Как варить чугун электросваркой — технология и особенности

Сварщик — это специалист, который может соединять различные металлы под разные нужды: водопровод, опорные конструкции, декоративные элементы. Но рано или поздно каждый сварщик сталкивается с вопросом: как заварить чугун? И здесь все предыдущие навыки оказываются не действенными. Ведь, подобрав нужные параметры сварки, и правильно ведя шов, после окончания процесса все равно в чугуне появляются трещины и поры. Чтобы правильно варить чугун необходимо разобраться в особенностях этого металла, способах подготовки поверхности под сварку, и основных методах соединения подобных материалов. Конкретные советы о том, как сварить чугун, и несколько видео по теме, сполна ответят на эти вопросы.

Особенности сварки чугуна

В отличие от низкоуглеродистой стали, чугун и сварка не сразу достигли «взаимопонимания». Было испробовано множество методов и оборудования, прежде чем определены основные способы сварки чугуна.

Соединять этот материал между собой, а также с другими видами стали возможно, но проблематично ввиду следующих особенностей:

• Перекалка. Чугун имеет низкую температуру плавления и разогреваемый сварочной дугой, испытывает перекалку в околошовной зоне. Это приводит к самопроизвольному образованию трещин в процессе остывания. Сварщик слышит характерное потрескивание металла, что говорит о появляющихся дефектах. Последующая обработка данного участка затрудняется твердыми местами, плохо поддающимися шлифовке, и общей хрупкостью соединения, которое может быстро расколоться. Заваренный металл необходимо защитить от перекалки. Для этого применяются предварительный подогрев и методы постепенного остывания.
• Поры. Завариваемый чугун выделяет много углерода. В процессе горения дуги его не видно, но когда сварочная ванна начинает кристаллизоваться, то углерод, вытесняемый кислородом, начинает «пробиваться» наружу. После выполнения шва со всеми колебательными движениями и правильной технологией, в соединении остается много пор и не проваренных мест. Свариваемый участок важно защитить от воздействия окружающего воздуха, для чего используются специальные порошки-флюсы. Дополнительно, сварочный металл насыщают другими элементами, не позволяющими углероду выйти наружу. Это придает сварочной ванне большей вязкости и крепости.
• Текучесть. Это проявляется при работе с тонкими пластинами данного материала. Высокая текучесть способствует прожигам и выходу металла с обратной стороны соединения. Трещину в тонких элементах можно варить только с применением специальных графитовых подкладок. Сваренный металл получает поддержку в виде такого основания и не продавливает шов с обратной стороны. Данная подформовка позволяет сохранить целостность всей конструкции, которая из-за ослабления в месте сварки может распасться.

Как правильно подготовить материал для сварки

Технология сварки чугуна включает и грамотный процесс подготовки металла, учитывающий свойства материала, и предотвращающий появление дефектов после окончания работы. В подготовку включается:

• Распил трещин. Часто трещины в чугуне имеют тонкую и глубокую структуру. Если обрабатываемая деталь толще 4 мм, то наложенный сверху шов минимально заплавит верхнюю часть трещины, оставив разрозненную структуру внутри. Сопротивление на разрыв и излом будет очень слабое. Чтобы хорошо заваривать подобные места, необходимо распиливать трещины «болгаркой» с тонким диском. Чем толще металл, тем глубже можно делать запил.
• Просверливание краев. Окончания трещин могут быть глубже и дальше, чем позволяет увидеть зрение. Поэтому перед тем, как сваривать трещину, важно просверлить отверстия по ее краям, отступив на 5 мм от визуально различимого конца разлома. Это позволит хорошо заполнить металлом пространство внутри и поможет предотвратить продолжение раскола.
• Разделка кромок. Свариваемость чугуна отличается перекалкой в месте соединения, что ведет к хрупкости участка. Чтобы предупредить это явления важно осуществлять равномерный прогрев по всей длине шва, и достаточно разбавить место соединения присадочным металлом. В этом помогает грамотная разделка кромок. При соединении толстых пластин стоит выполнить скосы краев под 45 градусов, и оставить небольшое притупление у основания в 3-4 мм. Подобная разделка поможет хорошо заполнить место соприкосновения и создать устойчивый к трещинам участок.
• Подформовка. Когда варится тонкий элемент из чугуна, то велика вероятность протечки жидкого металла. Подкладка из графита позволит поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму изделия.

Технология наложения шва

Чтобы сварщик хорошо понимал как варить чугун электросваркой, стоит усвоить несколько важных нюансов процесса. Одним из них является избежание перегрева поверхности. Для этого стоит выбирать меньшую силу тока, чем при обычной стали, и электроды диаметром 3 мм.

Можно ли заварить чугун качественно зависит и от равномерности наложения шва. Для этого разделывают кромки пластин и начинают сварку. Корневой шов ведется без колебаний. Но стоит выполнить его прерывистым способом. Во второй проход нужно заварить не пройденные участки. Последующие слои накладываются валиками в шахматном порядке. Сваренный участок становится прогретым равномерно и насыщенным металлом с меньшим содержанием углерода.

В особо ответственных изделиях применяют технологию шпилек. Она гораздо эффективней позволяет создать равномерный прогрев, чем все предыдущие методы, но выполняется дольше по времени. Чтобы понимать как правильно расположить шпильки на пластинах, можно посмотреть видео по сварке ответственных деталей из чугуна. Технология заключается во ввертывании шпилек по краям кромок и на некотором расстоянии от стыка. Процесс начинается с обварки ввинченных элементов с минимальной наплавкой. Сварка выполняется в разброс. После обхода шпилек начинается сцепление самих пластин. Постепенное наложение валиков и равномерный прогрев, а также наличие более податливого металла для сварки, позволяют создать надежное соединение.

