбирают по чугуну.

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

Инструкция по сварке чугуна со сталью

Каждый способ имеет свои особенности. Неукоснительное соблюдение технологии обеспечит высокое качество соединения.

Метод холодной сварки

Из-за своей низкой надежности данный способ предъявляет повышенные требования к подготовке соединяемых деталей. Их подвергают тщательной зачистке, особое внимание уделяют участкам со ржавчиной, окалиной и масляными пятнами.

Метод холодной сварки имеет низкую надежность.

Поверхностный слой чугунного изделия отличается пористостью. Он хорошо впитывает масла и грязь, поэтому простой обработки обезжиривателем будет мало. Материал снимают абразивным инструментом до плотного металла.

Из-за существенного перепада температур между холодной деталью и горячим швом в нем возникают большие усадочные напряжения. Их снимают т.н. проковкой: свежую наплавку уплотняют ударами молотка с округлым бойком. Операция считается завершенной, когда глухой звук сменится звонким.

Сварка при помощи плавящихся электродов

Перед началом работы настраивают сварочный аппарат. Параметры зависят от его мощности, характеризуемой напряжением холостого хода:

Менее 55 вольт. Инвертор переключают в режим постоянного тока, электрододержатель подсоединяют к «плюсу» (обратная полярность). Причина в том, что основным расходникам свойственна низкая стабильность дуги. Входящий в состав обмазки фтор является деионизатором.
Более 55 В. Можно заваривать стык на переменном токе.

Сварка плавящимся электродом – процесс получения неразъемного соединения.

Устанавливают минимальную силу тока из диапазона, допустимого для расходника данного диаметра. Чтобы чугун не вытекал из сварочной ванны в случае сквозного проплавления металла, под стык подкладывают графитовую пластину.

Соединение выполняют короткими участками длиной 3-5 см. Швы большой толщины варят в несколько подходов. После каждого осуществляют проковку наплавки.

По завершении процесса следует обеспечить плавное остывание стыка. Есть 3 способа:

Заготовки закутывают в минераловатный теплоизоляционный материал.
Соединение периодически подогревают паяльной лампой.
Кладут детали в печь, где осуществлялся их нагрев, и дают остыть вместе с ней.

Третий вариант применяют в случаях, когда сварка ведется по горячей технологии.

Если стальная деталь имеет вид трубы, в нее рекомендуется засыпать песок или керамическую крошку. Теплоемкий материал уравняет скорость остывания обеих заготовок.

Применение аргонодуговой технологии

Данный метод предполагает предварительный нагрев заготовок до +600…+700°С. Автоматы выполняют сплошной шов, и при сварке по холодной технологии он разрушится при остывании из-за усадочных напряжений.

Присадочный материал подбирают по размерам и условиям работы заготовок:

В большинстве случаев применяется порошковая проволока ПП АНЧ-3 с никелем и другими легирующими элементами. Она выпускается с покрытием, но его необходимо удалить. При нагреве заготовок до 300°С используется модификация ПП АНЧ-2.
При сварке тонкостенных заготовок в качестве присадочного материала используют чугунные пластины.
Если соединение будет испытывать только сжимающие нагрузки – сплав на основе никеля.

Применение аргонодуговой технологии предполагает нагрев заготовок.

Расход аргона устанавливается на уровне 20-25 л/мин.

Сварка толстостенных элементов с легированными вставками

Соединение таких заготовок выполняют по следующим правилам:

Применяют холодную сварку.
Шов набирают короткими прихватками длиной 2,5 мм.
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.

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.

какими электродами и как варить

Сварка чугуна со сталью: какими электродами и как варить
Сварка разных металлов не редкость, особенно таких, как сталь с чугуном. Данные металлы очень близки по своему химическому составу, но варить их друг с другом, достаточно сложно, из-за сильной разницы процентного содержания углерода (в чугуне его больше).

Но это еще не значит, что нельзя варить чугун со сталью. Просто чтобы добиться качественного выполнения работ, придется соблюдать определенные технологии и использовать подходящее оборудование для этих целей.

Технология сварки стали и чугуна плавящимся электродом

Как и во всех сварочных процессах, в первую очередь необходимо подготовить два металла. Их обязательно зачищают до металлического блеска в зоне сваривания. Так как чугун является металлом пористым, то масла и жиры легко проникают в его тело глубоко. Так вот надо обязательно зачистить участки с масляными пятнами до полного их удаления.

Что касается режима сварки чугуна и стали, то все будет зависеть от сварочного оборудования.

Если напряжение холостого хода сварочного аппарата не превышает 54 вольта, что является стандартной величиной для многих видов сварочного оборудования, то процесс сваривания производится постоянным током обратной полярности.
Если напряжение холостого хода выше 54 вольт, то используется для сварки переменный ток.

В обоих случаях необходимо обе заготовки нагреть до температуры +600С. Это делается с одной единственной целью – не допустить большого расширения заготовок в зоне сваривания. Ведь есть и обратный процесс. То есть, чем больше расширение, тем больше сужение при охлаждении металлов. А это может привести к растрескиванию сварного шва. Если учесть все вышеописанные рекомендации, то в конечном результате будет получен высококачественный шов. При этом его можно получить всего лишь за один проход электродом.

Если в состав стали и чугуна входят легированные добавки, или сами заготовки – это толстостенные детали, то варить чугун со сталью надо будет по другой технологии.

Во-первых, не используется предварительный подогрев.
Во-вторых, приваривать два металла друг к другу надо маленькими валиками длиною не больше 2,5 мм.
В-третьих, последующий валик формируется только после того, как предыдущий будет хорошо охлажден.

Именно две последние позиции будут влиять на герметичность шва. То есть, сваривая сталь и чугун с помощью этой технологии, говорить о герметичности шва не приходиться. Потому что последующий валик накладывается на охлажденный предыдущий. К тому же, сам сварной шов будет обладать повышенной хрупкостью.

Подготовка материалов к сварке

Электроды требуется тщательно просушить. Если в условиях производства для этого используют специальные печи, то в домашней обстановке можно оставить электроды в обычной духовке на несколько (3-4) часов, выставив максимальную температуру.

Чаще всего из чугуна делают литые детали – элементы автомобилей, станков. Лопнувшие элементы нужно предварительно обработать:

Промыть от грязи, масла.
Просушить.
Разделать кромки с помощью болгарки так, чтобы очистить поверхности от графита.
Острые кромки притупить зачистным кругом для предотвращения возникновения напряжений по время сварки.

Перед началом рекомендуется обезжирить поверхности ацетоном.

Аргонодуговая сварка

В принципе, что говорилось выше, полностью касается и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа. Единственное, что добавляется в сварочную технологию, это присадка и газ. С газом все понятно, потому что он является одинаковым для всех видов сварки в независимости от типа и вида соединяемых заготовок, а точнее, их металлов.

А вот присадочный материал выбирается по свойствам основного свариваемого металла. А так как их два, то придется учитывать способности каждого из двух к свариванию. И так как чугун является, если так можно сказать, слабым, то и присадка должна выбираться по нему. Так вот в качестве присадочного материала можно использовать сварочную порошковую проволоку, от которой отбивают обмазку. Некоторые мастера используют полоски чугуна, нарезанные небольшими отрезками.

Правда, оба материала можно использовать лишь в том случае, если у сварщика достаточно опыта использования данной технологии. Все дело в том, что неправильно выставленный режим и неправильная скорость плавки присадки может привести к образованию в сварочной ванне так называемых интерметаллидных структур. Они обладают повышенной хрупкостью. Вот почему практический опыт считается важной составляющей качества конечного результата сварки стали и чугуна неплавящимся электродом из вольфрама.

Поэтому несколько чисто практических советов.

Для сварки двух металлов лучше всего использовать присадки на никелевой основе, которые специально были изобретены для сварки чугунных изделий. Но если требования к прочности и надежности стыка достаточно большие, то даже такая присадка не сможет их выполнить.
Нельзя варить чугун со сталью широкой ванной и большими тепловложениями.
Рекомендуется перед началом сварочных работ провести наплавку никелевой присадки на чугунную кромку. То есть, образовать так называемый переходный слой.
Приваривать чугун к стали можно без предварительного нагрева или с таковым. Первый вариант выбирается лишь в том случае, если в процессе эксплуатации сваренной детали она не будет подвергаться большому нагреву, не больше +300С. Если такие требований нет, то придется производить нагрев. Мелкие заготовки нагреваются полностью, большие только в зоне сваривания.
Чугун – это металл с низкой пластичность и очень низким линейным расширением в сравнении со сталью. Поэтому очень важно добиться того, чтобы в сварочном шве понизить усадочные напряжения. Чугун усаживается мало, сталь, наоборот, много.

Что можно предпринять по последней позиции. Самый большой эффект можно получить путем ударов молотка по сварному шву. Такой процесс называется проковкой. Для этого используется молоток со скругленным бойком. Бить металл надо до такой степени, чтобы извлекался звонкий звук.

Есть другой вариант повысить эффект. Для этого придется сварку проводить присадочной проволокой большого диаметра. Сам шов необходимо делать валиками длиною по 4-5 см каждый. При этом электрическая дуга должна быть направлена в сторону предыдущего валика. Варить надо ровно вдоль стыка без колебательных движений.

Некоторые технические моменты сварочной процедуры

Для такого варианта соединения разных металлов подбор сварочных параметров, материалов осуществляется, исходя из ограничений свариваемости чугуна. Если к сварочному шву не предъявляются особые прочностные требования, используются только присадочные материалы из никеля.
Не рекомендуются сварочные процессы с повышенным удельным тепловложением, формированием значительной сварной ванны.
Ряд чугунов, в состав которых входит большое количество углерода, из-за склонности к формированию трещин считаются несвариваемыми.
Сваривать вместе чугунные и стальные элементы конструкций можно напрямую с применением присадочного материала из никеля, изготавливаемого специально для соединения чугунов. Но при проявлении критической деформации материала, значительных нагрузках этого будет недостаточно. В подобных ситуациях, прежде чем приваривать стальной элемент к чугунному изделию, рекомендуется на поверхности детали из чугуна выполнить наплавление присадочного материала из никеля.
Сварка чугуна со сталью может производиться без выполнения предварительного разогрева металла, но только в том случае, если деталь впоследствии будет работать в температурных условиях больше 300 градусов. В данном случае свариваемые изделия небольших размеров подвергаются общему нагреву, при соединении крупных деталей разогревается только сварочная зона.
Коэффициент линейного расширения чугуна достаточно низкий, также этот металл отличается низкой пластичностью. Поэтому усадочное напряжение, возникающее в соединении, необходимо понижать. Для этого сразу после завершения сварки необходимо выполнить проковку шва.
Качественного результата соединения можно достичь, если для сварки использовать электроды малого сечения, наплавку выполнять короткими валиками (не более 5 см) в поперечном направлении. С подобной целью нужно наклонять сварочную дугу на предшествующий валик, но не в направлении основного металла.

Практика показывает, что все разработанные на сегодняшний день технологии соединения стали и чугуна достаточно эффективны, но только если правильно подобран сварочный режим, расходные материалы.

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.

Сварочный процесс

После ознакомления с этапом предварительной подготовки сварки чугуна в домашних условиях необходимо должное внимание уделить описанию основных технологических моментов:

придерживаться обратной полярности при подключении;
выставлять мощность на минимум для заданной толщины электродов;
один непрерывный шов может иметь длину до 50 мм;
необходимо делать частые перерывы для исключения перегрева стали;
первые и последние слои при многослойной варке обязательно подковывают молотком с незначительным усилием.

Итак, главные моменты рассмотрены, остается понять, как варить чугун инвертором. Есть два способа.

Резка

Выделяют 2 вида резки чугуна – термический или механический. Рассмотрим несколько способов:

резка с помощью болгарки является простым методом;
при необходимости разрезать трубы используют труборезы;
сабельная пила;
резка при помощи электрода;
газокислородная резка;
плазменная резка.

Вариантов много, в домашних условиях чаще всего используется болгарка.

Перед началом работы

Как и при обычной сварке, разделка кромки свариваемых деталей. Разделка может осуществляться как ручным, так и механизированным инструментом. Стружка, снимаемая за один проход, должна быть минимальной, так как чугун склонен к отколам. При этой процедуре соблюдайте следующие правила:

не уходите в сторону от линии раздела, без особой потребности
сверление под вставки должно быть около 12 мм от края кромки. Диаметр сверла и вставки плюс 1-2 миллиметра к толщине раздела

Если есть необходимость провести заварочный ремонт трещины, прошедшей насквозь, зачистите до блеска деталь вокруг трещины и изготовьте заплатку из низкоуглеродистой марки стали. Для уменьшения напряжений края у металла должны иметь фаску в 30-35 градусов. Приваривание происходит внахлест.

Особенности сварного процесса

Теперь расскажем: как сваривать чугун электросваркой. Когда мастер убедился в надежности оборудования, он может приступать к процессу. Для этого требуется выбрать, как варить чугун простыми электродами:

по шпилькам;
многослойно.

В первом случае мастер сначала устанавливает сами шпильки, а вокруг них образует шов. Опытные сварщики рекомендуют выполнять процедуру в шахматном порядке, чтобы не допустить перегрева материала. Завершают работу соединительным швом — он идет от одной шпильки и ее «окружения» к другой.

Многослойный способ заключается в следующем: создаются фаски, потом наплавляют начальный слой, его проковывают молотком, далее кладут второй слой, опять простукивают и так далее. После остывания шва, его в обязательном порядке ошкуривают, чтобы придать изделию эстетичный вид. Если есть возможность доступа к внутренней части изделия, то начальный слой при многослойном методе кладут с наружной и внутренней сторон. Так соединение становится еще прочней.

В целом, в том, как правильно варить чугун электродами, нет ничего сложного. Главное, соблюдать правила техники безопасности.

надежная и доступная по цене

Вопросы, рассмотренные в материале:

В чем заключаются проблемы и особенности сварки чугуна со сталью
Что предусматривает технология сварки чугуна со сталью
Какие необходимы материалы для сварки чугуна со сталью

Сварка чугуна со сталью – операция, которая сегодня пользуется высокой популярностью. Данная технология применяется во многих отраслях промышленности, включая машиностроение, производство станков, металлургию и т. д. Железоуглеродистые сплавы (чугун) широко используются для производства различных изделий и конструкций. Продукция из этого материала отличается доступной ценой и рядом положительных характеристик.

Проблемы и особенности сварки чугуна со сталью

Чугун представляет собой углеродистый сплав железа, в котором углерода содержится более 2,11–2,14 %. Этот материал может включать различные примеси: кремний (до 3 %), марганец (менее 1 %), серу, фосфор и легирующие добавки (хром, никель, ванадий, алюминий, магний и т.

д.). Содержание специальных добавок и термическая обработка позволяют увеличить прочность и пластичность чугуна.

Железоуглеродистые сплавы могут эффективно сглаживать вибрации. Этот материал отличается устойчивостью к износу и обладает отличными литейными характеристиками. Широкое применение чугуна для производства разных деталей приводит к тому, что такие сплавы часто приходится сваривать с различными металлами.

Технология такого сваривания особенно широко используется на чугунно-литейных предприятиях. Кроме того, чугунные изделия получили применение на заводах, которые ориентированы на ремонт различных видов оборудования. Кроме того, такие операции позволяют устранить разные дефекты железоуглеродистых отливок.

Особенность чугуна заключается в том, что он по своему составу напоминает сталь, но его строение затрудняет процесс сваривания. Это обусловлено повышенным содержанием углерода, который может находится в сплаве в форме зерен разного размера.

При сваривании изделий из чугуна, в структуре которого содержаться крупные зерна углерода, очень трудно добиться надежного соединения. Большие сложности возникают и при сваривании железоуглеродистых сплавов со сталью, что обусловлено разнородностью этих материалов.

Проблематичность этого процесса обусловлена особенностями структуры чугуна. Его химический состав способствует текучести при достижении температур плавления. Из-за этого невозможно при сваривании создать однородный прочный шов. После продолжительного нагревания чугун может вытекать из сварочной ванны. Чугунные сплавы в сравнении со сталью имеют более низкую температуру плавления и меньшую пластичность. Такие особенности могут стать причиной растрескивания сплава в ходе остывания после сваривания.

Углерод, содержащийся в чугуне, в процессе нагревания при его сваривании со сталью вступает во взаимодействие с кислородом из окружающего воздуха. В результате формируется неоднородный сварной шов с многочисленными порами. Такое соединение отличается низкой устойчивостью к нагрузкам на изгиб.

VT-metall предлагает услуги:

Сварка чугуна со сталью, технология которой учитывает описанные выше особенности, обеспечивает формирование сварного шва нормального качества. Для устранения текучести чугуна в местах соединения металлов нужно подложить платину из графита. Это позволит предотвратить вытекание расплавленного металла в случае его прожигания.