Сварка серого чугуна, распространенного в промышленности, сопровождается обеспечением медленного остывания. Для этого изделие оставляют засыпанным золой или песком, пока температура материала не опустится до комнатного уровня. Это позволяет снять напряжение в металле и избежать микротрещин.

Перед сваркой необходимо посыпать линию соединения бурой или иными порошками-флюсами. Это уменьшит соприкосновение внешнего воздуха с углеродом в материале, и снизит поры. При этом, у варящих специалистов должна быть хорошая вентиляция, защищающая органы дыхания от газового облака.

Холодный метод

Сварка чугуна холодная используется на маленьких предприятиях и в домашних ремонтных работах. Может выполняться электродами или пламенем горелки с дополнительной присадкой. Суть метода в работе с металлом без предварительного подогрева. Применяется для наплавки истертых поверхностей, отломанных бортиков и расколотых изделий не ответственного назначения.

Метод отличается относительно быстрым проведением работ и дешевизной процесса. Из недостатков выделяются появляющиеся поры и микротрещины после окончания сварки. Швы требуют последующей обработки для визуально привлекательного вида.

Горячий метод

Горячая сварка чугуна используется на ответственных изделиях. Суть заключается в предварительном подогреве металла до температуры 600 градусов. Для этого применяются аппараты индукционного нагрева. Напряжение с частотой 50 Гц подключается к изделию и разогревается проведением тока. В более примитивных условиях используют кузню и горн, или паяльную лампу.

Преимуществом метода служит идеально прогретый металл, который «спокойней» реагирует на температуру сварочной дуги и не перекаливается. Последующее плавное остывание в золе, иногда длящееся несколько суток, обеспечивает прочный и целостный шов.

Недостатками горячего способа можно считать дороговизну оборудования и длительность сварочного процесса. Этот метод рационален только на особо важных конструкциях.

Аппараты и расходные материалы

Сварка чугуна в домашних условиях, а также на производстве, может осуществляться несколькими аппаратами и расходными комплектующими. Самым распространенным является электросварка. Лучше применять аппараты постоянного тока, потому что напряжение трансформатора ухудшает процесс.

Работа проводится электродами диаметром 3-4 мм, и силой тока 90-120 А соответственно. Хорошо подойдут электроды ОЗЧ-2, содержащие медный стержень и обмазку с графитом. Более дорогим вариантом будут МНЧ-2, где основа стержня включает в себя сплав меди, никеля и марганца. Это существенно разбавляет хрупкий сварочный металл, и придает ему вязкости и последующей крепости. Используются и самодельные электроды, в основе которых магазинный продукт Э-46, обмотанный оголенным медным проводом. Витки следует наматывать плотно и от самого начала электрода. Так, медь попадает в сварочную ванну и укрепляет шов. Встречаются и не плавящиеся электроды, применение которых требует дополнительной присадки.

Чугун вариться и аргоном с применением омедненной проволоки. Технология аналогична сварке обычным электродом. Возможна сварка и пламенем горелки от кислородно-пропановой смеси. Так реально заварить не толстые пластины до 4 мм. Присадочная проволока может быть порошковой, что сразу служит и наплавляемым материалом и защитой от внешней среды.

Не все сварщики любят работать с чугуном из-за его «капризного» поведения при нагреве. Но освоив основные правила по сварке этого металла, и подобрав нужные электроды или другие материалы, можно производить качественные соединения.

Поделись с друзьями

1

0

0

0

Сварка чугуна электродом в домашних условиях

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

 

Особенности сварки чугуна, виды чугуна

Опытные сварщики могут определить свариваемость чугуна всего по раз
резу. Считается, что если структура металла мелкодисперсная и приближенная к серому цвету, то такой чугун можно сварить намного легче, чем крупнозернистый металл темных оттенков. Если мы говорим про сварку деталей, которые находились в масляной среде или были подвержены регулярному окислению в водной среде, грунте или других подобных условиях, то такой сварочный материал не подойдет.Так, как чугун – метал с ограниченно свариваемый материал, то стоит принять во внимание следующие его особенности:

• Металл – жидкотекучий, поэтому основное и единственно верное сварное положение – нижнее.
• Если не соблюдать температурные режимы и перекалывать металл, то при выгорании углерода будут образовываться поры.
• Низкая пластичность и несоблюдение температурных режимов – основные причины возникновения напряжения, в местах сварных соединений.
• Расплавленный чугун может создавать окислы, которые будут иметь более высокую температуру плавления, чем исходный металл.

Главная проблема, с которой вы можете столкнуться – образование трещин в местах сваривания при остывании детали.

Решить это можно только если полностью соблюдать технологию, в нашем случае – холодной сварки.

Методы сварки чугуна

Существует три способа сварить чугун:

1.  Горячая сварка. Основной и наиболее правильный метод. Он заключается в том, что перед работой электродом, заготовку прогревают до 600 – 650 градусов. Это позволяет избежать образования соединений с повышенной температурой плавления, перекалки и напряженности метала в месте соединения. Нагрев осуществляется в печах, газовыми или другими горелками. Для домашних условий такой метод подходит с натяжкой, ведь помимо нагревающего прибора, нужно знать в какие моменты можно работать в месте сварного соединения, как остудить металл и много других нюансов.
2.  Полугорячая сварка. Практически ничем не отличается от предыдущего способа, за исключением температуры нагрева. Здесь изделие прогревают до 300 – 350 градусов.
3.  Холодная сварка. Способ – не предусматривает нагрев заготовки, но в его основе лежит множество других технологических моментов, несоблюдение которых приведет к невозможности выполнить качественный шов. Сварка чугуна в домашних условиях электродом осуществляется именно таким образом.

Подготовка чугуна для сварки инвертором холодным методом

Прежде, чем сваривать чугун, его нужно подготовить. Сперва нужное место зачищается болгаркой с лепестковым кругом или другой подходящей насадкой. После зачистки верхнего слоя до не окисленного металла нужно провести обязательное обезжиривание бензином или любым другим растворителем. Если вы решили заделать трещину, то металл нужно расчистить до ее окончания, и в этом месте засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Разделка трещины при сварке чугуна

Отдельно стоит поговорить про следующие особенности подготовки:

1. Шпильки. Дуговая сварка чугуна может осуществляется как послойно без применения опорных элементов, так и с
использованием шпилек. Шпильки состоят из стали. Их размеры строго регламентируются, так например диаметр не должен превышать 40% от толщины чугуна. Выступ шпильки над металлом ограничен 4-6 мм, а расстояние между шпильками не должно быть больше, чем 6 диаметров. Количество зависит только от размеров соединения, но не больше 25% от площади излома

2. Разделка кромок. 

Обратите внимание! Кромки не должны иметь острый срез в месте соединения двух частей метала, оптимальная форма – сферическая.

3. Электроды должны быть специальными. Заваривать такой металл обычными электродами по стали практически невозможно, поэтому стоит приобрести электрод с добавлением меди, хрома, никеля и других лигатур, способствующих наплавлению на прихотливый чугун.

Процесс сварки

В предыдущем пункте мы разобрали предварительную подготовку, а перед началом сваривания нужно рассмотреть основные технологичные моменты:

• Полярность подключения – обратная;
•  Мощность сварочного аппарата – минимальная, для данной толщины электрода;
• Длина одного непрерывного сварочного шва не должна превышать 30 – 50 мм;
• Нужно исключить перегрев металла, за счет частых перерывов;
• Первый и последний слой многослойных проковываются молотком с минимальным усилием.

Определиться с  режимом сварки поможет приведенная ниже таблица:

Основные предварительные моменты мы рассмотрели, остался основной вопрос: «Как варить чугун электросваркой?». Здесь есть два способа: по шпилькам или послойно. Давайте разберем отдельно каждый из вариантов.

 Сварка чугуна инвертором по шпилькам

После установки шпилек можно начинать наваривать шов. Вокруг каждой шпильки слой за слоем кладется металл, который и формирует заплатку. Не допустить нагрева свыше 80 градусов можно если выполнять работу в шахматном порядке или поочередно в противоположных концах. Завершающим моментом при таким виде сварки является соединительный шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

 Многослойная сварка

Для начала нужно убедиться в правильности создания фасок. Затем специальным электродом, с соблюдением температурного режима начинаем наплавлять первый слой. Он является основным и задаст успех дальнейшей работы. Каждый слой, еще на горячую, нужно проковывать молотком. Если есть доступ к обратной стороне детали, то после первого слоя с одной стороны следует перевернуть изделие и наплавить аналогичный шов на его обратной стороне и уже потом приступать к завершению многослойной сварки верхней, а затем нижней части.

Наплавку нужно обязательно выполнять с краев, и создавать постепенно множество слоев. Главное, не забывать проковывать каждый слой. Если не знаете как проверить температуру детали, то примените технику вразброс. Она заключается в формировании шва поочередно в разных местах соединения. Когда сварной шов будет полностью готов, поверхность наплавленная на чугун, необходимо отшлифовать.

Если вы столкнулись с необходимостью сварить чугун и у вас есть только инвертор, то в домашних условиях можно заделать трещины или наложить заплатки на ненесущие элементы конструкции. Практически все необходимое у вас уже будет, это маска, защитные рукавицы и одежда. Придется докупить только специальные чугунные электроды, или сделать их самостоятельно. В этой статье описано два способа, как сварить чугун дома. Какой из них вам больше подходит – решайте сами. Но запомните – когда возникает потребность восстановить изделие предполагающее сильные нагрузки, то лучше обратиться к профессионалам.

Сварка чугуна полуавтоматом — технология процесса

Возможна ли сварка чугуна полуавтоматом? И что нужно знать о технологических особенностях такого вида работ? Дальше об этом в нашей статье.

Сварочные работы по чугуну довольно сложны в технологическом плане. Сам материал очень плохо переносит воздействия высоких температур с последующим охлаждением. Для получения качественного шва нужно оборудование и специальные электроды.

Возможна ли сварка чугуна полуавтоматом? И что нужно знать о технологических особенностях такого вида работ? Дальше об этом в нашей статье.

В чем специфика сварки чугуна

Чугун чаще всего используют в изделиях, производимых путем литья. Но такой металл довольно хрупок и наиболее распространенные поломки это трещины. Их, как правило, заваривают, используя электросварку. В чем трудность проведения такого вида работы?

• Расплавленный чугун очень текучий, что создает трудности при заваривании сквозных трещин и пробоин. Это же свойство часто приводит к сквозному прожиганию металла.
• Чугун имеет относительно невысокую температуру плавления. Воздействие высокотемпературной электрической дуги приводит к его отбеливанию (изменение структуры), вследствие чего материал в месте сварки становиться более хрупким и трескается уже при остывании.
• Кислород, который находиться в атмосфере вступает в контакт с углеродом, это провоцирует образование множества пор в теле сварного шва. Соединение от этого имеет намного меньший запас прочности.