Третью проблему сваривания деталей из стали и чугуна можно решить за счет выполнения такой операции в среде, содержащей инертные газы. К примеру, можно использовать CO₂. Этот газ будет вытеснять воздух из зоны сварки. При

сварке чугуна со сталью аргоном может применяться смесь Ar (аргон) и CO₂ в соотношении 1:4.

В зависимости от температуры разогрева соединяемых деталей различают три способа сварки стали и чугуна:

Горячая сварка – основной метод, который считается самым «правильным». Перед началом сваривания детали нужно нагреть до температур от +600 °С до +650°C.
При полугорячем сваривании детали из чугуна разогревают до +300…+350 °C.
Технология холодной сварки не предполагает нагревания соединяемых изделий.

Нужно отметить, что при разных методах сваривания деталей из стали и чугуна используются различные электроды. Важно строго соблюдать технологические нормы и требования для каждого способа.

Технология сварки чугуна со сталью

Необходимо следить, чтобы в процессе сваривания различных металлов в наплавляемом материале не формировались интерметаллидные структуры, которые отличаются хрупкостью. Это очень важное условие для получения надежного соединения деталей из стали и чугуна. Для сварки таких материалов используется технология с применением буферного слоя.

При этом не нужно стремиться к использованию металлов, которые по прочности и устойчивости к коррозии в большей степени надежны, чем более «слабый» материал соединяемой пары (в нашем случае это чугун). В связи с этим, чтобы правильно выполнить сварку стали и чугуна, нужно изучить следующие рекомендации по прочностным характеристикам и устойчивости к коррозии:

Чтобы предотвратить водородное растрескивание соединяемого элемента со стальной кромкой, используются электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
Для сварки деталей из разнородных металлов их кромки следует предварительно разогреть.

В процессе сварки чугуна со сталью полуавтоматом вольфрамовым электродом с неплавящимся проводником в инертной газовой среде присадочным материалом могут выступать очищенные и выпрямленные стержни из порошковой проволоки с подходящим химическим составом либо стальные полосы. При этом следует учитывать, что такое решение может привести к формированию интерметаллических соединений, отличающихся хрупкостью.

Сварка стальных и чугунных деталей производится путем установки сварочного тока обратной полярности. Это условие применимо к сварочным аппаратам, у которых напряжение обычного тока холостого хода составляет около 54 Вольт. Если используется оборудование для сварки с более высоким значением напряжения холостого тока, то сваривание этих металлов может выполняться в режиме переменного тока.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Марки сталей: классификация и расшифровка
Марки алюминия и области их применения
Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

В любом случае сварка чугуна со сталью полуавтоматом предполагает предварительный нагрев деталей до +600 °C. Это необходимо для предотвращения чрезмерного расширения материала в зоне сварки. Если сваривать разнородные металлы без такого нагрева, то в ходе сваривания и последующего остывания деталей могут произойти необратимые деформации. При соблюдении такого условия всего за один проход получается полностью герметичный шов между сталью и чугуном.

Если детали имеют большие габариты либо они включают легкоплавкие элементы, а также в других случаях, которые приводят к невозможности предварительного нагрева до требуемой температуры, то сварка должна производиться по другой методике. При этом сваривание выполняется валиками длиной до 0,25 см. Перед тем как нанести очередной валик, необходимо обеспечить остывание предыдущего.

Методика сварки валиками применяется в ситуациях, когда отсутствуют строгие требования по герметичности шва. Дело в том, что плотному свариванию валиков будет мешать сам процесс охлаждения. Кроме того, готовый шов получается очень хрупким, поэтому такую технологию нельзя применять, если существуют требования по дальнейшей обработке места сварки.

Долговечность швов, наложенных на чугунные детали, зависит от правильно подобранного типа электродов. Нужно учитывать, что из-за хрупкости чугуна конструкции из этого материала могут иметь много разных дефектов.

После завершения сварки соединение не должно быстро остывать. Особое внимание этому условию следует уделять при приваривании патрубков из стали к батареям из чугуна. Скорость остывания стальных сплавов гораздо выше, поэтому нужно уровнять время остывания свариваемых элементов. Для этого детали из стали засыпают материалом, который дольше сохраняет тепло (уголь, песок и т. д.).

Если метод сваривания чугуна со сталью выбран правильно, а сварщик имеет соответствующую квалификацию, то поврежденные чугунные детали несложно восстановить. Им можно вернуть необходимое состояние без ущерба для долговечности изделий.

Специалисты по сварке могут применять и другие технологии для работы с рассматриваемыми материалами. В этой статье мы приводим только проверенные методики. С их помощью выполнять сварку чугуна со сталью можно и в домашних условиях.

До того, как начать сваривать чугун со сталью инвертором, необходимо провести подготовительные мероприятия. Вначале место соединения чугунной детали следует зачистить болгаркой с лепестковым кругом или другой насадкой, которая может применяться для таких работ. Зачистка верхнего пласта производится до слоя металла, который еще не окислен.

Зачищенное место нужно обязательно обезжирить бензином или другим растворителем. Сварка чугуна со сталью инвертором для заделки трещин предполагает зачистку металла на всю глубину дефекта. Затем в этом месте следует засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Дуговая сварка чугунных и стальных изделий может выполняться с помощью шпилек из стали или послойно без применения опорных элементов. Размеры шпилек строго регламентированы. К примеру, их диаметр должен быть менее 40 % от толщины чугуна. При этом выступ шпильки над свариваемым изделием допускается до 4–6 мм. Рекомендованный промежуток между шпильками должен составлять более 6 диаметров. Число шпилек определяется размерами соединения, но не должно превышать 1/4 площади излома.

Сварка чугуна со сталью в домашних условиях требует соблюдения некоторых требований. Кромки деталей не должны иметь острых срезов в месте соединения (оптимальная форма кромок – сферическая). Для такой сварки используются специальные электроды. Нужно применять марки электродов с медью, хромом, никелем и других лигатур (соединений), которые обеспечивают возможность наплавления стали на чугун.

Что нужно учесть перед началом работ по сварке чугуна и стали:

полярность подключения должна быть обратной;
выбирайте минимально допустимую мощность сварочного аппарата для определенной толщины электрода;
непрерывный сварной шов не должен быть длиннее 3–5 см;
для предотвращения перегрева чугуна используют частые перерывы;
первый и последний слои в многослойных швах нужно проковать молотком (при минимальном усилии).

Необходимые материалы для сварки чугуна со сталью

Как было отмечено ранее, для сваривания чугунных и стальных изделий необходимо использовать особые марки электродов. Их покрытие должно содержать ферросилиций, который обеспечивает формирование однородного шва. Сварка чугуна со сталью электродом такой марки позволяет получать швы, поддающиеся механической обработке.

Производители выпускают в широком ассортименте электроды для сварки чугуна со сталью. Важно сделать правильный выбор, так как от этого зависит долговечность сварного соединения. Существует определенный перечень марок, которые используются на промышленных предприятиях. Чаще всего на производстве сварка чугуна со сталью выполняется электродами ОЗЧ-2, ЦЧ-4, МНЧ-2, ОЗЧ-4 и т. д. Если рассматривать продукцию российских компаний, то это могут быть изделия марки ЦЧ-4.

Основное назначение электродов ЦЧ-4 – сварка чугуна по холодной и горячей технологии. Кроме того, их используют для ремонтных наплавок, напаек и заваривания дефектов, полученных в результате литья. Электродами данной марки можно варить ковкий чугун высокой прочности, а также чугунные и стальные детали. Технология сварки ими предполагает нижнее положение сварного шва, который формируется токами обратной полярности. Электроды данной марки обеспечивают высококачественное сваривание стальных и чугунных изделий.

Марка электродов ОЗЧ-2 может применяться для решения тех же задач, что и изделия ЦЧ-4. Сварка ими выполняется при нижнем или вертикальном формировании шва. Для этого также используется постоянный ток обратной полярности. Электроды данной марки больше подходят для сваривания тонкостенных изделий.

Чтобы получить шов высокого качества, следует обязательно зачистить кромки деталей. На них не должно быть посторонних веществ, включая масляных пятен. Поскольку структура чугуна способствует впитыванию масел и различных технических жидкостей, то участок сваривания следует обработать до совершенно чистой поверхности.

Сварка чугуна со сталью аргоном или в среде других инертных газов, так же как сваривание неплавящимися электродами, может выполняться с помощью специальной проволоки, которая маркируется как ПП АНЧ-1, ПП АНЧ-2 и ПП АНЧ-3.

Каждая отдельная марка проволоки предназначается для определенной технологии сваривания (горячей, полугорячей или холодной сварки). Конструкционно проволока изготавливается в форме металлической трубки, в которой находится флюс. С ее помощью можно выполнять полноценные швы, прочность которых будет такой же, как и у свариваемых чугунных изделий.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Варится ли чугун к «простому» металлу? — Ручная дуговая сварка — ММA

#1 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:12

Всем привет!
А вопрос у меня такой можно ли крепко на крепко приворить чугун к металлу электродами УОНИ 13/55!!! дело в том что имеется трал,основа трала идет «двутавр» металл!!! К нему нужно приварить колесные балансиры из серого чугуна,и надо сделать очень хороший и крепкий провар так как весь трал будет крепиться на эти чугунные колесные балансиры и будет почти всегда в движении ! Грузоподьемность трала будет составлять 55 тон!!!
Вот вам фото того с чем мне предстоит работать!

Как заварю так и зарплату будут плотить( Жду ваших советов!

Наверх
Вставить ник

#2 аргонавт

Отправлено 21 September 2012 17:18

Только по не обходимости варил чугун уонями . зависит от чугуна . когда как выходило . но других электродов нет
Фотку не особо разглядел . но многие забывают старые книги. . я не раз тиски восстанавливал сверля в чугуне отверстия . заворачивал стальные болты . сверху клал стальную же заплатку и спокойно всё это уонями проваривал . смысл что ре
зьба будет держать .

Наверх
Вставить ник

#3 blazen79

Отправлено 21 September 2012 17:20

Как заварю так и зарплату будут плотить

Чую с зарплатой вы пролетели.

Наверх
Вставить ник

#4 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:21

аргонавт,Других нету но можно начальству сказать чтобы покупали!!! А какие нужно электроды чтобы оптимально подходили как к чугуну так и к металлу?

Наверх
Вставить ник

#5 blazen79

Отправлено 21 September 2012 17:23

Дэнчик, а изначально как узел держался?

Наверх
Вставить ник

#6 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:25

Дэнчик, а изначально как узел держался?

Изночально была сварка но не известно какими электродами был наложен шев ((((( Я резаком сдул и не заморачивался по этому поводу! Я молод и мало чего знаю!!! Решил набраться опытом вместе с вами))) основной шев был отлично связан меж металом и чугуном! Но была кинута плостина на усиление,заметно что это была уже не заводская сварка между металлом и чугуном и конечно же чугун лопнул в пол сантиметре от провара!!! Как быть та мне?

Наверх
Вставить ник

#7 blazen79

Отправлено 21 September 2012 17:27

Дэнчик, сам шов резался?

Наверх
Вставить ник

#8 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:27

А вы точно уверены, что это чугун? На фото плохо видно. Вообще то такие вещи не варятся, т к рама очень подвижный элемент, а чугун нет. Поэтому всё быстро порвёт. Нужно делать через крепёж(болты, стремянки), а переходы приваривать к раме.

Изночально была сварка но не известно какими электродами был наложен шев

Если конструкция заводская, то навряд ли чугун со сталью будут сваривать.

Наверх
Вставить ник

#9 АВН

Отправлено 21 September 2012 17:33

И каждый раз когда нужно варить,Вы будете нас спрашивать как и чем?А «плотить» будут Вам?Когда отвалится во всём виноваты будем мы?Мне нравится…
«Крепко накрепко» можно,но только соблюдая все технологические приёмы. Подогрев-остывание,сварочные материалы и умение сварщика всё это делать.Вы умеете варить авторамы?

Наверх
Вставить ник

#10 аргонавт

Отправлено 21 September 2012 17:37

Если конструкция заводская, то навряд ли чугун со сталью будут сваривать.

Да всё так но нам всё время приходится исправлять работу (композиторов ) после высшего образования которые не в зуб ногой .

Наверх
Вставить ник

#11 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:41

«Крепко накрепко» можно,но только соблюдая все технологические приёмы. Подогрев-остывание,сварочные материалы и умение сварщика всё это делать.

И всё равно это будут сопли. При такой нагрузке по нашим дорогам сталь+чугун не одна сварка не выдержит.

Да всё так но нам всё время приходится исправлять работу (композиторов ) после высшего образования которые не в зуб ногой .

До такого ещё додуматься надо, с такими то нагрузками.

Наверх
Вставить ник

#12 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:42

Это конкретно чугун Даже на маркировке отмечено ЧЛ !!!

Если конструкция заводская, то навряд ли чугун со сталью будут сваривать.

,может быть и не заводская ,судьбу трала не знаю(

А вы точно уверены, что это чугун? На фото плохо видно. Вообще то такие вещи не варятся, т к рама очень подвижный элемент, а чугун нет. Поэтому всё быстро порвёт. Нужно делать через крепёж(болты, стремянки), а переходы приваривать к раме.

Вот это уже более менее подходящий вариант.,но не переломает ли чугуняку если просверливать отверстие в нем ?

И каждый раз когда нужно варить,Вы будете нас спрашивать как и чем?А «плотить» будут Вам?Когда отвалится во всём виноваты будем мы?Мне нравится…
«Крепко накрепко» можно,но только соблюдая все технологические приёмы.Подогрев-остывание,сварочные материалы и умение сварщика всё это делать.Вы умеете варить авторамы?

Приходилось варить рамы на камаз,с тралами не разу не сталкивался а тем более с чугуном!!! А можно по подробнее узнать про подогрев-остывание и технологические приемы?

Наверх
Вставить ник

#13 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:44

Дэнчик, А ты на 100% уверен, что это чугун.

Наверх
Вставить ник

#14 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:48

Дэнчик, А ты на 100% уверен, что это чугун.

Сейчас нет возможности показать вам фото маркировки ( Но завтра все фото моей работы могу предоставить! но в моем случае маркировка ЧЛ как я понял это означает чугун литой или я ошибаюсь?

Наверх
Вставить ник

#15 аргонавт

Отправлено 21 September 2012 17:48

Ещё раз повторюсь что при нагрузках есть слесарно -сварной способ . сверлить отверстия . желательно нарезать резьбу . заворачивать стальные вставки . и после обваривать . нет на простых деталях я такое не применяю . только на тех что под нагрузку .

Наверх
Вставить ник

#16 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:49

Вот это уже более менее подходящий вариант.,но не переломает ли чугуняку если просверливать отверстие в нем ?

Нужны крупные фото, чтоб давать такого рода рекомендации.

Наверх
Вставить ник

#17 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:50

Нужны крупные фото, чтоб давать такого рода рекомендации.

с этим на сегодня я пролетел((( Фото будут только завтра Сори за неудобства!

Наверх
Вставить ник

#18 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:53

Ещё раз повторюсь что при нагрузках есть слесарно -сварной способ . сверлить отверстия . желательно нарезать резьбу . заворачивать стальные вставки . и после обваривать . нет на простых деталях я такое не применяю . только на тех что под нагрузку .

Способ то есть, но по большому счёту даже стальные телеги не приваривают к раме, а только болтовые соединения.

Наверх
Вставить ник

#19 Дэнчик

Отправлено 21 September 2012 17:53

Ещё раз повторюсь что при нагрузках есть слесарно -сварной способ . сверлить отверстия . желательно нарезать резьбу . заворачивать стальные вставки . и после обваривать . нет на простых деталях я такое не применяю . только на тех что под нагрузку .

Обязательно обговорю с начальством по этому способу — слесарно -сварной способ . сверлить отверстия . желательно нарезать резьбу . заворачивать стальные вставки . и после обваривать . Спасибо за помощ!!!

Наверх
Вставить ник

#20 Миротворец

Отправлено 21 September 2012 17:54

с этим на сегодня я пролетел((( Фото будут только завтра Сори за неудобства!

Нам то не к спеху, это же твоя работа.

Наверх
Вставить ник

Как варить чугун электросваркой в домашних условиях?

Опубликовано: 02.06.2015

Прежде чем выяснить, как варить чугун электросваркой, нужно знать о двух основных методах:

Способ холодного сваривания без подогрева.
Способ горячего сваривания с подогревом.

Оглавление:

Метод холодной сварки
Горячая сварка
- - Смотрите видео по теме: как сварить чугун?
Электроды при холодной сварке
Сварка стальными электродами
Пайка чугуна
Итог

Метод холодной сварки

Метод сварки при помощи холодной сварки наиболее легок если используются специальные электроды, то и шов выходит прочный и высокого качества.

Когда используются электроды для металла в процессе холодного сваривания, получаемый шовный металл состоит из высокоуглеродистой стали со значительным количеством марганца, кремния, серы, фосфора и прочих ингредиентов, содержащихся в металле. Недостаток такого шовного образования в появлении растрескиваний и в невозможности его обработки режущим инструментом.

Горячая сварка

Горячая сварка поможет избежать значительного количества недостатков холодной, в том числе и закаливающих и отбеливающих процессов происходящих при сваривании. Чтобы знать, как правильно варить чугун с использованием горячего метода нужно знать технологию сварки горячим методом. Она заключается в том, что детали подогреваются до нужной температуры перед процессом сварки и постепенным охлаждением.

Смотрите видео по теме: как сварить чугун?

Рассказываем в подробностях

Электроды при холодной сварке

Итак, как заварить чугун качественно? Ответ прост: нужно применять специальные электроды, изготовленные с применением никеля и меди. Медь не растворима в железе и не склонна к реакции с углеродом, благодаря чему шов, наплавляемый такими электродами, выходит неоднородным с присутствием высокопрочного и высокоуглеродистого железа.

Никель имеет свойство, растворяться в железе, и не склонен к образованию соединений с углеродом, благодаря чему – нет участков образований белого чугуна, поэтому наплавленный металл невысокой прочности и без труда обрабатывается.

Сейчас производится значительное количество разнообразных видов электродов для сварки, и проблем чем сваривать чугун не существует.

Основные типы электродов для сварки:

Электроды, изготовленные из железно-медно-никелевых сплавов.
Из железно-никелевых сплавов.
Из медно-железных сплавов.

Можно ли осуществлять сварку по чугуну большими электродами? Основное правило при сваривании чугунных изделий заключается в том, что при работе нужно стараться наименьше проплавлять металл. Для выполнения этого условия необходимо использовать малый ток и электроды малого диаметра. После наварки каждого шва необходимо делать перерывы для понижения температуры детали до 40-60 градусов.

Сварка стальными электродами

Здесь для чугунной сварки можно применить самый доступный метод – сварка чугуна в домашних условиях стальными электродами. Но при их использовании качество шва остается желать лучшего, из-за плохого сцепления чугуна с наплавленным металлом, происходящим благодаря разной усадке.

При быстром охлаждении увеличивается прочность наплавляемого и окружающего его металла в зоне сварки. Появляется прослойка белого чугуна шириной примерно в 1,5 мм, а далее широкая прослойка закаленного металла. Такой шов невозможно обработать практически никаким инструментом. Последний шов состоит из металла электрода. Для получения более качественного шва применяется присадка для сварки чугуна – это специальный флюс ФПСН-1 при использовании, которого нейтрализуется действие свободного графита.

Пайка чугуна

Паяют чугун припоями, состоящими из свинца и олова, используя паяльную лампу или газовую горелку, при этом необходимо соблюдать режимы для пайки серого чугуна и не превышать температуру плавления припоя. Перед началом работ шов тщательно очищают, протравливают соляной кислотой и далее наносят флюс их хлористого цинка и облуживают металл.

Процесс облуживания заключается во втирании железной щеткой припоя в нагретое до температуры 600 градусов место пайки. Далее производится окончательный нагрев до 800 градусов, и запаивают дефекты или спаивают детали.

Для пайки чугунных изделий применяют и тугоплавкие припои из серебра и латуни, в состав которых входит железо, никель, марганец, олово и кремний в количестве от 1,1 до 1,6%.

Для получения прочного шва детали после пайки необходимо отжечь в течение 15 минут при температуре 710-740 градусов по Цельсию.

Знаете ли вы, что…

Свариваемость чугуна зависит от характера распределения в нем включений графита. Лучше всего сваривается сплав перлитного типа, с мелким пластинчатым или сфероидальным графитом. Чугун с малыми и средними включениями графита, окруженными твердым раствором углерода в железе, сваривается удовлетворительно. Хуже всего поддается сварке сплав с крупными включениями графита в виде сплошной сетки, затрудняющей сплавление основного и присадочного металла.

Итог

Теперь вы знаете особенности сварки чугуна, на что надо обратить внимание, а также каким сварочным оборудованием производить процесс.

Сергей Одинцов

Как варить чугун с металлом

12.02.2020

Сварка чугуна с металлом

Сваривание металла с чугуном очень частое явление в наше время. Многие люди применяют его при машиностроении, станкостроении, металлургической и других видах промышленности. До нашего времени чугун – это один из основных металлов, которые применяют при создании практически всех конструкций из металла. Чугунные изделия очень выгодны для своих хозяев, потому что имеют сравнительно невысокую стоимость, но имеют много преимуществ.

Чугун имеет способность приглушивать вибрацию, а также высокоизносоустойчив и имеет хорошие литейные свойства. По причине широкого применения чугун часто приходится сваривать с другими металлами. Сварка чугуна прочно засела в чугунно-литейном производстве. Он используется для ремонта оборудования на некоторых заводах, а также для того чтобы устранять некоторые дефекты чугунных отливок.

Швы, которые наложены на чугун могут быть, как долговечными так и не очень все зависит от того, какой тип электродов Вы выберите. В чугунных конструкций может быть множество дефектов из-за того что чугун является хрупким металлом. Так какими же все-таки электродами варить чугун?

В основном для сварки чугуна используются электроды ОЗЧ-2, ЦЧ-4, МНЧ-2, ОЗЧ-4 и другие. Электроды для сварки чугуна очень разнообразны, поэтому от правильного выбора электрода будет зависеть долговечность изделия. Для начала давайте узнаем немного подробнее об этих электродах. ЦЧ-4 предназначены для холодной и горячей сварки, а также для ремонтных наплавок, напаек и заварок дефектов литья. Этим видом электродов можно сваривать высокопрочный ковкий чугун, а также сваривать чугун со сталью. Сваривание происходит с использованием нижнего положения шва и с помощью тока обратной полярности. В целом, электроды ЦЧ-4 идеально подходят для того, чтобы сварить качественно чугун и сталь.

Электроды ОЗЧ-2, как и предыдущие, ЦЧ-4, предназначены для горячей или холодной сварки и заварки дефектов литья. Сваривание происходит в вертикальном, и нижнем положении шва с использованием постоянного тока обратной полярности. При использовании этих электродов лучше всего отдать предпочтение сварке тонкостенных конструкций.

Перед началом сваривания нужно подогреть изделие до температуры около 630 градусов по Цельсию. Сваривание нужно производить без остывания изделия, потому что на нем образуется трещина или излом. Лучше всего оставлять остывать изделие, плотно укрыв его любыми теплоизоляционным материалом. Однако для более качественного результата Вы можете воспользоваться печью, которую использовали для нагревания изделия до нужной температуры.

Многие умельцы в сфере сваривания пользуются и другими приемами при сварке чугуна с металлом, однако из этой статьи Вы узнали основной и самый лучший способ сварки. Самое главное – это то, что производить такое сваривание может даже новичок, а профессиональных сварщиков не так-то и много. В любом случае, независимо от того кто Вы: профессионал или новичок – сварка чугуна со сталью Вам по силам.

Источник: welding-gear.ru

Как сварить чугун со сталью? Применяемые электроды

Проведение строительных работ или различных восстановительных операций нередко сопряжено с необходимостью сварки различных металлов. Типичный пример – сталь и чугун.

По сути, данные металлы близки друг к другу по химическому составу, основная разница заключается в процентной доле углерода. Этот момент и усложняет проведение работ.

Второй нюанс заключается в том, что вкрапления углерода в структуре могут быть представлены гранулами различного размера. Если они мелкие, то особых сложностей процесс не вызывает, а вот в ситуации, когда гранулы крупные приходится очень тяжело, даже если визуально шов кажется однородным, правильным и надежным, большой прочности достичь не удастся.

Итак, разберемся, как сварить чугун со сталью электросваркой, какие технологические требования нужно соблюдать, существуют ли какие-то эффективные альтернативы для соединения.

Основные методики

Выделяют несколько наиболее эффективных технологий:

Горячий метод. Перед началом работы обе детали нагреваются до 600 градусов. Допускается местный нагрев посредством паяльной лампы. Определить достижение нужной температуры можно по тому, что чугун приобретает малиновый цвет. Достаточно долгий, тяжелый, но наиболее надежный в плане прочности метод.
Полугорячая технология основана на нагреве до 200-300 градусов. Оптимальный выбор для сплавов высокой степени легирования.
Холодная методика не предполагает предварительного нагрева. Она проста в реализации, но может быть использована исключительно при формировании наплава, то есть шва, функционирующего на сжатие.

Сварка чугуна со сталью осложняется особенностями структуры первого материала. Верхний слой не очень плотный, а потому деталь нуждается в предварительной подготовке. Она не просто обезжиривается, а зачищается, пока не покажется чистый слой.

Если данное требование проигнорировать, то готовый шов окажется рыхлым, пористым и непрочным.

Выбор электродов

Практика показывает, что лучшего результата можно достичь использованием следующих элементов:

ЦЧ-4. Электроды данного типа подходят для сварки и по холодной, и по горячей методике. На этом сфера применения не ограничивается, допускается использование изделий при наплавке, напайке, устранении дефектов поверхностей, изготовленных литьевым способом.

Обязательное требование – сварка должна вестись в нижнем положении при постоянном токе с обратной полярностью.

ОЗЧ-2. Обязательное требование к процессу сварки аналогично предыдущим исполнениям. Сварщики с опытом рекомендуют использовать данные элементы во время работы с деталями с тонкими стенками, так как исключено прожигание металла на значительную глубину.
МНЧ-2. Эффективные, но специализированные электроды. Достойный результат можно получить только в том случае, если работа ведется по горячему методу.

Если говорить об импортных аналогах, то лучшие электроды для сварки – это модели Ficast NiFe, позволяющие формировать соединения, выдерживающие нагрузки на изгиб и скручивание, и Zeller под индексами 866 и 855.

Второй вариант универсален и позволяет вести работу без предварительного нагрева металла.

Рабочая инструкция

Перейдем непосредственно к тому, как приварить чугун к металлу:

1. Устанавливаются необходимые параметры электрического тока. Работа ведется при постоянном токе с обратной полярностью — это в случае, если напряжение холостого хода не превышает 54 В . Если напряжение холостого хода выше 54 вольт, то соединение выполняется при переменном токе.

Работа ведется постепенно, малыми участками. Максимально допустимая длина валика – 30 миллиметров. Сначала обрабатывается чугунная деталь, а уже к ней прикрепляется стальное изделие.

2. Если формируется шов большой толщины, то он проваривается постепенно, причем необходимо выполнять проковку перед тем, как делать последующие слои. Проковка выполняется при помощи молотка, свежий шов уплотняется до тех пор, пока он не начнет издавать характерный звон.

Направление швов различно, то есть второй делается перпендикулярно первому. Это позволяет добиться достаточных прочностных характеристик.

3. Если сварка электродом ведется горячим или полугорячим способом, то следует обеспечивать достаточное охлаждение зоны наплавки. Периодически проводится нагрев шва, чтобы исключить его быстрое остывание.

Резкое падение температуры приведет к тому, что внутри него возникнут температурные напряжения, способные спровоцировать и деформации, и разрушение.

Посмотрите видео, где показывается технология сварки чугуна со сталью электродами ЦЧ-4 (холодная методика):

В этом видео показывается, как приварить стальной болт к чугунной детали с помощью медной проволоки:

Аргонодуговая технология

Соединение указанных разновидностей железа возможно и при помощи аргонодугового метода. Для достижения качественного результата необходимо придерживаться определенного набора рекомендаций:

Выбор присадки – важный момент. Точный сорт присадки зависит от того, какой именно вид чугуна участвует в процессе. Наибольшее распространение получила порошковая проволока на никелевой основе, с которой предварительно удалена обмазка.
Аргон – газ, формирующий защитную атмосферу, препятствующий окислению сварного шва.
Лучшие рабочие элементы – это электроды из вольфрама, тугоплавкого металла.
Если свариваемые поверхности отличаются небольшой толщиной, то альтернатива никелю – тонкие чугунные пластинки.
Если сварной шов будет подвергаться исключительно статическим нагрузкам (сдавливанию), то никелевый сплав – лучший вариант. Этот металл хорошо сцепляется со всеми разновидностями стали, вне зависимости от сорта.

Подведем итоги

Соединение чугунных и стальных элементов – это вполне осуществимая задача. Главное – придерживаться указанных выше советов и рекомендаций.

Важный момент состоит и в том, что с повышением степени легирования стали увеличивается и показатель рыхлости сварного шва. Для достижения необходимой прочности нужна тщательная проковка и уплотнение.

Источник: plavitmetall.ru

Как приварить чугун к металлу электросваркой

При проведении ремонтных работ возникают ситуации, когда необходимо соединить разнородные металлы. Можно ли соединить сваркой чугун со сталью? Да, но это под силу людям с опытом. Чугунные сплавы отличаются высоким содержанием углерода, при его выгорании структура металла меняется. Стык проваривается в низкотемпературном режиме, до 120°С. Сталь, наоборот, необходимо сильно разогревать. Для соединения чугунных деталей с другим из черных сплавов разработана технология буферного слоя. Никелевый наплав обеспечивает прочное соединение разнородных металлов.

Технология сварки чугуна со сталью плавящимся электродом

Существует несколько способов сварки чугуна, они применяются для соединения чугунных сплавов с другими металлами:

Горячий – перед соединением детали предварительно нагревают печи до 600°С полностью. Допускается разогрев паяльной лампой только в рабочей зоне (чугунина становится малинового оттенка). Применяется для надежных соединений.
Полугорячий, хорош для легированных сплавов. Соединяемые части частично или полностью нагревают до 200–300°С.
Холодный – детали соединяют без подогрева, применяется для наплавов – швов, работающих на сжатие.

Соединение металлов ручной электросваркой подразумевает предварительную подготовку поверхностей. Чугунный сплав – пористый, хорошо впитывает масло. Пятно недостаточно обезжирить, его нужно зачищать до чистого слоя, иначе шов получится рыхлым.

Как приваривают сталь к чугуну:

Сначала нужно выбрать параметры тока. Если сварочный аппарат, работает только на постоянном, переключают Полярность на обратную. Необходимо учитывать показатель холостого хода (напряжением между полюсами без дуги), допустимое значение – до 54 В. Работать на переменном токе разрешается только при холостом ходе от 54 В.
Сварка производится небольшими участками, валики делаются длиной не более 3 см. Сначала наплавляется чугун, затем к буферному слою приваривается стальная деталь.
Толстостенные швы проваривают многослойно, каждый проковывают перед нанесением следующего. Его делают перпендикулярно первому – так достигается прочность соединения.
После соединения чугунного сплава со сталью горячим и полугорячим способами важно соблюдать режим охлаждения зоны наплавки. Шов периодически подогревают, чтобы он остывал постепенно. При резком охлаждении чугунный сплав трещит из-за возникающих внутренних напряжений.

Выбор электродов

Используют специальные, обладающие:

легким розжигом при запуске;
низкой проплавляющей способностью;
высокой скоростью наплавки;
твердостью получаемого валика.

Марки российского производства:

ЦЧ-4 – многофункциональные с целлюлозным покрытием отличаются стабильным горением, хорошей наплавкой;
ОЗЧ- 2, ОЗЧ- 25 – применяют для сварки тонкостенных элементов, они не прожигают металлы на большую глубину;
МНЧ-2, ОЗЖН-2 используют только при горячем способе соединения чугунных деталей с металлами.

Импортные, используемые при ответственных швах:

Zeller 866, Zeller 855 – универсальные, ими варят чугун с железом без предварительного разогрева;
Ficast NiFe – создают соединения, стабильно работающие на изгиб, кручение.

Перед работой важно электроды хорошо просушить, разогреть, их нагревают от 160 до 300°С. Но из пачки берут только несколько штук – при повторной сушке и нагреве обмазка будет осыпаться.

Применение аргонодуговой сварки

Использование тугоплавких электродов и медно-никелевой присадочной проволоки дает хороший результат.

Как приваривают сталь к чугуну (несколько рекомендаций):

Присадка выбирается по типу металла и разновидности чугуна. Чаще выбирают порошковую проволоку на основе никеля, с нее предварительно сбивают обмазку.
В качестве защитной атмосферы используется аргон, он спасает шов от окисления.
Для работы выбирают тугоплавкие вольфрамовые электроды.
Для работы с тонкостенными элементами сварщики с опытом вместо проволоки используют небольшие тонкие отрезки чугуна.
Для соединений, испытывающих только статические нагрузки (сдавливание), можно применять никелевые сплавы. Они отлично сцепляются с любыми марками сталей.