Это — основные проблемы сварки чугунных деталей. Для их решения применяют несколько технологий, которые позволяют избежать быстрого разрушения соединения.

Способы сварки чугуна

Сразу стоит заметить: если Вам нужно сделать сварочный шов по чугуну — не нужно экспериментировать! Не надо варить такой металл стальными электродами — шов трескается в 100% случаев. То же касается и полуавтомата с использованием проволоки для варки стали!

В основном, для сварки чугунных деталей используется две основные технологии: горячая и холодная. Также может применяться и полугорячий метод варки такого металла.

Холодный способ варки

Такой метод позволяет варить чугун без предварительного нагрева деталей. Особенно он актуален, когда конструкции имеют довольно большие габариты.

Обязательное условие такого способа — это использование специальных электродов.

Обычно для этого выбирают расходники, в составе которых есть железо, медь и никель. Эти элементы не приводят к образованию сплавов с углеродом, от чего шов не получается слишком хрупким.

ПОСМОТРЕТЬ Расходники на AliExpress →

Горячий и полугорячий способы

Это более надежные методы сварки чугуна. Детали предварительно разогревают либо в печах, либо специальными индукционными нагревателями (промышленные масштабы).

Главное — это соблюдение температурных режимов. Чугун нельзя нагревать более чем на 600 градусов. Иначе начинается процесс, которого и пытаются избежать во время сварки — изменение структуры и отбеливание (образование белого вида чугуна).

Этот способ может быть нескольких видов в зависимости от того, до какого показателя происходит нагрев. Например, при полугорячем способе детали нагреваются в пределах от 350 до 400°, а теплый предусматривает подогрев в пределах 250 градусов.

После завершения сварки детали нужно медленно охлаждать (иногда до 5 суток!), чтобы шов не треснул от слишком быстрого снижения температуры.

Горячие способы сварки более трудоемки. Но позволяют при этом получить качественные соединения.

Как варить чугун полуавтоматом

В большинстве случаев использование полуавтоматической сварки позволяет получать сварные швы очень высокого качества. Все дело в устройстве такого аппарата. Швы ложатся точечно и каждая отдельная точка как бы вбивается в поверхность металла. При этом полуавтомат не разогревает слишком большие площади. Итак, как варить чугуны полуавтоматом?

ПОСМОТРЕТЬ Полуавтомат сварка на AliExpress →

Подготовительные работы

Независимо от используемого оборудования, будь то ручной инвертор или полуавтомат, чугун нужно подготовить к сварке.

Металл тщательно очищают от загрязнения, если есть следы масла — его удаляют растворителями.

Сами кромки нужно расширить по всей длине (для этого можно использовать болгарку или зубило). Однако нужно делать зачистку очень аккуратно, удаляя металл в несколько подходов послойно!

При заваривании трещин по ее края нужно засверлить точки, иначе растрескивание может получить продолжение в процессе сварки.

Также, при толщине детали больше чем 5 миллиметров, по краям нужно сделать фаску под углом в 45-60 градусов. Тонкие изделия варят с использованием графитовых подкладок, чтобы можно было избежать вытекания расплава и прожигания металла насквозь.

Выбор проволоки

Как было сказано выше, не стоит пытаться заварить чугун, используя стальные виды проволок для полуавтомата. С их применением этот процесс становиться нереальным без повреждений.

Сегодня существуют специальные виды сварочной проволоки для работы по чугуну.

Их подбирают в зависимости от выбранного способа сварки.

ПОСМОТРЕТЬ Проволока сварочная на AliExpress →

• Проволока с маркировкой ПП АНЧ-1 — используется в процессе варки без подогрева (холодный метод).
• При полугорячем подогреве до 350 градусов применяют сварочную проволоку марки ПП АНЧ-2.
• И, конечно же, при горячем нагревании до 600 градусов применяют расходник с маркировкой ПП АНЧ-3.

Каждый из этих расходных материалов представляет собой порошковую проволоку (маркирование ПП), в составе которой есть уже необходимые элементы (медь, кремний, железо, никель и прочие). Благодаря чему можно сваривать чугун полуавтоматом.

Сварочный процесс

Проведя всю необходимую подготовку, приступают к сварке металла. Лучше всего использовать горячий метод. Для этого деталь нагревают до 600 градусов в печи, после нагрева нужно сразу же начинать сварку.

Нагревание нужно контролировать, чтобы не превышать допустимые показатели. Если все таки произошел перегрев, ни в коем случае нельзя допустить попадания воды на металл. Даже капля приведет к образованию трещин и окончательно испортит изделие.

• Нужно особо уделить внимание настройке сварочного оборудования. На полуавтомате чугун варят на малом постоянном токе и с обратной полярностью.
• Под детали укладывают графитовую подкладку (подформовку).
• Держатель ведут под углом в 50-60 градусов к поверхности свариваемых деталей. Главное — это видеть конец проволоки и контролировать весь процесс.
• Шов накладывают в несколько слоев за два три прохода.
• Во время ведения первого шва не нужно делать колебательных и поперечных движений, как в случае со сталью.
• Следующие проходы можно делать с использованием поперечных ведений кончика проволоки.
• После окончания сварки нужно удалить шлак и обеспечить постепенное остывание детали. Для этого металл накрывают или засыпают негорючим материалом (асбест, древесный уголь).

Сварочный процесс полуавтоматом происходит намного быстрее, чем при ручном режиме. Стоит предварительно потренироваться в скорости ведения шва и подачи проволоки!

Также для защиты сварочной ванны от поступления кислорода можно использовать полуавтоматический режим сварки с использованием подачи аргона.

А что Вы можете добавить к данному материалу статьи? Поделитесь своим опытом в сварочных работах с использованием полуавтоматических аппаратов в блоке комментариев. Какими видами проволоки вы пользовались и какие настройки выставляли на полуавтомате?

Сварка чугуна — простые способы решения проблемы

В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов: холодным и горячим методом.

Сварка чугуна требует другого технологического подхода. Это связано с химическими особенностями металла, что влияет на его обработку и, в частности, на сварку.

В этой статье мы рассмотрим технологии сваривания чугуна в домашних условиях с применением двух основных приемов.

Особенности материала

Чугун по своему составу — соединение элементов железа и некоторого количества углерода. Но, в сравнение со сталью, последнего в нем свыше 2,14 %.

В зависимости от составов чугуны бывают белые и серые.

Белый чугун по своей сути полуфабрикат и используется для производства ковкого металла. Он очень хрупкий и изделия из него не производят.

Серый вид этого металла чаще всего применяют в промышленности и изготовлении различных вещей.

Также есть ковкие и высокопрочные чугуны.

В чем особенности этого материала в сварочных работах? Главное — это трудности с получением качественного шва, связанные со следующими проблемами.

• Чугун в силу своей неоднородной структуры склонен к растрескиванию в месте сваривания. Это связано с воздействием на него высокой температуры дуги, что приводит к его отбеливанию и изменению состава в месте варки (высокая температура плюс быстрое остывание).
• Вследствие высокотемпературного влияния электрической дуги происходит выгорание части углерода в составе металла, как следствие — в сварном шве образуются поры. Это не добавляет прочности такому соединению и качество значительно ухудшается.
• При расплавлении чугун очень текуч, что не позволяет сформировать правильный шов. Чем выше процентный состав углерода, тем текучесть будет выше.
• Также при сварке могут образовываться окиси в составе шва, которые тоже не упрочняют соединение. К тому же, окислы более тугоплавки.

Такие особенности значительно затрудняют сварочные работы по чугуну. Главная сложность — это непредсказуемость результата в итоге сварки. Чаще всего образовываются трещины на поверхности уже во время остывания металла.

Самым плохим чугуном для сварки является темно-серого или черного цвета (высокая вместимость графита). Такие виды лучше всего не варить в домашних условиях, в большинстве случаев это приведет к растрескиванию шва и самой детали.

Определить такие виды металла можно проведя рукой по излому. При большой вместимости графитов чугун «мажется».

Но, несмотря на трудности, сварное соединение все-таки возможно. Как проводиться сварка чугуна?

Способы сварки

Способ сваривания такого металла, как чугун, зависит от того, как его подготовить к процессу. Зависимо от этого различают «холодный» способ (без предварительного подогрева поверхности) и «горячий» (с предварительным нагревом детали).

Холодный способ сварки

Сваривание чугунных деталей холодным способом более простое, но нужно использовать специально предназначенные для этой сварки электроды.

Если пользоваться обычными (стальными) электродами без предварительного нагрева, то в сварном шве образуется металл в виде высокоуглеродистой стали с элементами, входящими в состав чугуна (серы, фосфора, марганца и прочих).

К тому же, такой шов нельзя зачищать, ввиду его высокой способности к растрескиванию. Слишком быстрое остывание приведет к образованию белого чугуна в месте рядом со швом. Металл станет твердым и очень хрупким.

Холодное сваривание проводят электродами небольшого диаметра и на малом токе.

Чаще всего такой способ целесообразно использовать при небольших объемах работ и невозможности сделать подогрев деталей.

Холодную сварку чугунных деталей можно проводить стальным электродом только в том случае, если швы не будут испытывать нагрузки на растяжение. Чаще всего используются медно-никелевые электроды, или же имеющие в своем составе медь и железо.

Горячий способ

Использование такого метода сваривания чугуна более целесообразно в домашних условиях. При подогреве сварочный шов более качественный, так как отсутствую процессы отбеливания металла и его закалки.

Горячий способ может быть местным или общим (частичный прогрев или полностью всей детали).

Для нагревания стоит использовать печь, где деталь будет равномерно прогреваться со всех сторон.

Также различают варианты прогрева в зависимости от температурного показателя

• Горячий — от 500 до 600 градусов.
• Полугорячий — от 300 до 400.
• Теплый — от 150 до 200.

Вся технология заключается в нагревании детали до необходимых температур перед свариванием и медленном охлаждении после завершения процесса.

Нагрев не должен превышать показатель 600-650 градусов. Иначе это приведет к изменению в структуре чугуна. Также нужно соблюдать неспешное нагревание, выдерживая скорость в 150 градусов в час.

Охлаждение тоже происходит неспешно. Лучше всего — поместить деталь в печь, в которой происходило нагревание, где и будет происходить остывание вместе с ней.

Как варить чугун

В работе с чугуном, как и с другим металлом, можно выделить два основных пункта: подготовка деталей и собственно сама сварка.

Подготовительные работы

Требования к предварительной подготовке при сварочных работах по чугуну намного выше, чем в стали.

• Во-первых, структура чугуна может привести к разрастанию повреждений.
• Во-вторых, пористость способствует проникновению загрязнения глубже в металл. Настоящая головная боль по очистке чугуна от машинного масла, которое очень глубоко проникает в поверхность.

Деталь требуется хорошо зачистить

Очищают поверхности чугунных деталей с помощью щетки по металлу и наждачной бумагой, тщательно устраняя все загрязнения и ржавчину. Можно воспользоваться болгаркой со специальной насадкой с металлическим ворсом.