Источник: svarkaprosto.ru

Как приварить чугун к стали

Чугун и сталь очень схожие металлы, единственное, что их различает, это содержание углерода. В чугуне его больше. И именно этот химический элемент усложняет процесс сваривания чугуна. Но самое главное, что углерод в его составе может быть небольшими гранулами или крупными. Так вот первый вариант еще можно сваривать, а второй практически невозможно. Даже при кажущейся качественно проведенной сварной операции результат будет все равно плохим. И когда встает разговор о таком технологическом процессе, как сварка чугуна со сталью, необходимо понимать, что схожие металлы все равно являются разнородными. И в этом вся сложность.

Приварить сталь к чугуну можно электродуговой сваркой, используя различные электроды. К примеру, отечественными марками ЦЧ-4, ОЗЧ-2 или ОЗЛ-25. Совершенно разные электроды, поэтому их используют, если сварочный шов будет в дальнейшем обрабатываться или не будет. Если сварка производится с дальнейшей обработкой, то применяется электрод ОЗЛ-25 или ОЗЧ-2, в другом случае ЦЧ-4. Первый электрод образует в сварочном шве металл гомогенного типа с высокой проницаемостью и неоднородностью. Последнее значение дает возможность металлу не лопнуть в процессе обработки, потому что с его помощью снимается напряжение внутри сварочного шва.

Технология сварки стали и чугуна плавящимся электродом

Что касается режима сварки чугуна и стали, то все будет зависеть от сварочного оборудования.

Если напряжение холостого хода сварочного аппарата не превышает 54 вольта, что является стандартной величиной для многих видов сварочного оборудования, то процесс сваривания производится постоянным током обратной полярности.
Если напряжение холостого хода выше 54 вольт, то используется для сварки переменный ток.

Во-первых, не используется предварительный подогрев.
Во-вторых, приваривать два металла друг к другу надо маленькими валиками длиною не больше 2,5 мм.
В-третьих, последующий валик формируется только после того, как предыдущий будет хорошо охлажден.

Аргонодуговая сварка

Поэтому несколько чисто практических советов.

Для сварки двух металлов лучше всего использовать присадки на никелевой основе, которые специально были изобретены для сварки чугунных изделий. Но если требования к прочности и надежности стыка достаточно большие, то даже такая присадка не сможет их выполнить.
Нельзя варить чугун со сталью широкой ванной и большими тепловложениями.
Рекомендуется перед началом сварочных работ провести наплавку никелевой присадки на чугунную кромку. То есть, образовать так называемый переходный слой.
Приваривать чугун к стали можно без предварительного нагрева или с таковым. Первый вариант выбирается лишь в том случае, если в процессе эксплуатации сваренной детали она не будет подвергаться большому нагреву, не больше +300С. Если такие требований нет, то придется производить нагрев. Мелкие заготовки нагреваются полностью, большие только в зоне сваривания.
Чугун – это металл с низкой пластичность и очень низким линейным расширением в сравнении со сталью. Поэтому очень важно добиться того, чтобы в сварочном шве понизить усадочные напряжения. Чугун усаживается мало, сталь, наоборот, много.

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.

Источник: svarkalegko.com

Как приварить сталь к чугуну?

Сегодня сварка деталей из чугуна со сталью — это обычная процедура, которая применяется в самых разнообразных отраслях: металлургической, машиностроительной, станкостроительной и прочих. Раньше чугун являлся одним из основных материалов, используемых для создания металлических конструкций. Изделия из чугуна имеют множество достоинств, при этом относительно недорогие.

Технология сварки чугуна со сталью с использованием плавящихся электродов

Приварить сталь к чугуну при напряжении холостого хода агрегата более 54 В можно только при использовании переменного тока.
При напряжении холостого хода агрегата менее 54 В (для многих моделей сварочного оборудования это стандартное значение) сварочные работы выполняются постоянным током, имеющим обратную полярность.

Детали из чугуна и стали в обеих ситуациях нагреваются до 600 градусов, чтобы предотвратить их расширение в процессе сваривания.

Сварка толстостенных образцов с легированными добавками

Чтобы сварить чугун и сталь, когда в их структуру входят легированные добавки или соединяемые образцы достаточно большого сечения, необходимо учитывать следующие моменты.

Предварительный подогрев деталей не производится.
Соединение двух разных металлов осуществляется при помощи небольших валиков длиной до 2. 5 мм.
Второй валик формируется после полного охлаждения первого.

Некоторые технические моменты сварочной процедуры

Для такого варианта соединения разных металлов подбор сварочных параметров, материалов осуществляется, исходя из ограничений свариваемости чугуна. Если к сварочному шву не предъявляются особые прочностные требования, используются только присадочные материалы из никеля.
Не рекомендуются сварочные процессы с повышенным удельным тепловложением, формированием значительной сварной ванны.
Ряд чугунов, в состав которых входит большое количество углерода, из-за склонности к формированию трещин считаются несвариваемыми.
Сваривать вместе чугунные и стальные элементы конструкций можно напрямую с применением присадочного материала из никеля, изготавливаемого специально для соединения чугунов. Но при проявлении критической деформации материала, значительных нагрузках этого будет недостаточно. В подобных ситуациях, прежде чем приваривать стальной элемент к чугунному изделию, рекомендуется на поверхности детали из чугуна выполнить наплавление присадочного материала из никеля.
Сварка чугуна со сталью может производиться без выполнения предварительного разогрева металла, но только в том случае, если деталь впоследствии будет работать в температурных условиях больше 300 градусов. В данном случае свариваемые изделия небольших размеров подвергаются общему нагреву, при соединении крупных деталей разогревается только сварочная зона.
Коэффициент линейного расширения чугуна достаточно низкий, также этот металл отличается низкой пластичностью. Поэтому усадочное напряжение, возникающее в соединении, необходимо понижать. Для этого сразу после завершения сварки необходимо выполнить проковку шва.
Качественного результата соединения можно достичь, если для сварки использовать электроды малого сечения, наплавку выполнять короткими валиками (не более 5 см) в поперечном направлении. С подобной целью нужно наклонять сварочную дугу на предшествующий валик, но не в направлении основного металла.

Практика показывает, что все разработанные на сегодняшний день технологии соединения стали и чугуна достаточно эффективны, но только если правильно подобран сварочный режим, расходные материалы.

Источник: electrod.biz

Оценка статьи:

Загрузка…

Сохранить себе в:

Adblock
detector

Как сваривать чугун и сталь

Если вы опытный сварщик, вы, вероятно, уже знаете, что сварка чугуна или стального литья может быть сложной задачей. Чугун имеет высокое содержание углерода от 2 до 4 процентов, что примерно в десять раз больше, чем в большинстве сталей. Он также может содержать более высокие уровни серы и фосфора, что затрудняет сварку без образования трещин.

С другой стороны, химический состав литой стали часто аналогичен низкоуглеродистой холоднокатаной стали, поэтому во многих случаях ее легче сваривать, чем чугун. Тем не менее, высокое содержание кремния и марганца в литой стали может значительно усложнить ее сварку.

Хорошей новостью является то, что специалисты по сварке придумали методы, позволяющие решить любые проблемы со сваркой любого из этих литых металлов. Вот их советы:

Как сваривать чугун

Если вы собираетесь заняться сваркой чугуна, перед сваркой выполните следующие четыре шага:

1. Определите сплав

Три основных сорта литья Железо включает серый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун. Отметим, что есть еще и белый чугун, но, по мнению большинства, успешно сварить его невозможно.

Серый чугун — наиболее распространенная форма чугуна, представляющая собой проблему для сварщиков, когда чешуйки графита попадают в сварочную ванну и вызывают охрупчивание металла сварного шва.

Ковкий и ковкий чугун менее хрупкие из-за различий в их микроструктуре. Оба имеют сфероидальные углеродные микроструктуры в результате их производственных процессов.

2. Тщательно очистите отливку

Перед сваркой отливки должны быть надлежащим образом подготовлены. Удалите краску, жир, масло и другие посторонние материалы из зоны сварки. Затем осторожно и медленно нагревайте зону сварки в течение короткого времени, чтобы удалить захваченный газ в основном металле.
Часто используемый метод проверки чистоты поверхности заключается в нанесении на нее сварного шва. Если на железе останутся примеси, сварной шов будет пористым. Вы можете повторять процесс до тех пор, пока пористость не исчезнет.

3. Предварительный нагрев отливки

Основной причиной контроля нагрева является тепловое расширение. При нагревании металл расширяется. Если весь объект нагревается и расширяется с одинаковой скоростью, стресс небольшой. Однако при локализации тепла в относительно небольшой зоне термического влияния (ЗТВ) он создает напряжение и растрескивание. Предварительный подогрев сводит к минимуму температурный градиент между телом отливки и ГЦ, снижая растягивающее напряжение, вызванное сваркой.

4. Выберите подходящий метод сварки

Выберите метод сварки, наиболее подходящий для сплава железа. Тремя наиболее распространенными способами являются дуговая сварка, кислородно-ацетиленовая сварка и сварка пайкой, причем палка является наиболее популярной.

При электродуговой сварке для чугуна работают три первичных присадочных электрода: медный сплав, чугун с покрытием и никелевый сплав. Электроды из никелевого сплава довольно популярны для чугуна, потому что сварной шов никель-железо прочнее и имеет более низкий коэффициент теплового расширения, что снижает напряжения и повышает устойчивость к растрескиванию.

Направьте электрическую дугу на сварочную ванну, а не на основной металл. Это минимизирует разбавление. Используйте самую низкую настройку тока, одобренную производителем, чтобы снизить тепловую нагрузку. Предварительно нагрейте детали как минимум до 250 ° F перед сваркой медью, чугуном или электродами. При использовании никелевых электродов предварительный нагрев не требуется.

Сварка стального литья

Обучение сварке стального литья не так сложно, как сварка чугуна. Это связано с тем, что литая сталь представляет собой углеродистую или легированную сталь, которая была расплавлена и отлита в определенную форму. Однако, несмотря на то, что литая сталь имеет сходные свойства с прокатной сталью, некоторые отличия затрудняют ее сварку.
Несмотря на то, что вы можете сваривать литую сталь, используя процессы MIG или TIG, многие специалисты по сварке рекомендуют сварку электродами с использованием стержней E7018 для низкоуглеродистых сплавов и стержней из нержавеющей стали для трудносвариваемых отливок.
Одной из проблем при сварке стального литья является предотвращение деформации. Вот несколько советов, которые помогут в этом:

Предварительный нагрев отливки: отливки могут иметь неправильную форму, при этом более тонкие участки нагреваются быстрее. Сконцентрируйте тепло на более толстых участках.
Частые прихватки.
Установите наименьшую силу тока, которая обеспечит достаточно прочный сварной шов.
Используйте максимально возможную скорость движения.
Использовать меньше проходов.
Замедлите охлаждение, завернув его в сварочные одеяла или закопав в песок.
Еще несколько советов по успешной сварке стального литья:
Очистите свариваемые кромки до голого металла.
Подогрейте стальную отливку, если она содержит более 0,40% углерода или если это низколегированная сталь. Предварительный нагрев до 250°F предотвращает попадание водорода в сварной шов.
Если вы свариваете в холодной среде, предварительно нагрейте отливки с низким содержанием углерода до 75°F.
Если вы ремонтируете трещину, просверлите оба конца (1/8″) и удалите трещину шлифовкой или выдалбливанием.

Как сваривать толстый чугун

Толстые отливки часто становятся твердыми после сварки, и спустя долгое время после ее завершения может появиться холодное растрескивание. Или любые добавленные примеси могут концентрироваться в центре сварного шва, вызывая трещину еще до того, как сварной шов остынет.

Вот несколько советов по сварке толстого чугуна:

Держите электрод вертикально при сварке чугуна.
Делайте это медленно и постепенно, ограничивая количество, которое вы используете каждый раз.
При ремонте трещины нанесите небольшое количество валика на каждый конец, чтобы предотвратить ее распространение.
Сохраняйте твердую руку и постоянную скорость.

Помните, чем дольше остывает сварной шов, тем прочнее будет соединение. Железо хрупко, а тепло вызывает напряжение в материале и ослабляет структурную целостность.

Как сварить чугун? Вы можете сварить его?

Сварка чугуна – сложная задача, требующая множества технических советов и приемов; однако это не невозможно и может быть успешным, если мы будем следовать надлежащей процедуре.

Как правило, сварка чугуна производится при ремонтных работах по дефектам, возникающим в процессе эксплуатации, и при последующем ремонте всякий раз, когда дефекты обнаруживаются после операций литья и последующих процессов механической обработки.

Чугун – это общий термин для сплавов черных металлов, содержащих более 2% углерода и 1-3% кремния, а также фосфор и серу.

Грубо говоря, чугун содержит в десять раз больше углерода, чем большинство сталей. Сплавы чугуна могут иметь другие добавленные элементы, чтобы иметь желаемые свойства прочности, твердости, прокаливаемости и коррозионной стойкости. Этими элементами, обычно добавляемыми в чугунные сплавы, являются хром, медь, молибден и никель.

Типы чугуна

Существует четыре основных типа чугуна:

Белый чугун.
Серый чугун.
Ковкий чугун.
Ковкий чугун.

В дополнение к чугуну с уплотненным графитом (CG), который является пятым типом чугуна, но не стандартизирован, чугун CG имеет промежуточную микроструктуру между серым и ковким чугуном.

Основное различие между различными типами чугуна заключается в форме углерода в сплаве; углерод может представлять собой связанный углерод, такой как карбиды, отдельный или свободный графит. Форма, размер и распределение графита, присутствующего в матрице сплава, влияют на механические свойства прочности и твердости.

Различные типы чугунов имеют различный химический состав, как показано в таблице, химический состав варьируется для типичных нелегированных чугунов.

Ассортимент составов для типичных нелегированных чугунов
Чугун	углерод %	кремний %	марганец %	сера %	фосфор %
Белый	1,8-3,6	0,5-1,9	0,25-0,8	0,06-0,2	0,06-0,2
Ковкий	2,2-2,9	0,9-1,9	0,15-1,2	0,02-0,2	0,02-0,2
Серый	2,5-4,0	1,0-3,0	0,2-1,0	0,02-0,25	0,02-1,0
Ковкий	3,0-4,0	1,8-2,8	0,1-1,0	0,01-0,03	0,01-0,1
Компактный графит	2,5-4,0	1,0-3,0	0,2-1,0	0,01-0,03	0,01-0,1

1. Чугун белый

Белый чугун образуется при отверждении углерода, а не графита, графита в виде карбидов молибидов; вот почему этот белый чугун твердый и хрупкий. Белый чугун не поддается сварке из-за отсутствия достаточной пластичности, которая требуется при сварке для компенсации термических напряжений в основном металле.

Белый чугун обычно используется в областях, требующих хорошей твердости и стойкости к истиранию, таких как изнашиваемые поверхности (рабочее колесо и улитка) шламовых насосов, вкладыши и подъемные стержни в шаровых мельницах и мельницах самоизмельчения, шары и кольца в уголь рассыпается, и зубья ковша экскаватора.

2. Серый чугун

Серые чугуны представляют собой сплавы железа, углерода и кремния, содержащие несвязанный углерод в виде чешуек графита; эти сплавы железо-углерод-кремний называются серыми чугунами из-за серого цвета изломов этих сплавов. В эти сплавы добавляют медь, хром, молибден и никель для контроля микроструктуры матрицы и образования графита, а также для повышения коррозионной стойкости.

Серые чугуны не обладают пластичностью из-за чешуйчатой формы графита, где графит практически не обладает прочностью, поэтому многочисленные чешуйки создают внутренние выемки в стальной матрице, поэтому разрушение может легко начаться из этих выемок и быстро прогрессировать без пластической деформации. .

Серый чугун обычно используется в машиностроении и автомобилестроении, например, в тормозных барабанах, дисках сцепления и различных других автомобильных деталях.

3. Чугун ковкий

Чугун ковкий получают термической обработкой белых чугунов соответствующих составов, которой способствуют при выполнении следующих условий:

Низкое содержание углерода и кремния в сплаве .
Наличие в сплаве карбидообразующих элементов, таких как хром и молибден.
Быстрое затвердевание и охлаждение сплава.

Термическая обработка белого чугуна с получением ковкого чугуна осуществляется путем нагревания чугуна выше эвтектоидной температуры, которая обычно составляет 927 ° C (1700 ° F) в контролируемой атмосфере в печи и выдержке в течение нескольких часов, когда эта обработка позволяет углероду растворяться в аустените и выделяться в виде неправильных узелков графита, которые известны как отпускной углерод .

В результате процесса медленного охлаждения ферритная матрица образуется вокруг сформированного темперированного углерода. Кроме того, перлитная или мартенситная матрица может быть получена легированием или закалкой на воздухе или в жидкости от температуры аустенизации, и эти две структуры после закалки отпускаются. Следовательно, механические свойства прочности и пластичности зависят в основном от металлургической структуры матрицы, являющейся ферритной, перлитной или мартенситной, а также от распределения свободного углерода в матрице.

При сравнении механических свойств серого чугуна и ковкого чугуна ковкий чугун показывает некоторое улучшение механических свойств, и это связано с формой свободного графита, где узелки в ковком чугуне придают хорошие механические свойства, а не отщепы в случае серого чугуна, которые представляют собой острую внутреннюю насечку.

Ковкий чугун обычно используется во многих областях, включая фланцы, трубопроводную арматуру и детали клапанов, автомобильные детали, такие как компоненты рулевого управления, коленчатые валы компрессоров, ступицы, трансмиссии и универсальные шарниры, где надлежащая спецификация распространяется на каждое применение.

4. Ковкий чугун

Ковкий чугун и серый чугун имеют одинаковое содержание углерода и кремния. Тем не менее, в случае ковкого чугуна графит присутствует в матрице сплава в виде узелков, а не в виде чешуек в сером чугуне, которые образуют острые внутренние края, что приводит к более низким механическим свойствам по сравнению с ковким чугуном. Сфероидизация или образование гранул графита может быть достигнута путем введения магния или церия в расплав с низким содержанием серы, предпочтительно ниже 0,02%, что может быть достигнуто путем добавления оксида кальция, карбида кальция или карбоната натрия в расплавленный металл.

Из-за природы магния с более низкой температурой испарения магний может быть введен в расплавленный металл в виде сплава магния в сочетании с одним или несколькими элементами никеля, кремния, железа и кальция. Для полной сфероидизации требуется остаточная концентрация 0,035%; поэтому при сварке ковкого чугуна мы должны выбрать процесс с более низким подводом тепла, чтобы иметь как можно меньшее время в расплавленном состоянии, чтобы уменьшить испарение магния и, следовательно, уменьшить деградацию графита материала.

Ковкий чугун обычно используется для литья канализационных и напорных труб, фитингов, клапанов и насосов.

5. Чугун с уплотненным графитом

Чугун с уплотненным графитом производится тем же способом, что и ковкий чугун, но с большим контролем добавления магния в расплав, а графит принимает промежуточную форму по сравнению с ковким чугуном. чугун и серый чугун, в которых графит имеет неправильную форму, а не чешуйки или сфероиды. Таким образом, чугун с уплотненным графитом может иметь сочетание механических свойств между ковким и серым чугуном.

Советы и рекомендации по сварке чугуна

Все виды чугуна, кроме белого чугуна, поддаются сварке, но с меньшей степенью свариваемости, чем сталь. Сварку можно выполнять с использованием различных сварочных процессов: кислородно-топливной сварки (OFW), дуговой сварки в защитных газах (SMAW), дуговой сварки с флюсовой проволокой (FCAW), дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) и дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW). ). Обычными присадочными металлами являются электроды и стержни на основе железа или никеля для получения высококачественных сварных швов.

Особенности сварки чугуна

При сварке чугуна основными моментами, которые необходимо учитывать для обеспечения качественного сварного шва, являются металлургические соображения, соображения прочности, подготовка основного металла, параметры сварки и сварочный присадочный металл. Мы рассмотрим все эти соображения один за другим.

1. Металлургические аспекты сварки чугуна

A. Зона термического влияния

Высокое содержание углерода в чугунах представляет серьезную проблему, влияющую на свариваемость чугуна. В процессе производства становится возможным создавать микроструктуры, обладающие полезными механическими свойствами. Однако сварка чугуна характеризуется более высокой скоростью охлаждения по сравнению с производственным процессом. Поэтому во время сварки в околошовной зоне образуются нежелательные микроструктуры, как показано на рисунке ниже.

(различные зоны присутствуют в сварных соединениях из чугуна)

При сварке околошовная зона (ЗТВ) нагревается до температуры, близкой к температуре плавления. Скорость охлаждения металла шва и ЗТВ очень высока, что приводит к образованию карбидов в ЗТВ; кроме того, высокая температура и высокое содержание углерода в ЗТВ позволяют углероду диффундировать в аустенит (фазу основного металла при этой температуре), который при охлаждении образует высокоуглеродистую мартенситную структуру. Мартенситные структуры, состоящие из цементита и мартенсита, хрупкие и вызывают растрескивание как после завершения сварки, так и в процессе эксплуатации.

Дуговая сварка вызывает термические циклы в зоне сварки и, следовательно, создает напряжения, поэтому основной металл должен обладать некоторой пластичностью, чтобы выдерживать эти напряжения.

Сварка выполняется с использованием утвержденных процедур сварки, в которых учитываются следующие факторы для учета термических напряжений во избежание растрескивания:

Предварительный и последующий нагрев.
Последовательность сварки: обратная ступенчатая, каскадная, блочная и прерывистая сварка.
Минимизация разбавления сварочной ванны до нижнего предела, насколько это возможно.
Межпроходная проковка.

B. Частично оплавленная зона

Частично оплавленная зона – это участок основного металла, примыкающий к линии сплавления, который частично оплавлен. Расплавленная часть становится похожей на расплавленный чугун в эвтектической реакции, как показано в зонах на рисунке выше. Типичное быстрое охлаждение при сварке приводит к образованию белого чугуна со сложной структурой из аустенита и мартенсита, первичного карбида и ледебурита. Следовательно, эта зона является самой твердой зоной в сварном соединении.

C. Зона сплавления

Микроструктура и механические свойства полученного металла шва в зоне сплавления в основном зависят от выбранного присадочного металла и процентного разбавления присадочного металла основным металлом.

Форма графита – Как обсуждалось ранее, форма графита в разных типах чугуна различна и в основном влияет на свариваемость. Когда углерод присутствует в виде графитовых сфероидов, как в случае ковкого чугуна, или в виде симметричных графитовых розеток, как в случае ковкого чугуна. Обе формы графита будут иметь улучшенную свариваемость по сравнению с чугунами, имеющими графит в виде чешуек, как в случае серого чугуна.

2. Соображения по прочности при сварке чугуна

Прочность всех металлов шва является показателем прочности поперечного соединения, и она зависит главным образом от присадочного металла, используемого при сварке.

3. Подготовка основного металла чугуна

Сварку производить на хорошо очищенных поверхностях, свободных от масла, жира и остаточного поверхностного графита, который в основном проявляется в виде литейной корки на отливках. Остаточный графит препятствует смачиванию металла шва основным металлом и должен быть удален перед сваркой для обеспечения полного сплавления и соединения свариваемых деталей.

Поверхности чугунных заготовок можно подготовить любым из следующих способов:

Операция электрохимической очистки с использованием катализируемого расплава, работающего при температуре 455-510°C в стальном резервуаре.
Абразивоструйная обработка стальной дробью, подходящая для подготовки поверхностей из ковкого и ковкого чугуна.
Воздействие на свариваемые поверхности окислительного пламени или нагревание, свариваемые детали до 900°C в странной обезуглероживающей атмосфере.

4. Параметры сварки чугуна

Существуют некоторые параметры, которые необходимо учитывать во время сварки, чтобы снизить возникающие термические напряжения и, следовательно, уменьшить возможность распространения трещин; эти переменные следующие:

Предварительный нагрев.
Упрочнение.
Термическая обработка после сварки.

A. Предварительный нагрев

Предварительный нагрев сварного соединения перед сваркой может замедлить скорость охлаждения. Медленная скорость охлаждения становится очень полезной для ограничения твердости ЗТВ, особенно при медленном охлаждении сварного соединения после охлаждения. Кроме того, предварительный нагрев оставляет в сварных соединениях сжимающие напряжения после остывания. Напряжения сжатия очень полезны для предотвращения растрескивания, будь то во время охлаждения или во время эксплуатации заготовки, как показано на следующем рисунке.

B. Проклевка

Проклевка – это механическая обработка сварных швов, которая может снять напряжения, уменьшить деформацию и предотвратить растрескивание ЗТВ. Наклеп выполняется с помощью небольших молотков и применяется между проходами сварки.

C. Термическая обработка после сварки

Термическая обработка после сварки выполняется в основном после сварки для достижения следующих улучшений:

Повышение пластичности ЗТВ.
Улучшение обрабатываемости металла шва и ЗТВ.
Разложить образовавшийся цементит при сварке.
Снять все остаточные напряжения из-за сварки.

Каждый тип чугуна имеет свои типичные требования к термообработке после сварки, показывающие требуемые температуры нагрева, время выдержки и скорость охлаждения после термообработки после сварки.

Снятие напряжения: обработка для снятия напряжения выполняется сразу после сварки путем повышения температуры отливки до диапазона 590-620°С и выдержке при этой температуре ( температура выдержки ) в течение 1 часа/дюйм (толщина сварного шва), затем охлаждение до температуры 370°С со скоростью, не превышающей норм, указанных в следующем стандарте. Процесс снятия напряжения вызывает небольшое снижение твердости, поскольку карбиды стабильны при температуре 590°C.

Полный отжиг: полный отжиг аналогичен снятию напряжения, но температура выдержки выше, около 900°C, и выдерживается в течение подходящего времени для растворения всех образовавшихся карбидов во время сварки с последующим охлаждением до 315°C по ставкам, не превышающим ставки, указанные в следующем стандарте. Процесс полного отжига приводит к максимальному размягчению и снятию напряжения и может привести к снижению прочности, что необходимо учитывать перед выбором этого процесса.

Ферритизирующий отжиг: Ферритизирующий отжиг проводят сразу после сварки, при котором отливку помещают в горячую печь с температурой 590-650°С на некоторое время. Затем температуру печи повышают до 900°С и выдерживают в течение 2-4 часов. Затем охлаждали до 690°С и выдерживали 5 часов. и затем охлаждают до 590°С в печи. Затем заготовку охлаждают до комнатной температуры в печи или на воздухе.

5. Присадочный металл для сварки чугуна

Выбор присадочного металла в основном зависит от типа свариваемого чугуна, желаемых свойств сварного соединения и экономических соображений.

Присадочные металлы подразделяются на две основные группы:

Присадочные металлы на основе железа.
Присадочные металлы на основе никеля.

A. Чугун Присадочные металлы на основе железа

Присадочные металлы (электроды) на основе железа в основном используются в процессе дуговой сварки в среде защитного газа (SMAW) и относятся к следующим категориям:

Класс ECI: почему он называется ECI (электрод — чугун) и в основном используется для сварки серого чугуна; однако электроды класса ECI не подходят для сварки ковкого и ковкого чугуна.

Класс EST (Castarc): Эти электроды имеют стальной сердечник и графитовое покрытие. Эти электроды вызывают высокие напряжения в сварном соединении, так как усадка стали выше, чем у чугуна. Поэтому кластовые электроды ЭСт применяются в основном при сварочно-ремонтных работах.

Электроды с низким содержанием водорода имеют базовое покрытие со стальным сердечником, например E7018, E7016 и E7018 . Из-за разбавления основным металлом чугуна первый проход будет иметь высокое содержание углерода, как высокоуглеродистая сталь, которая является твердой и хрупкой. Поэтому электроды с низким содержанием водорода ограничиваются косметическим ремонтом в неструктурных работах.

Электроды из нержавеющей стали: редко используются из-за образования карбидов хрома. Кроме того, электроды вызывают растрескивание из-за различий в прочности и коэффициенте расширения. E308, E309, E310 и E312 являются распространенными электродами, которые можно использовать.

B. Чугун Присадочные металлы на основе никеля

Присадочные металлы на основе никеля широко используются при сварке серого, ковкого и ковкого чугуна. Тем не менее, их следует использовать с контролем разбавления для предотвращения растрескивания, так как растворимость углерода в никеле низкая (0,02%). Следовательно, при сильном разбавлении в соседнем металле сварного шва будет высокий процент углерода, который при охлаждении вызовет растрескивание из-за ограниченной растворимости.

ENi-CI, ENiFe-CI, ENiFeT3-CI и ERNiFeMn-CI являются распространенными присадочными металлами на основе никеля.

Электроды для сварки чугуна, основанные на процессах сварки

При сварке чугуна используются многие процессы сварки: дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа, дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа GMAW, дуговая сварка под флюсом (SAW) и вольфрам в инертном газе газовая сварка TIG.

Чугунные стержни для дуговой сварки в защитном металле [SMAW]

Как упоминалось ранее, используются различные электроды SMAW, на основе железа или никеля. Электроды SMAW классифицируются в соответствии с AWS A5.15 (Спецификация сварочных электродов и стержней для чугуна).

Электроды ENiFe-CI предпочтительнее электродов ENi-CI из-за следующих преимуществ:

Наплавленный металл более прочный и пластичный.
Более терпим к содержанию фосфора.
Предотвращение растрескивания линии сплавления как коэффициент расширения разбавленного металла шва.
Дешевле, чем электроды ENi-CI.

Проволока для дуговой сварки чугуна [FCAW]

В этом процессе используются две основные проволоки: ERNiFeT3-CI и ERNiFe1-CI, за исключением того, что они очень похожи, и 900 ERNiFeT3-CI имеет содержание марганца в диапазоне 3-5% для предотвращения горячих трещин и повышения прочности и пластичности металла шва.

Проволока для дуговой сварки металлическим газом [GMAW]

Сварка чугуна GMAW в последнее время осуществляется с использованием ERNiFeMn-CI сварочной проволоки , кроме использования проволоки 90-CI кроме использования14 E 90-CI необходимости предварительного нагрева, поэтому они становятся более экономичными.

Прутки для дуговой сварки вольфрамовым электродом [GTAW]

Те же присадочные проволоки, которые используются для GMAW, могут использоваться для GTAW, но проволоки будут иметь форму стержней длиной 1000 мм вместо катушек в GMAW .

Расходные материалы для дуговой сварки под флюсом [SAW]

ERNiFeMn-CI и ENiFeT3-CI обычно используются в SAW90 0046 с флюсовым порошком.