При наличии машинного масла его нужно удалить, используя растворитель.

Также потребуется зачистка всех неровностей, поверхности должны быть ровными и гладкими.

По краям свариваемых деталей или трещин нужно сделать фаску. Кромки при этом скашивают, пользуясь подходящим инструментом.

При этом стоит помнить о хрупкости металла. Если края скругляют зубилом, то это делают очень тонкими слоями, постепенно. Толщина стружки должна быть не более 1 миллиметра.

Вокруг будущего соединения, на ширину в 20-30 мм, все зачищают до блеска металла.

После подготовки переходят к свариванию. Как заварить чугун используя основные методы в домашней мастерской?

Сваривание без подогрева

Сварка чугуна электродом в домашних условиях холодным способом возможна только при правильном подборе материалов. Чем варить чугун? Сегодня существует много видов различных расходников для сваривания практически любых металлов.

Лучше всего использовать электроды, в составе которых есть медь или никель. С последним углерод не вступает в соединения, что не приводит к образованию белого чугуна в шве. При этом сам шов не будет иметь слишком высокую твердость и легко зачищается и поддается любой обработке.

Такими же свойствами обладает и медь.

Чаще всего распространены железно-никелевые, железно-медно-никелевые электроды. С производителей можно обратить внимание на расходники от компании ESAB.

Режим сварки (сила тока и полярность), обычно указывается на упаковке с самими электродами.

Варка происходит в несколько этапов. После наложения каждого шва, ему дает остыть, после чего возобновляют работу.

Главное — это не пережигать металл, а как бы наплавлять расплав на свариваемую поверхность.

Для более качественной сварки лучше использовать горячий способ.

Сварка с нагревом

Главной проблемой при сваривании чугунных деталей является перепад температуры. Слишком большой нагрев с последующим охлаждением приводят к растрескиванию. Чтобы свести этот фактор к нулю, используют предварительное прогревание деталей равномерно по поверхности металла.

Итак, как варить чугун электросваркой с предварительным нагреванием?

• Поверхности заготовок или детали тщательно очищают от любого загрязнения.
• Если нужно заварить сквозные пробоины или трещины, то для предотвращения вытекания расплава используют специальные формы. Их изготавливают из графитовых пластин.
• Нагрев деталей в промышленных условиях производят в специальных индукционных нагревателях, дома для этой цели подойдет печь. Температуру нагрева определяют зависимо от массивности и толщины чугуна (от 300 до 600 градусов).
• Используя нужные электроды, выставляют соответствующую силу тока (сварка чугуна происходит на большей мощности, чем при варке стали).
• Нужно также настроить аппарат на постоянный ток при прямой полярности (кабель держателя ставят на минус, а массу — на плюс).
• Во время ведения шва нужно, чтобы сварочная ванна была достаточно заполнена расплавом, при этом его как бы перемешивают кончиком электрода.
• После завершения варки нужно обеспечить медленное остывание. Лучше всего сваренные детали засыпать теплоизолирующим материалом (древесным углем или сухим песком), также можно оставить чугун в остывающей печи, которую использовали для нагрева. Остывание зависит от массивности, слишком большие детали могут остывать до 5 суток (в промышленных объемах).

Горячий способ варки чугунных соединений более трудоемкий и ответственный, но его использование позволяет получить на выходе качественный шов без дефектов.

Сварка инвертором чугуна — довольно сложный процесс. Требуется тщательная подготовка самих деталей и внимательный подбор расходных материалов. Особенно важно, какими электродами осуществляется соединение при холодной сварке.

А что вы думаете по этому поводу? Есть ли у Вас опыт сваривания чугунных деталей электросваркой в домашних условиях? Какими приемами вы пользовались при этом? Ваш опыт важен для нас. Оставьте свои комментарии к этому материалу.

Как легко сварить чугун без специального электрода❓| Делюсь секретами | Euro Welder

Чугун — сплав железа с добавлением большого количества углерода. Изобретён в Китае в 10-ом веке; первыми изделиями из чугуна стали — монеты.

Приветствую гостей и подписчиков канала Euro Welder — канале о сварке и сварщиках!

Сегодня поговорим о распространённой теме — сварка чугуна, но разбирать будем не профессиональный подход с использованием специальных электродов и методов, а самый простой и рабочий способ, доступный любому сварщику-любителю ручной дуговой сварки.

Этот способ я применял неоднократно даже в профессиональных работах (сварка чугунных фланцев с трубой), когда не было специальных электродов и он ещё ни разу меня не подводил. Итак, начнём! (все мелочи крайне важны — читайте внимательно).

Лопнувшие куски чугунной трубы, которые будем сваривать и обучаться.

Лопнувшие куски чугунной трубы, которые будем сваривать и обучаться.

Начнём с того, что Вы должны забыть про эти бесполезные методы, которые советуют всевозможные «лепилы» и «диванные мастера» 🙂 Самое частое и глупое, что можно услышать — это, пожалуй, сварка чугуна на постоянке простым рутиловым электродом (к примеру МР-3), электродом по нержавейке обмотанным медным проводом или, что ещё глупее, рутиловым с медным проводом.

Сварка этими методами будет едва ли чуть прочнее синей изоленты и далеко не каждый новичок сможет её совершить более менее достойно!

Если Вы столкнулись с задачей сварить чугун, то — это 99% любая лопнувшая деталь или узел. И в подавляющем большинстве случаев речь будет идти о сером чугуне, либо его разновидности — высокопрочном. *На изломе (не путать со срезом) первый — серого цвета, а второй — тёмного-серого.