Каталожные номера:
Справочник по сварке AWS. «Материалы и приложения.
Кэмпбелл, Дж., Дж. Т. Свидро и Дж. Свидро. «Справочник ASM по процессам формования и литья, том 1A: Наука и технология чугуна».
Полезное руководство для начинающих – WeldPundit
Даже при наличии современных знаний и сварочного оборудования при сварке чугуна высок риск отказа. Новичку необходимо четкое понимание того, как ведет себя этот металл при его сварке.
Прочитав эту статью, вы ознакомитесь с основными темами сварки чугуна, насколько подходит каждый процесс, и описанием каждого шага.
Содержание
Что такое чугун?
Какие типы чугуна существуют?
Можно ли сваривать чугун?
Почему сложно сваривать чугун?
Как лучше сваривать чугун?
Сварка чугуна стержнем (SMAW)
Газокислородная сварка и чугун
Можно ли сваривать чугун сварочным аппаратом с флюсовой проволокой?
Можно ли сваривать чугун MIG?
Можно ли сваривать чугун методом TIG?
Почему вы предварительно нагреваете чугун перед сваркой?
Как наплавить металл сварного шва
Что такое упрочнение?
Зачем нагревать чугун после сварки?
Зачем медленно охлаждать чугун?
Заключение
Что такое чугун?
Чугун представляет собой сплав железа с высоким содержанием углерода (1,7–4 %) и кремния (1–3 %), расплавляемый и заливаемый в форму для затвердевания в желаемой форме. Уникальные характеристики чугуна обусловлены чрезвычайно высоким содержанием углерода.
Низкая стоимость изготовления изделий сложной формы.
Устойчивость к деформации даже при больших нагрузках.
Вибро- и звукоизоляция.
Прочность на сжатие.
Стойкость к истиранию.
Высокая теплопроводность.
Коррозионная стойкость (по сравнению с углеродистой сталью).
Чугун используется для изготовления декоративных отливок, сковородок, печей, труб, клапанов и насосов.
Кроме того, многие компоненты двигателя и привода, такие как блоки, коробки передач и выпускные коллекторы, также изготовлены из чугуна. Чугун
Какие типы чугуна существуют?
Существуют различные типы чугуна, и каждый из них имеет много марок. Наиболее известные типы:
Серый чугун
Серый чугун, такой как ASTM A48, является самым простым, дешевым и наиболее распространенным типом , охватывающим более 90% всех отливок. Это почти синоним чугуна, и большинство статей и руководств посвящены этому типу.
При затвердевании серого чугуна часть углерода выпадает в осадок. Это дало ему характерный темно-серый цвет и название. Он отлично гасит вибрации и хорошо поддается механической обработке. Обрабатываемость означает, что вы можете резать, сверлить отверстия и т. д. без затруднений и повреждений инструментов.
Серый чугун почти не обладает пластичностью (упругостью) и не гнется. Он второй по хрупкости после белого железа. Несмотря на это, вы можете сварить его с приемлемыми результатами.
Трещины в отливках из серого чугуна длинные и неравномерные из-за наличия свободного углерода.
Белый чугун
Белый чугун, такой как ASTM A532, химически подобен серому чугуну, но производитель быстро охлаждает его, чтобы сделать его очень твердым.
Этот тип имеет серебристо-белый цвет и не такой грубый, как серый чугун. Отливки из белого чугуна имеют небольшие размеры и используются из-за их чрезвычайной стойкости к истиранию.
Это самый твердый и самый хрупкий чугун. Для этого белый чугун сваривать нельзя.
Ковкий чугун
Ковкий чугун, такой как ASTM A47, представлял собой белый чугун, прошедший длительную термообработку, чтобы сделать его менее твердым и хрупким. Этот тип является вторым по популярности.
Ковкий чугун отличается от предыдущих типов тем, что он пластичен и менее хрупок. Он менее жесткий, с более низкой прочностью на сжатие и гашением вибрации, чем серый чугун. Но он имеет более высокую прочность на растяжение, ударопрочность и не так легко трескается.
Пластичность ковкого железа делает его пригодным для сварки, но для сохранения пластичности необходимо соблюдать четкую процедуру. Если ковкий чугун слишком нагреется, а затем быстро остынет, он снова превратится в белый чугун.
Чугун с шаровидным графитом
Чугун с шаровидным графитом, такой как ASTM A536, является новейшим типом, поэтому не очень распространен. Его также называют ковким или SG чугуном. Этот тип приобретает пластичность не за счет термической обработки, а за счет небольшого количества магния, добавляемого перед процедурой литья.
Чугун с шаровидным графитом имеет наилучшее сочетание прочности на растяжение, пластичности, ударопрочности и коррозионной стойкости. В зависимости от сорта он менее или более пластичен, чем ковкий чугун.
Этот тип предлагает отличное сочетание характеристик чугуна и стального литья. Он предпочтителен для тяжелых труб и автомобильных компонентов. Также возможно изготовление крупных отливок, в отличие от белого и ковкого чугуна.
Чугун с шаровидным графитом пригоден для сварки, но существует множество марок с сильно отличающимися друг от друга свойствами. Для этого для каждой марки требуется своя процедура сварки, особенно температуры нагрева до и после сварки.
Cast iron type Hardness Tensile strength Ductility
Gray (A48) 260 50 0. 5
White (A532) 450 25 0
Mallable (A47) 130 7
NODCUL0247
Сравнение типов чугуна
Можно ли сваривать чугун?
Вы можете сваривать обычный серый или ковкий чугун по четко определенной процедуре. Однако отливки, предназначенные для тяжелых условий эксплуатации, изготовлены из легированного или закаленного чугуна и исключительно трудно поддаются сварке. Даже с серым чугуном вы обычно ремонтируете трещины, прикрепляете мелкие сломанные детали или заполняете щели на поверхности. Вы не создаете сложные конструкции и не добиваетесь полного проплавления при сварке чугуна.
Если отливка требовательна к условиям эксплуатации, дорога или незаменима, то лучше отдать опытному сварщику для ремонта.
Почему трудно сваривать чугун?
Основной причиной того, что чугун трудно сваривается, является огромное количество углерода. Углерод делает металл менее пластичным и более хрупким. При сварке мгновенно выделяется большое количество тепла на небольшой площади. Это заставляет металл расширяться и сжиматься неравномерно и быстро, что приводит к растрескиванию.
Высокое содержание углерода
Обычный чугун содержит 3-3,5% углерода, для сравнения:
Низкоуглеродистая сталь (или мягкая) содержит 0,08-0,30% углерода и очень легко сваривается.
Среднеуглеродистая сталь содержит 0,30–0,50 % углерода и требует предварительного нагрева и сварки с низким содержанием водорода для предотвращения растрескивания.
Высокоуглеродистая сталь содержит 0,50-0,90% углерода и требует строгих процедур с дополнительной термической обработкой, чтобы избежать растрескивания.
Чугун содержит как минимум в шесть раз больше углерода, чем среднеуглеродистая сталь, и почти в четыре раза больше, чем высокоуглеродистая сталь, металлы, которые уже трудно свариваются.
Чугун очень хрупок перед любой сваркой. Но когда металл содержит много углерода, он имеет высокую прокаливаемость . Это означает, что он становится намного более твердым и хрупким, когда он быстро остывает после сварки.
Область, которая больше всего страдает, находится рядом с бортом и называется зоной термического влияния (ЗТВ). Именно здесь происходит наибольшее количество трещин.
Чугун содержит так много углерода, что даже при самой точной процедуре сварки в ЗТВ всегда будет более высокий риск растрескивания, чем раньше. Если чугун треснул один раз, велика вероятность, что в будущем он треснет снова.
Кроме того, часть углерода попадет в ванну и смешается с присадочным металлом. Типичные стальные стержни (или проволоки) соединятся с углеродом, и металл сварного шва станет твердым и ломким.
Почти сразу после сварки треснут. Чтобы противостоять этому, вы используете специальные никелевые стержни, которые не поглощают углерод.
Температура чугуна никогда не должна превышать 1450 °F (790 °C), поскольку углерод будет соединяться с железом, образуя исключительно твердые и хрупкие карбиды. Когда отливка остынет, она везде треснет. Для этого вы избегаете раскаливания отливки из-за предварительного нагрева или сварки.
Но есть и другие причины, затрудняющие сварку чугуна.
Содержит многочисленные примеси
Чугун всегда содержит такие элементы, как сера и фосфор, которые повышают риск образования горячих трещин. Даже если вы следуете правильной процедуре.
Многие дешевые отливки делаются не только из чугуна (Википедия), но производитель добавляет в доменную печь железный и стальной лом без их идеальной очистки.
Кроме того, метод литья задерживает газы в литье, которые способствуют пористости и включениям.
После производства чугун часто покрывается и впитывает масло и жир. Эти загрязнения всплывут при сварке. Часть из них будет испаряться, выделяя газы, вызывающие дефекты. Водород может расколоть металл после сварки, а кислород вызвать пористость и включения в металле.
Если при сварке чистого чугуна появляется пористость, это происходит из-за примесей внутри поверхности отливки под воздействием тепла сварки. В такой ситуации вы удаляете валик, шлифуя и пропуская его снова, пока не получите валик без пористости.
Каждый тип имеет множество марок с различными свойствами
Все типы чугуна имеют широкий спектр марок. Некоторые могут иметь легирующие элементы или проходить термическую обработку, изменяя свои характеристики. Возможно, вы идентифицировали серый чугун, но он может принадлежать к редкой и очень трудно свариваемой марке. Эта проблема усугубляется при работе с шаровидным железом.
Кроме того, производитель может менять состав известных отливок с годами.
Еще больше усложняет ситуацию то, что современные отливки имеют более низкое качество. Производители продолжают выпускать более дешевые отливки, которые более склонны к растрескиванию.
Тяжелые условия эксплуатации
Условия эксплуатации отливки часто очень требовательны. Сварка может ухудшить характеристики отливок, которые выдерживают постоянное нагревание или высокие механические нагрузки.
Для этих отливок требуются специальные и строгие процедуры сварки, чтобы сохранить их первоначальные свойства и обеспечить их работу по назначению.
С другой стороны, если отливка выдерживает низкие статические нагрузки, ее будет легко сваривать. Даже если ваша работа не идеальна, если сварной шов в какой-то момент выйдет из строя, последствия не будут серьезными.
Износ из-за тяжелых условий эксплуатации
Чугунные детали, которые долгое время служат в тяжелых условиях эксплуатации, со временем становятся непригодными для сварки. Чем старше отливка, тем меньше вероятность ее успешной сварки.
Например, длительное воздействие высоких температур изменяет чугун таким образом, что его трудно расплавить надлежащим образом для сварки. Дуга создаст кратер, но расплавленный металл не будет смешиваться с присадочным металлом.
Высокое гашение вибраций со временем механически ослабляет отливку. Литье станет очень чувствительным к растрескиванию и расколется, даже если вы будете следовать самым точным процедурам.
Это дорогостоящая процедура
Сварка чугуна требует дорогостоящего присадочного металла, оборудования для предварительного нагрева, высоких затрат на топливо для предварительного нагрева и много времени.
И всегда есть высокий риск неудачи. Если отливка треснет после сварки, она станет хуже, чем раньше, и во многих случаях ее будет невозможно исправить.
Как лучше всего сваривать чугун?
Лучший способ сварки чугуна — это сварка электродами (SMAW) с никелевыми электродами, предназначенными для чугуна. Кроме того, надлежащий предварительный и послесварочный нагрев с последующим медленным охлаждением является обязательным, чтобы избежать растрескивания и сохранить срок службы отливки.
Сварка стержнем (SMAW) чугуна
Сварка стержнем, вероятно, является лучшим процессом сварки чугуна, так как он позволяет вручную регулировать подачу тепла. Кроме того, широкий выбор сварочных прутков, предназначенных для чугуна, доступен в небольших упаковках по 1 фунту (450 г). Наконец, он очень удобен для быстрого ремонта в полевых условиях.
Стержни для сварки электродами покрыты флюсом. Это огромное преимущество, поскольку флюс может быть разработан для решения проблем, возникающих при сварке чугуна.
Эти стержни не проникают глубоко, чтобы избежать перегрева отливки.
Предотвращают поглощение углерода металлом сварного шва.
Флюс может вносить элементы в металл сварного шва, чтобы он соответствовал характеристикам отливки.
Металл сварного шва расширяется и сжимается незначительно.
Также флюсовое покрытие имеет элементы, очищающие металл шва от загрязнений.
У Weldpundit есть подробное руководство по сварке чугуна.
Теперь давайте посмотрим на различные типы сварочных прутков из чугуна.
Стержни из чистого никеля
Стержни из чистого никеля содержат большое количество никеля, не менее 90%. Их официальное название — ENi-CI ( Ni ckel- C ast I ron), но вы можете найти их как ENi99.
Преимущество стержней ENi-CI заключается в том, что они дают наплавленный металл, который не соединяется с углеродом. Он остается мягким, пластичным и хорошо поддается механической обработке. Это важно, если вы хотите, например, просверлить отверстие, чтобы снова прикрепить отливку. Наконец, с этими стержнями вы можете иметь наименьший предварительный нагрев.
Но прутки ENi-CI являются самыми дорогими и подходят для однопроходной сварки тонких и средних сварных швов.
Прутки из никелевого железа
Прутки из никелевого железа содержат 55% никеля и большое количество железа, около 40%. Их официальное название — ENiFe-CI, но вы можете найти их как ENi55.
ENiFe-CI – лучшие универсальные стержни для чугуна. Их металл сварного шва обладает высокой прочностью на растяжение и пластичностью. Они поддаются механической обработке в зависимости от того, сколько углерода поглотит металл сварного шва. Эти стержни очень универсальны и могут сваривать:
Сильно поврежденные сломанные детали.
Толстые отливки.
Старые отливки, утратившие часть своей прочности.
Грязные отливки с остатками масла, смазки и т. д.
Они могут сваривать другие стали с чугуном.
Подходит для многопроходной сварки.
Железные стержни
Железные стержни или EST не содержат никеля, но представляют собой стальные стержни с флюсом, предназначенные для чугуна. Это самые дешевые стержни, подходящие для старых и замасленных отливок, и имеют цвет, соответствующий серому чугуну.
Стержни ESt отлично подходят для быстрого обслуживания и коротких ремонтных сварных швов. Металл шва у них настолько твердый, что не поддается механической обработке, но заточить можно.
Можно ли использовать стержни из мягкой стали?
Типичные стержни из мягкой стали, такие как E6013, не подходят для надежной сварки чугуна. Если вы их используете, их железо соединится с углеродом от литья. Это сделает металл сварного шва чрезвычайно твердым и хрупким, что приведет к горячему растрескиванию при остывании валика. То же самое относится к обычной проволоке для сварки MIG и прутьям для сварки TIG.
Теперь технически возможно использовать обычные стержни для мелкого ремонта облегченных отливок, если нет другого выхода. Но шансы взлома в более поздний момент слишком высоки. Лучше всего подойдет удилище E7018. Если вы хотите использовать эти стержни, вам нужно предварительно нагреть их больше, чем обычно, разместить очень короткие шарики, применить идеальную наклейку и обеспечить очень медленное охлаждение.
У Weldpundit есть подробная статья о чугунных сварочных прутьях.
Существуют бронзовые прутки для сварки чугуна, такие как ECuSi и ECuAl. Эти стержни не расплавляют отливку, поэтому они выделяют в нее гораздо меньше тепла. Кроме того, они не поглощают углерод, остаются пластичными и требуют меньшего предварительного нагрева или вообще не требуют его. Но соединения, которые они создают, имеют меньшую прочность, чем соединения, сделанные обычными сварочными прутьями. Также они не подходят, если отливка выдерживает высокие температуры.
AdvertisementsГазовая сварка и чугун
Газокислородная сварка широко использовалась для сварки чугуна с надлежащей настройкой пламени, стержнями и флюсовым материалом, что дало отличные результаты. Основными преимуществами являются то, что он сваривает пламенем, которое создает гораздо более низкую температуру, чем сварочная дуга, и вы контролируете количество наплавленного металла. Кислородное топливо вводит тепло медленнее, что предотвращает удары по отливке и снижает риск растрескивания.
Кроме того, это универсальный процесс, который также может предварительно нагревать отливку с наконечниками из бутона розы для более быстрого получения результатов. Кроме того, с небольшими газовыми баллонами он очень портативный, поскольку не требует электричества.
Oxyfuel дает отличные результаты для серого чугуна и приемлемые результаты для чугуна с шаровидным графитом. Однако для ковкого чугуна это проблематично, поскольку при длительном нагреве большая часть ЗТВ превращается в белый чугун.
Однако кислородная сварка имеет недостатки:
Для сварки используются очень дорогие газы (ацетилен).
Требует гораздо более высоких температур предварительного нагрева, чем дуговые процессы.
Опасается опасности баллона с топливным газом.
И это очень медленный процесс.
Можно ли сваривать чугун сварочным аппаратом с флюсовой проволокой?
Если у вас есть сварочный аппарат с флюсовой проволокой, то сварка чугуна будет проблематичной, потому что трудно найти подходящую проволоку. Хотя существуют порошковые проволоки для чугуна, они доступны в больших бобинах, предназначенных для высокой производительности и толстых отливок. Кроме того, большинство из них представляют собой провода с двойным экраном. Это означает, что они используют внешний газ для защиты ванны, как сварка MIG.
Найти двухфунтовую трубчатую проволоку для чугуна очень сложно и дорого. Маленькая катушка из никелевого железа будет стоить более 150 долларов, потому что ее сложно изготовить.
Кроме того, эти трубчатые проволоки необходимо использовать сразу после вскрытия упаковки или хранить их сухими в стержневых печах. Если вы оставите катушку открытой, она впитает влагу и испортится.
Можно ли сваривать чугун MIG?
При сварке MIG можно сваривать чугун в режиме переноса короткого замыкания. В этом режиме в отливку вводится небольшое количество тепла, что дает отличные результаты сварки. Режим распыления не подходит для большинства работ, потому что он слишком горячий и агрессивный, что увеличивает риск растрескивания. Еще одна проблема сварки MIG — малое разнообразие проволок для чугуна.
Режим с коротким замыканием имеет низкий эффект проникновения и создает узкую ЗТВ, что снижает вероятность растрескивания. Это также предотвращает попадание слишком большого количества углерода в лужу. Но вы не можете использовать этот режим для сварки толстых и тяжелых отливок.
С другой стороны, режим переноса распылением обеспечивает глубокое проплавление и большую ЗТВ, чего следует избегать при сварке хрупких металлов. Но если ваш сварочный аппарат MIG может использовать импульсный ток, это может уменьшить общее количество тепла, выделяемого распылением.
Толкать горелку при сварке чугуна лучше, поскольку она обеспечивает меньшее проникновение и создает более широкий валик.
Минусы сварки чугуна MIG:
Найти небольшие катушки проволоки ENi-CI или ENiFe-CI, подходящие для чугуна, сложно, и они очень дороги. Двухфунтовая (900 г) никель-железная шпуля стоит в среднем 100 долларов.
Кроме того, эти провода требуют 75% аргона и 25% гелия в защитном газе, чтобы обеспечить хорошие результаты при передаче короткого замыкания. Вы также можете использовать трехкомпонентный газ (90 % гелия – 7,5 % аргона – 2,5 % CO2) для нержавеющей стали. Отдельный бензобак добавляет дополнительные затраты, время и усилия, если вы хотите сваривать чугун с помощью сварочного аппарата MIG.
Еще одна проблема заключается в том, что для получения хороших результатов сварке MIG требуется чистый металл, а чугун редко.
У Weldpundit есть подробное руководство по сварке чугуна MIG.
Если у вас есть сварочный аппарат MIG, лучшим вариантом может быть пайка проволокой из кремниевой бронзы со 100% аргоном.
Можно ли сваривать чугун методом TIG?
Сварка ВИГ используется для сварки чугуна, поскольку она превосходно контролирует количество тепла и металла, поступающего в отливку, и создает небольшое количество брызг. Проблема со сваркой TIG заключается в том, что вам нужен идеально чистый шов. Вы получите хорошие результаты с новыми или высококачественными отливками.
Все отливки имеют примеси по своей природе, и сварка ВИГ не может устранить возникающие дефекты, такие как пористость и включения.
Кроме того, примеси также окисляют вольфрамовый электрод и другие расходные материалы. Вы будете часто останавливаться, чтобы переточить вольфрамовый электрод или даже заменить его, теряя время и деньги.
У Weldpundit есть подробное руководство по сварке чугуна методом TIG.
Если у вас есть сварочный аппарат TIG, хорошей альтернативой будет паяльная проволока.
Почему вы предварительно нагреваете чугун перед сваркой?
Основной причиной предварительного нагрева чугуна является минимизация риска растрескивания. Предварительный подогрев позволяет избежать быстрого расширения при сварке и быстрой усадки, закалки металла и остаточных напряжений после сварки. Предварительный нагрев также защищает металл сварного шва от миграции углерода.
Другие преимущества предварительного нагрева:
Помогает очистить отливку от остатков масла, жира и влаги.
Помогает сваривать более толстый металл с более тонким.
Увеличивает срок службы отливки.
Дуга запускается и перезапускается легче.
Облегчает плавление отливки, поэтому можно использовать немного меньшую силу тока.
Металл шва лучше течет.
Предотвращает пористость.
Температура предварительного нагрева зависит от:
Чугунный тип. Хрупкое, легированное и закаленное железо требует большего предварительного нагрева. Ковких и низколегированных чугунов меньше.
Процесс сварки. Сварка электродом требует меньшего предварительного нагрева и больше всего кислородного топлива.
Тип присадочного металла. Прутки и проволока на основе никеля требуют гораздо меньшего предварительного нагрева, чем стальные стержни.
Масса отливки. Небольшие и легкие отливки требуют меньшего предварительного нагрева.
Сложность литья. Простые отливки без значительных изменений толщины требуют меньшего предварительного нагрева.
Сложность сустава. Если соединение сложное и узкое или требует многопроходной сварки, требуется дополнительный предварительный подогрев.
Типичные температуры предварительного нагрева для дуговой сварки :
Для ковкого чугуна: 200 °F (95 °C).
Для серого чугуна, 500 °F (260 °C).
Чугуны с шаровидным графитом имеют широкий ассортимент в зависимости от марки. Для ковкого чугуна с низкой прочностью требуется то же, что и для ковкого чугуна, но для чугуна с высокой прочностью на растяжение может потребоваться даже 600 ° F (315 ° C).
Вы можете безопасно предварительно нагреть до 900 °F (480 °C), если отливка очень толстая и имеет неправильную форму. Вот где он начинает светиться красным. Чем горячее металл, тем легче его сваривать и меньше шансов на растрескивание.
Процесс кислородной сварки всегда требует предварительного нагрева и при гораздо более высоких температурах, чем дуговые процессы, не менее 800 °F (425 °C).
Одним из случаев, когда предварительный нагрев опасен, является то, что другие металлы ограничивают отливку. Отливке будет некуда расширяться, и она треснет. Вы должны отсоединить детали перед их предварительным нагревом.
Как предварительно нагреть чугун
Лучший способ предварительного нагрева чугуна — это печь. Внутри печи отливка нагревается равномерно с постоянной скоростью. После этого, если у вас нет печи или отливка слишком большая, вы можете использовать кислородное оборудование или простую пропановую горелку, если отливка маленькая.
Вы равномерно нагреваете всю заготовку, а не только то место, где собираетесь сваривать. Это требует времени и больших затрат, но неравномерный предварительный нагрев может привести к растрескиванию. Более холодная часть будет поглощать тепло и затвердевать в области, которую вы пытаетесь сварить.
Если вы хотите использовать пламенную горелку для нагревания отливки, перемещайте ее и сосредоточьтесь на более толстых участках.
Было бы полезно обложить отливку огнеупорными кирпичами при предварительном нагреве, чтобы они могли сохранять тепло во время сварки.
Как проверить температуру предварительного нагрева
Самый надежный способ проверки температуры – это термометры, предназначенные для сварки. Вы выбираете ту, которая плавится при нужной температуре, процарапываете ее на поверхности металла, и если она плавится, можно приступать к сварке.
В качестве альтернативы вы можете использовать инфракрасные цифровые термометры, но избегайте измерения на блестящих поверхностях.
Как наплавить металл сварного шва
При сварке чугуна всегда старайтесь не нагревать одну точку слишком сильно. Создание коротких валиков, разбросанных по всему стыку, является обязательным для предотвращения температурных перепадов в отливке. Этот метод также снижает риск попадания углерода и примесей в ванну.
При сварке никелевым стержнем и предварительном нагреве для большинства работ подходит короткий валик шириной 1 дюйм (2,5 см). Если отливка толстая, например, более 1/2 дюйма (1,27 см), и вы использовали более высокие температуры предварительного нагрева, вы можете сваривать валики длиной 1,5 дюйма (3,8 см).
Чтобы гарантировать, что наименьшее количество тепла уходит в отливку с каждой бусиной, вы используете самую низкую силу тока , при которой стержень может расплавиться и при этом сплавиться с отливкой. Помните, что сварка предварительно нагретого металла аналогична использованию более высокой силы тока.
Скорость перемещения сильно влияет на подводимое тепло. Для этого вы должны путешествовать как можно быстрее. Больше подходят прямые (или косоурные) бусины без стержневого плетения. Раскаление широкой области до красна является верным признаком того, что вы свариваете слишком медленно.
Кроме того, было бы лучше положить бусины вразброс на стыке, а не рядом друг с другом. Ниже приведено изображение, иллюстрирующее это.
Симметричная сварка чугуна
Всегда старайтесь расположить отливку так, чтобы можно было сваривать в горизонтальном положении.
Что такое упрочнение?
Проковка — это когда вы постукиваете по всему раскаленному шарику маленьким закругленным молотком. Он будет растягивать металл сварного шва и противодействовать усадке. Прыгайте из кратера обратно к исходной точке.
Проклевка предотвратит остаточное напряжение в валике и растрескивание ЗТВ. Вы также можете использовать закругленное долото или электрический скейлер с круглыми иглами.
Когда вы проковываете борт, вы также удаляете шлаковое покрытие. Используйте проволочную щетку, чтобы удалить остатки шлака, прежде чем продолжить сварку.
Зачем нагревать чугун после сварки?
После того, как вы закончите сварку, вы снова нагреваете всю отливку, по крайней мере, до температуры предварительного нагрева. Сварка сделала ремонтируемую область более горячей, но окружающая среда охладила остальную часть отливки. Вы хотите исправить эту разницу температур, чтобы обеспечить равномерное охлаждение отливки.
Если вы хотите снять остаточное напряжение в сложных отливках, вы должны повторно нагреть до 1100 °F (590 °C) и поддерживать эту температуру постоянной в течение одного часа на дюйм толщины.
Зачем медленно охлаждать чугун?
Медленное и равномерное охлаждение чугуна необходимо для предотвращения затвердевания отливки и возникновения сильных остаточных усадочных напряжений. Если вы допустите ошибку на этом этапе, отливка почти наверняка треснет.
Чугун уже достаточно хрупок, чтобы треснуть даже без дополнительной закалки. Если оставить отливку остывать при комнатной температуре, она еще больше затвердеет. Закалка делает отливку чувствительной не только к растрескиванию, но и снижает срок ее службы.
Когда металл остывает, он сжимается, и развивающиеся мощные силы сжатия могут легко вызвать множественные трещины.
В идеале отливка должна охлаждаться на 50 ° F (10 °C) в час. Чем медленнее, тем лучше. Его нужно изолировать, чтобы вся отливка равномерно остыла, пока не достигла комнатной температуры, и к ней можно было прикоснуться.
Как изолировать отливку
Существует множество способов добиться медленного охлаждения отливки:
Используйте ту же печь, которую вы использовали для предварительного нагрева.
Используйте сварочные одеяла или аналогичные изделия из жаропрочных материалов, таких как стекловолокно.
Обычно отливку закапывают в песок или горячий пепел. Если вы не хотите, чтобы в сложную отливку попал песок, заверните ее в алюминиевую фольгу.
Вы можете купить мешок минералов вермикулита из товаров для садоводства и накрыть отливку. Это намного лучше, чем песок, и доступно по цене.
Если вы использовали огнеупорные кирпичи при предварительном нагреве, вы можете использовать больше, чтобы окружить отливку.
Можно положить в толстый металлический контейнер.
Вот видео ремонта серого чугуна со сваркой электродов и подогревом.
Заключение
Сварка чугуна — тяжелая работа даже для сварщиков с большим опытом. Высокое содержание углерода является основной причиной того, что чугун такой хрупкий и часто трескается сразу после сварки.
Кроме того, многие отливки имеют различные составы с большим количеством примесей, которые мешают определенному успеху.
Чтобы сохранить высокий уровень успеха, сваривайте чугун с помощью электродуговой сварки, никелевых стержней и предварительного нагрева.
После этого газокислородная сварка является проверенным, но дорогостоящим методом. Сварка TIG хороша для чистого литья, но сложна в использовании. В процессах с подачей проволоки используются дорогие никелевые катушки, что ограничивает их полезность для начинающих.
Ресурсы
Общество ковкого чугуна.
Другие статьи Weldpundit
Можно ли сваривать чугун со сталью? И как это сделать.
Что лучше паять или сваривать чугун? Какой из них лучше.
Сварочная маска Запотевает? 10 способов предотвратить это.
Устройства понижения напряжения (VRD) при сварке: Руководство для начинающих.
Как выбрать сварочный аппарат: лучшие характеристики начального уровня.
Вы тяните или толкаете сварочным аппаратом? Руководство для начинающих.
Можно ли сваривать алюминированную сталь?
Можно ли сваривать намагниченный металл? И как его размагнитить.
Можно ли сваривать оцинкованную сталь?
Можно ли сваривать нержавеющую сталь с углеродистой сталью?
Сварка чугуна (MIG или TIG). Лучший метод сварки для литья
11 июля 2022 г. от Staff
Металлообработка чугуна — это историческая отрасль, известная своими трудностями и разочарованиями, с которыми сегодня знакомы сварщики со всего мира. Чугун становится все менее распространенным, однако иногда вы сталкиваетесь с работой, требующей сварки чугуна.
В этой статье мы представляем основные шаги, которые необходимо выполнить для успешной сварки чугуна и улучшения ваших навыков гибки металла.
Содержание страницы
Можно ли сваривать чугун?
Можно ли сваривать чугун MIG?
Как сварить чугун MIG?
Как лучше сваривать чугун?
1. Сварка ВИГ
2. Дуговая сварка: лучший метод сварки чугуна
Как сваривать чугун?
1. Очистка
2. Предварительный нагрев
3. Сварочные прутки и проволока
4. Упрочнение
4. Последующий нагрев
Можно ли сваривать чугун?
Проще говоря, да, но это может стать лабиринтом неприятностей. Чугун можно сваривать всеми распространенными способами сварки, такими как MIG, TIG, MMA, кислородно-ацетиленовая и пайка.
Поскольку в чугуне содержится гораздо больше углерода, чем в других металлах, при сварке он очень склонен к растрескиванию. Это растрескивание происходит, когда углерод перемещается в места сварки или в зону термического влияния материала, что, в свою очередь, увеличивает хрупкость или твердость. Чрезмерно хрупкий или затвердевший материал легко трескается под давлением, а по мере остывания сварного шва материал продолжает двигаться и самовосстанавливаться много раз, что увеличивает вероятность возникновения трещин. Термические напряжения также играют определенную роль в сложности успешной сварки чугуна, поскольку он особенно чувствителен к быстрому нагреву и внутреннему напряжению.
Перед сваркой чугуна важно правильно определить сплав. Существуют разные типы чугуна, и каждый сорт по-разному реагирует на сварку, поэтому спросите у производителя, что вы получаете.
Можно ли сваривать чугун MIG?
Да, однако процесс сварки MIG не рекомендуется по сравнению с другими методами сварки. Наиболее очевидная причина этого заключается в том, что сварные швы MIG на чугуне не будут такими прочными, как сварка MMA или сварка TIG, что является общим моментом при попытке сварки чугуна. Сварные швы MIG не проваривают сталь так же эффективно, как MMA или TIG, и проникновение сварного шва более важно, чем обычно, при обработке чугуна. Проникновение также поможет в удалении глубоких примесей, присутствующих в материале.
Как сварить чугун MIG?
Если требуется сварка чугуна MIG, мы рекомендуем следующее:
Газ
Соотношение аргон/двуокись углерода 80/20 является наилучшим выбором для большинства ситуаций. (Совет: несмотря на то, что чугун по своей природе подвержен ржавчине, вам следует избегать этого метода, если вы чрезмерно обеспокоены тем, что ржавчина в конечном итоге появится на поверхности материала, поскольку эти комбинации газов могут увеличить вероятность образования ржавчины.)
Использование Никелевая проволока
Используйте никелевую проволоку, толщина которой соответствует требованиям свариваемого соединения.
Прихватка
Прихватка чугуна может быть проблематичной, особенно при сварке MIG. Более легкая прихватка может быть выполнена с помощью припоя; однако это, вероятно, приведет к слабому и нечистому сварному шву, что не очень хорошо для проектов, которые могут испытывать нагрузки или удары.
Используйте шпильки
В зависимости от работы вы также можете обеспечить общую механическую прочность сварного шва, используя шпильки.
Нагрев
Предварительный нагрев материала перед любой сваркой чугуна имеет важное значение (см. раздел о предварительном нагреве в этой статье для получения дополнительной информации).
Как лучше сваривать чугун?
Ручная дуговая сварка металлическим электродом (ММА) является наиболее эффективным методом сварки литых деталей. Следующим лучшим вариантом будет сварка TIG, хотя избыточное тепло в локализованных областях может быть проблемой. Но опытный сварщик может работать по-своему, и, если все сделано правильно, сварка TIG действительно хорошо работает для чугуна.
1. Сварка ВИГ
Сварка ВИГ — это самый чистый и, возможно, самый прочный метод сварки при правильном выполнении. Это важные факторы при работе с чугуном. Используйте следующую информацию для успешного выполнения сварки чугуна методом TIG.
Торированные вольфрамовые электроды рекомендуются для чугуна (используйте стержень с 1% или 2% тория). Чистый и остро заточенный вольфрамовый электрод является обязательным при сварке чугуна методом TIG, чтобы обеспечить хороший поток и контроль над сварным швом и предотвратить загрязнение
Сварочные электроды на никелевой основе лучше всего подходят для сварки чугуна. Это связано с тем, что они соответствуют температуре теплового расширения и свойствам чугуна. Выберите толщину проволоки, соответствующую свариваемому соединению.
Мы рекомендуем смесь защитного газа для сварки чугуна методом TIG, состоящую либо из чистого аргона, либо из смеси 75 % аргона и 25 % CO2. Без защитного газа сварной шов будет хрупким и снова, вероятно, треснет.
Предварительный нагрев свариваемого материала.
Попробуйте сделать несколько пробных пусков с помощью своего сварочного аппарата на обрезках чугуна, который вы собираетесь сваривать. Мы делаем это, чтобы лучше понять, при какой температуре должен работать ваш сварочный аппарат, как быстро нам нужно сваривать и какой расход газа и толщина проволоки работают лучше всего.
Сварка холодного чугуна возможна, но сложна. Если вы не можете предварительно нагреть металл, очень важно при сварке холодного чугуна методом TIG не допускать перегрева металла. Делайте это, сваривая стежки и каждый раз позволяя материалу остыть.
2. Дуговая сварка: лучший метод сварки чугуна
Процесс дуговой сварки (ММА), возможно, является наиболее эффективным и простым способом сварки чугуна при соблюдении правильных процессов.
Самым важным шагом является выбор подходящей сварочной проволоки. Выбирайте сварочные прутки из чистого никеля и ферроникеля, специально изготовленные для сварки чугуна. Никель внутри этих стержней эффективно помогает ограничить миграцию углерода в зону термического влияния и металл сварного шва. Хотя общая прочность снижается при использовании любого никелевого электрода, он предпочтительнее, поскольку гораздо более серьезной проблемой является возникновение растрескивания сварного шва, которое сводится к минимуму при использовании никеля.
Также можно использовать железные стержни, однако из-за высокого содержания в них углерода они менее желательны, поскольку они подходят только для небольших сварочных швов и там, где важно соответствие цвета материала.
Как сварить чугун?
Вот пошаговое руководство по сварке чугуна без образования трещин.
1. Очистка
Подготовка металла к сварке является обязательным процессом. Он удалит загрязнения с поверхности утюга, такие как краска, жир и другие мешающие материалы. Используйте угловую шлифовальную машину с шлифовальным диском с зернистостью 120, чтобы удалить поверхность свариваемого участка.
2. Предварительный нагрев
Предварительный нагрев материала перед сваркой очень важен для чугуна. Из-за плохой пластичности чугун склонен к растрескиванию при локальном нагреве. Во время сварки участок вблизи места сварки нагревается до очень высокой температуры, в то время как остальная часть заготовки относительно холодная. Это создает термическое напряжение, которое приводит к трещинам. Решение здесь заключается в предварительном нагреве всей заготовки.
Используйте пропановую или кислородно-ацетиленовую горелку, чтобы равномерно нагреть чугунную деталь примерно до 400°C или 750°F. Перемещайте пламя по заготовке, чтобы равномерно нагреть изделие. Помните, что температура плавления серого чугуна составляет 2200°F (1204°C). Если вы достигнете этой температуры, он начнет плавиться, и вы повредите заготовку.
3. Сварочные прутки и проволока
Для всех сварочных процессов выбирайте прутки и проволоку на основе никеля, так как это ограничивает миграцию углерода, которая приводит к растрескиванию. Толщина проволоки или прутка определяется свариваемым материалом по толщине, типу и форме соединения.
4. Упрочнение
После выполнения сварки шов начнет быстро остывать, и это напряжение может вызвать растрескивание. Проклевка (или зачистка) — это метод приложения сжимающего напряжения к сварному шву, пока он горячий, что может помочь предотвратить растрескивание.
С помощью молотка с шариковым бойком ударьте по сварному шву с умеренной силой, пока он еще горячий. Этот процесс растянет сварной шов и уменьшит напряжение.
4. Последующий нагрев
Завершающим этапом процесса является нагрев после сварки. После сварки заготовка очень горячая, а атмосфера вокруг нее прохладная. Это снова может привести к быстрому охлаждению и растрескиванию. Решение состоит в том, чтобы обеспечить медленное охлаждение.
Можно поместить заготовку в предварительно нагретую духовку и дать ей постепенно остыть.
Категории Сварка Метки Сварка
Как сварить чугун
Дата: 17-11-2021
Weldclass Academy