Все эти виды чугуна можно сварить, приведённым ниже методом! Поехали!

1. Электроды

Конечно, для идеальной сварки чугуна нужны специальные электроды, но вряд ли Вы очень захотите бежать в магазин и покупать целую пачку дорогих «патронов», чтобы использовать всего несколько из них. К тому же в продаже такие электроды далеко не везде имеются в наличии.

В этом случае нам отлично поможет любой электрод с основным покрытием, который наверняка будет у Вас под рукой.

Флагман всех марок, «батя» всех электродов не даром носит название — основной, ведь все остальные марки изготавливаются на его основе, лишь чуть меняя или дополняя его состав, который также довольно неплохо сочетается с составом чугуна.

Мой выбор — электроды с основным покрытием УОНИИ 13/55; №3

Мой выбор — электроды с основным покрытием УОНИИ 13/55; №3

2. Подготовка к сварке

Первое, что выполняем — это соединяем наши обломки в одно целое, прямо по месту трещины, плотно прижав друг к другу и ставим две прихватки с торцов:

Прихваченная «деталь» из высокопрочного чугуна. Не забудьте очистить место под установку клемы — это снизит сопротивление в цепи!

Прихваченная «деталь» из высокопрочного чугуна. Не забудьте очистить место под установку клемы — это снизит сопротивление в цепи!

Далее определяемся с местом будущего шва и выполняем разделку кромок. *Если у Вас треснул, к примеру, печной колосник или дверца грубки, то понятно, что на лицевой стороне сваривать не нужно.

Разделку выполняем обычным обдирочным кругом с помощью УШМ (болгарки). Не забудьте очистить и околошовную зону.

Разделку выполняем обычным обдирочным кругом с помощью УШМ (болгарки). Не забудьте очистить и околошовную зону.

При выполнении разделки стоит учесть существенный нюанс:

• в отличие от сварки электродами по чугуну, прочность металла, наплавленного нашим основным электродом, будет примерно в два раза выше прочности чугуна, поэтому толщина наплавленного металла должна составлять не более 50% от толщины стенки чугуна в месте сварки. Излишне наплавленный металл создаст усадочные напряжения и может привести к трещинам.

Поэтому желательно снимайте разделку глубиной не более 1/3 от толщины Вашего изделия. Факел дуги электрода сформирует дополнительное углубление (ванну) и глубина провара как раз не превысит половины. *В моём случае толщина стенки чугуна — 5 мм, поэтому я углубил разделку примерно на 1.6 мм.

Дальше укладываем нашу деталь в сухой песок и разогреваем горелкой полностью всю деталь равномерно:

Перегревать деталь не стоит. Свою, учитывая толщину и объём, я грел около 30 секунд.

Перегревать деталь не стоит. Свою, учитывая толщину и объём, я грел около 30 секунд.

Затем немного подогреваем приготовленный песок рядом с изделием (только в том случае, если он холодный). Им мы будем засыпать нашу деталь сразу после сварки, чтобы она медленно остывала.

Подогреваем песок рядом. Актуально лишь в холодное время года или суток.

Подогреваем песок рядом. Актуально лишь в холодное время года или суток.

3. Сварка

Сварка чугуна всегда (за очень редкими исключениями) производится в нижнем положении. Шов будем сваривать током прямой полярности (минус на электроде) углом вперёд.

Почему?

Да, электроды с основным покрытием не предназначены под сварку на прямой полярности, так же как и для сварки чугуна в общем-то. Однако на чугуне, по моим личным наблюдениям, прямая полярность работает гораздо лучше,чем на стали, а самое важное — создаёт меньшую температуру на кончике электрода (катодное пятно), чем если электрод подключить на плюс (анодное пятно). Перегревать чугун излишне — опасно!

Улом вперёд будем сваривать по двум простым причинам:

1. факел дуги будет попадать на новый, еще не расплавленный участок разделки, что сократит излишний нагрев. Ведь если вести углом назад, то Вы будете дугой сильнее разогревать Вашу ванну.
2. при перемещении электрода углом вперёд, шлак будет меньше стремиться затекать в металл.

Положение сварки — углом вперед под 45 градусов. Советую поставить деталь чуть на подъём — это еще больше снизит шансы шлака «захлебнуть» Вашу ванну.

Положение сварки — углом вперед под 45 градусов. Советую поставить деталь чуть на подъём — это еще больше снизит шансы шлака «захлебнуть» Вашу ванну.

Как выставить силу тока?

Тут всё просто: силу тока нужно ставить максимально минимальную. Минимальный ток для Ваших электродов при сварке в нижнем положении будет указан на пачке, однако, поскольку мы уже подогрели чугун горелкой, советую поставить ток на 15-20 ампер ниже указанного.

Обязательно перед этим убедитесь, что напряжение в сети стабильное и достаточно мощное (от 190 Вольт), тогда показания выставленного тока будет соответствовать действительности.

На пачке моих УОНИИ значится минимальный ток для нижнего положения в 90 Ампер, следовательно ставлю на двадцать меньше — 70А.

На пачке моих УОНИИ значится минимальный ток для нижнего положения в 90 Ампер, следовательно ставлю на двадцать меньше — 70А.

Далее производим сварку: зажигаем электрод у торца разделки и задерживаем на 3-4 секунды, формируя ванну. Затем постепенно движемся вверх по разделке, удерживая короткую дугу (ближний край обмазки электрода можете слегка опирать о металл).

Предупреждаю, что в процессе нужно будет постепенно увеличивать скорость перемещения электрода, потому что чугун будет греться всё сильнее к концу шва. Также шлак будет вести себя очень неестественно — его будет много, он будет формироваться в шарики, узкие полоски и т.д.