Сварка чугуна сопряжена с уникальными проблемами, особенно с предотвращением дальнейшего растрескивания. Вот простое руководство, которое поможет вам сделать это правильно.

1. Процесс
Stick/MMA:
Stick, возможно, является лучшим и наиболее популярным процессом, когда речь идет о ремонте трещин в обычных чугунах, особенно там, где у пользователей ограниченное оборудование и/или опыт. Чугунные стержни/электроды легко доступны в небольших количествах (или «ручных упаковках»), что идеально подходит для разовых работ.
Кислородная пайка:
Не такая прочная, как сварка, и может не подходить для применений, где отливка будет подвергаться воздействию высоких рабочих температур (например, коллекторы и детали двигателя). Однако может быть хорошим вариантом, когда компонент не будет подвергаться нагрузкам/растяжениям или высоким температурам и/или ремонту трудносвариваемых типов чугуна, где процессы сварки не успешны.
Прутки для припоя Weldclass
Кислородно-кислородная сварка:
В прошлом это был популярный метод, до того как электродуговая сварка стала более доступной и широко используемой. Поиск правильного типа присадочной проволоки может быть затруднен из-за снижения популярности этого процесса. Обратите внимание, что это возможно только с кислородно-ацетиленовым топливом (не кислородно-сжиженным нефтяным газом).
MIG:
Как правило, это удобный процесс, однако получение чугунной проволоки MIG может быть трудным и дорогостоящим. Стоит рассмотреть для больших или повторяющихся работ.
TIG:
Требует большего опыта/навыков по сравнению со сваркой электродом или сваркой MIG. Не образует брызг, что является преимуществом при ремонте критически важных поверхностей, где брызги могут привести к повреждению или дорогостоящей и трудоемкой очистке. Поиск правильного типа наполнителя может быть трудным и дорогостоящим.

Данное руководство по сварке предназначено для сварки электродами, однако общие принципы применимы ко всем процессам.

2. Очистка
Крайне важно, чтобы область сварки была очень чистой. Грязь, масло и примеси сделают невозможным получение качественного сварного шва. Очистка паром (или горячей водой) часто является лучшим методом, так как загрязнения часто впитываются в пористую поверхность чугуна. Очистите вокруг и со всех сторон детали, а не только непосредственно свариваемые поверхности.

3. Подготовка
Выровняйте трещины с помощью борфрезы или шлифовального диска, часто лучше всего использовать U-образную канавку. Или, если детали свариваются встык, скосите края соединения.

4. Выбор сварочного электрода:
Следует использовать специальные чугунные электроды с высоким содержанием никеля от 50% до 99%. (Некоторые сварщики заявляют, что можно использовать стальные электроды «общего назначения» для сварки чугуна. Хотя в некоторых случаях это возможно, растрескивание гораздо более вероятно, и это определенно не рекомендуется).
Чугунные электроды Weldclass Platinum NiFe 3,2 мм подходят для сварки обычных чугунов друг с другом и со сталью. Металл сварного шва также прочнее и устойчивее к растрескиванию при затвердевании, чем электроды из чистого никеля (Ni-Cl).
Для ответственных применений, сварки специального или чувствительного оборудования и т. д. вам может потребоваться консультация с металлургом и/или первоначальным производителем свариваемого оборудования, чтобы определить правильный тип расходных материалов для сварки.
Чугунные электроды Weldclass

5. Термическая обработка по сравнению с холодной сваркой
Поскольку чугун относительно хрупок и склонен к растрескиванию (по сравнению со сталью), контроль нагрева имеет решающее значение для достижения успешного сварного шва. Локализованное тепло, вызванное сваркой, заставляет «горячий» металл расширяться и сжиматься с другой скоростью по сравнению с «холодным» металлом, что может вызвать дальнейшее растрескивание самой отливки и / или растрескивание нового металла сварного шва по мере его затвердевания, или растрескивание позже, когда в эксплуатации.
Настоятельно рекомендуется предварительный и последующий нагрев. Сварка чугуна часто связана с ремонтом уникальной детали, которую трудно заменить, а это означает, что вы хотите, чтобы все было в вашу пользу, чтобы добиться наилучшего результата с первого раза.
«Холодная сварка» чугуна возможна в некоторых применениях. Тем не менее, это более рискованно и сложно, чем «горячая сварка», и мы не рекомендуем это, если у вас нет а) предыдущего опыта сварки того же компонента / приложения или б) вы не можете сначала выполнить несколько тестовых сварных швов.

6. Предварительный нагрев
Предварительный нагрев отливки/компонента до 120-150°C ^o C перед сваркой.
Если у вас ограниченный доступ к нагревательному оборудованию, небольшие компоненты можно нагревать в обычной духовке, что также позволяет легко контролировать температуру.
Для более крупных компонентов потребуется кислородная горелка или газовая горелка, например Platinum LT40. Если у вас нет такого оборудования, как инфракрасный термометр, измерить (или оценить) температуру может быть сложно. В любом случае, предварительный подогрев всегда лучше, чем полное отсутствие нагрева. Важно прогреть отливку как можно более равномерно.

7. Техника сварки
Ниже приведены рекомендуемые методы для успешной сварки чугуна электродом/стержневым электродом. Эти этапы особенно важны, если отливка подвергается или будет подвергаться нагрузке или растяжению.
Наплавляйте короткие сварные швы (длиной около 25 мм) во избежание перегрева
Чрезмерный ток вызовет перегрев, устанавливайте значение тока/силы как можно ниже в пределах диапазона, рекомендованного производителем электрода
Вместо того, чтобы накладывать каждый валик рядом с другим, расположите сварные швы в шахматном порядке по всей длине трещины, чтобы помочь равномерно распределить тепло и напряжение. Например, поместите валик на каждом конце трещины, затем посередине, а затем расположите остальные в шахматном порядке.
Прокалывание каждого сварного шва в течение 1–2 минут с помощью молотка с шариковым штифтом сразу после каждого валика сварного шва помогает снизить напряжения, вызванные усадкой металла по мере его охлаждения. Хотя это не всегда необходимо, рекомендуется использовать его там, где высок риск растрескивания, в том числе в тех случаях, когда отливка будет подвергаться нагрузкам/растяжениям.
Если конец последнего сварного шва слишком полный или комковатый, немного отшлифуйте конец, чтобы у вас было идеальное начало, которое не будет способствовать шлаковым включениям
Повторяйте описанную выше процедуру до завершения, убедившись, что в работе остается достаточно тепла (в зависимости от размера сварного шва может потребоваться повторный нагрев в процессе сварки)

8. Последующий нагрев
Последующий нагрев не менее важен для предотвращения растрескивания, чем предварительный нагрев. Повторно нагрейте отливку, чтобы обеспечить равномерный общий нагрев, затем оберните изделие каким-либо материалом (например, сварочным покрывалом или тяжелой тряпкой), который поможет сохранить тепло и позволит компоненту остывать как можно медленнее.

Теги
ММА (палка) Сварка
Комментарии
Написать комментарий. ..
Обратите внимание: спам-комментарии (или попытки создания обратных ссылок) будут УДАЛЕНЫ и НЕ будут опубликованы.
Можете ли вы сварить чугун? Полезное руководство для начинающих. Лаборатория сварщиков
Как человек, который занимается сваркой в течение 20 лет, я обнаружил, что самым прочным металлом для сварки является чугун. Чугун не сваривается, как любая другая обычная мягкая сталь, нержавеющая сталь или даже железо. Чугун — очень твердый и хрупкий металл, и его необходимо сваривать особым образом, иначе он не выдержит.
Можно ли сваривать чугун? Да, можно сваривать чугун. Во-первых, вам нужно очистить область, которую вы планируете сваривать. Во-вторых, отшлифуйте канавку для сварного шва. В-третьих, предварительно нагрейте металл, чтобы обеспечить лучшее проникновение. В-четвертых, используйте сварочный аппарат с ферроникелевым стержнем. Шестой делаем корневой проход и заливаем рощу. Наконец, дайте сварному шву очень медленно остыть, чтобы избежать растрескивания.
В оставшейся части этой статьи я собираюсь поделиться своим точным 7-этапным процессом, который вы можете использовать для сварки чугуна, что поможет ему держаться прочнее и противостоять растрескиванию после сварки. Сварка чугуна потребует некоторой практики и времени, чтобы научиться, но с моим полным семиэтапным процессом вы добьетесь большего успеха.
Итак, приступим…
Можно ли сваривать чугун?
Да, чугун можно сваривать, но делать это нужно очень специфическим способом. Вы также должны сделать это в очень определенном порядке шагов, чтобы гарантировать его качество. Некоторые из причин, по которым вы не можете обращаться с чугуном так же, как с другими металлами:
Чугун чрезвычайно твердый и хрупкий
Его смесь металлов уникальна сама по себе
Он чувствителен к внезапным изменениям от горячего к холодному
В то время как другие способы будут работать, «он» предпочитает один метод другим
Одна вещь, которую следует иметь в виду при рассмотрении вопроса о сварке чугуна, заключается в том, что вы не можете просто сварить его вместе с помощью любого сварщика и ожидать, что он выдержит.
Есть один метод, который работает лучше, чем другие, однако при соблюдении правильных шагов и процедур другие методы также будут работать. Вот краткий список некоторых способов сварки чугуна:
В большинстве случаев лучшим вариантом будет ручной сварочный аппарат
МИГ может работать, но не всегда лучший вариант
Пайка или сварка бронзы являются жизнеспособным вариантом
Сварка ВИГ также подходит для сварки чугуна
Это не означает, что вы можете просто взять любой из этих вариантов и сразу приступайте к сварке чугуна. Вам необходимо выполнить определенный набор шагов, чтобы весь процесс работал правильно.
Непосредственно ниже мы обсудим эти очень важные шаги более подробно.
Сварка чугуна не сложнее, чем сварка любого другого металла, однако есть некоторые важные моменты, о которых следует помнить, и некоторые важные шаги, которые необходимо предпринять в начале работы.
Несоблюдение любого из 7 шагов может привести к нарушению сварного шва и, возможно, к разрушению чугуна для будущей сварки.
Если это произойдет, вам придется удалить еще больше материала, чтобы сделать сварной шов. В некоторых случаях это невозможно. Итак, чтобы каждый раз добиваться успеха, следуйте этим 7 простым, но важным шагам.
Что нужно знать перед сваркой чугуна
Вот 7 важных шагов, которые необходимо выполнить при сварке чугуна.
Как только вы правильно изучите эти шаги, вы сможете успешно сваривать чугун и научите своих сотрудников, как правильно это делать.
Сделав это в первый раз, вы быстро обнаружите, что это не сложнее, чем сварка любого другого металла.
#1 Очистите область, которую вы планируете сваривать
Это важный этап любого вида сварки, так как грязное основание быстро загрязняет весь сварной шов, что в какой-то момент приведет к его разрушению.
Это в два раза важнее при сварке чугуна, так как химический состав чугуна сильно отличается от других металлов.
Обязательно следуйте этому простому руководству, чтобы иметь хорошее, чистое место для начала сварки:
Материал должен быть комнатной температуры
Используйте шлифовальную машину и/или наждачную бумагу
Используйте обезжиривающее средство
Пусть полностью высушить
#2 Отшлифовать U-образную канавку в металле
При любом виде сварки вам необходимо удалить определенное количество окружающей стали, чтобы получить надлежащий провар для правильного соединения сварного шва.
Традиционно это V-образный разрез для обычной сварки, однако при сварке чугуна вы хотите использовать более широкий U-образный паз.
Если вы предпочитаете или планируете выполнять сварку чугуна в больших объемах, существуют специальные шлифовальные круги для прорезания определенного канала, необходимого для чугуна. При вырезании канавки помните следующие правила:
Угол канавки должен составлять 45–60 градусов
Она должна проходить через материал на 80–90 %
После вырезания канавки снова очистите область
#3 Предварительный нагрев металла примерно до 500-1200 градусов
Это отличная идея для ускорения процесса сварки любого металла. Однако это критично при сварке чугуна. Если вы этого не сделаете, чугун нагреется так, что сварной шов может выйти из строя. Всегда помните:
Это очень важно при сварке чугуна
Без предварительного нагрева сварной шов не будет держаться
Начинайте сварку сразу после предварительного нагрева
#4 Используйте сварочный аппарат с ферроникелем или чистым никелем
При сварке чугуна необходимо использовать соответствующий сварочный пруток. Если вы этого не сделаете, он не только не будет должным образом прилипать к чугуну, но и будет стоить опасной среды с искрами и, возможно, расплавленным металлом, которого иначе не было бы. Никогда не забывайте:
Этот тип стержня имеет решающее значение для успеха
Любой другой стержень не будет связываться с металлом
#5 Сделайте легкий корневой проход, чтобы установить связь
Это стандартная процедура сварки любого металла. Однако при некоторых других способах и металлах этого не требуется при сварке скажем трещины.
Для чугуна это так же важно, как если бы вы сварили два отдельных куска вместе. Никогда не пропускайте этот шаг при сварке чугуна и всегда помните:
Стандартная процедура для любой сварки
Критично для успеха сварки
Должен быть выполнен правильно
#6 Выполните вторичные проходы, но не допускайте перегрева основного металла.
Это критично при сварке чугуна, так как если металл нагреть выше 1200 градусов, то может измениться внутренняя структура.
Если все сделано правильно, то беспокоиться не о чем. Один из способов гарантировать это — иметь инфракрасный термометр, который позволяет постоянно считывать внешнюю температуру чугуна во время сварки. Примите во внимание:
Не допускайте нагревания металла выше 1200 градусов в любое время
Это изменит структуру металла
Это также приведет к разрушению сварного шва
#7 После сварки дайте ему очень медленно остыть при комнатной температуре.
Хотя это используется в других методах и для различных конечных результатов, это абсолютно разрушит сварной шов чугуна.
Это приведет к образованию трещин, которые, скорее всего, появятся в том месте, где вы только что сварили, если не образуются в других местах. Это отрицательно скажется на структурной целостности чугуна.
Чугун может треснуть при слишком быстром охлаждении
Это приведет к разрушению сварного шва
Это может привести к разрушению металла для будущей сварки
Чугун может треснуть при сварке
Да, если сварной шов слишком быстро остывает, что может привести к растрескиванию металла.