После завершения сварки, засыпьте деталь песком полностью и выждите от 15 до 60 минут (зависит от толщины чугуна).

После завершения сварки, засыпьте деталь песком полностью и выждите от 15 до 60 минут (зависит от толщины чугуна).

После ожидания, пока чугун медленно остывал в нашем песке, достаньте его, аккуратно удалите шлак клевком и наслаждайтесь результатом:)

Готовый сварной шов. Еще два фото справа ->->->Прочное непрерывное соединение. Ещё одно фото справа ->->->Лицевая сторона не получила прожогов.

Готовый сварной шов. Еще два фото справа ->->->

Шов получается монолитным, без подрезов, прожогов и нормального качества, не смотря на все противоречия. Провар также выходит достаточной глубины, не превышающий положенного:

Макроанализ сварного шва на выявление глубины провара.

Макроанализ сварного шва на выявление глубины провара.

В случае, если Вам необходимо заварить толстый чугун, используйте более глубокую разделку кромок и сваривайте многопроходно, давая остывать предыдущим швам и тщательно их очищая. При сварке толстостенных деталей, сперва обварите кромки:

Но в этом случае (если очень ответственная деталь) всё же лучше использовать специальные электроды по чугуну.

Но в этом случае (если очень ответственная деталь) всё же лучше использовать специальные электроды по чугуну.

Если трещина слишком длинная (от 18-20 см), то сваривайте небольшими кусочками швов (10-15 см) поочерёдно в разных местах разделки и желательно не заходите на предыдущие швы (не делайте замки, если деталь не герметичная).

Теперь Вы знаете простой и эффективный способ сварки чугуна! Удачи и ровных Вам швов! 😉

С Уважением Euro Welder.

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 чугуна со сталью

Существует несколько основных технологий, используя которые, можно добиться качественной сварки чугуна со сталью:

• Горячий и полугорячий метод — при горячем способе соединения чугуна со сталью, заготовки нагреваются до высоких температур (свыше 500 градусов), при полугорячем способе соединения, температуры нагрева несколько ниже.

• Холодный метод — без предварительного нагрева заготовок.

Основная сложность сварки чугуна и стали заключается в том, что структура у этих металлов разная. У чугуна, в отличие от стали, верхний слой не такой плотный, поэтому его важно не только обезжирить перед сваркой, но и максимально хорошо счистить, до появления плотного слоя.

Какими электродами варить сталь с чугуном

Ранее на сайте про ММА сварку mmasvarka.ru уже рассказывалось про электроды по чугуну и как их сделать своими руками. Что же касается электродов для сварки чугуна со сталью, то наибольшую эффективность в этом деле показали следующие марки электродов:

Электроды ЦЧ-4 — используются для достижения отличного результата при сварке стали с чугуном, как по горячей, так и по холодной технологиям. Сварка электродами ЦЧ-4 ведётся на постоянном токе с обратной полярностью, и, как правило, только в нижнем положении.

Электроды ОЗЧ-2 — достаточно эффективно показывают себя при сварке тонких металлов.

Электроды МНЧ-2 — специализированная марка электродов, которые дают достойные результаты при сварке чугуна со сталью.

Импортные электроды для сварки стали с чугуном, также пользуются немалой популярностью, среди наших мастеров. В первую очередь, это электроды для чугуна Ficast NiFe, электроды Zeller 855 и 866.

Сварка чугуна со сталью

Рассмотрим непосредственно сам процесс сварки чугуна со сталью:

• В первую очередь нужно выставить правильные настройки сварочного аппарата. Варить чугун со сталью рекомендуется на постоянных токах с обратной полярностью, при напряжении холостого хода не более 54 Вольт. Сварку следует выполнять малыми участками с максимально допустимой длиной валика не более 30 мм. Для того чтобы приварить сталь к чугуну, сначала подготавливается и очищается чугунная заготовка, к которой, впоследствии, приваривается металл.

• Проковка сварочного шва, также является важной особенностью сварки металла с чугуном. Особенно в тех случаях, когда нужно получить толстый сварочный шов. Проковка швов осуществляется молотком «по горячему», когда шов был только-только наложен. При этом характерный звон будет означать успешную проколку сварочного шва.
• Охлаждение места наложения шва, является залогом отсутствия деформаций и разрушений металлов. Следует время от времени охлаждать зону оплавки металла при сварке чугуна со сталью.

Осуществить сварку стали и чугуна непросто, однако вполне возможно. Здесь очень важно использовать только подходящие расходные материалы для этих целей, и знать правильную технологию выполнения работ.

Поделиться в соцсетях

электроды и сварка со сталью

Мне предстоит ремонт коробки УАЗика и в перспективе — блока тракторного двигателя. В связи с чем вопрос: каковы особенности сварки чугуна?

Пример шва по чугуну

Указанный Вами сплав — довольно непростой материал, т.к. содержит от 2.14 до 6% углерода (все что ниже 2,14% именуется сталью). Высокое содержание углерода отрицательно влияет на его свариваемость. Как способ плавления, лучше всего подходит ручная дуговая (ММА), либо полуавтоматическая сварка (MIG-MAG).
Консультируйтесь при выборе инвертора со специалистами магазина, они помогут выбрать правильный вариант.

Теперь, собственно, про особенности чугуна:

• он обладает высокой теплопроводностью – соответственно, очень быстро отдает переданное ему тепло. Быстрое охлаждение приводит к возникновению закалочных участков в зоне шва и образованию белого чугуна склонного к охрупчиванию.
• Отсутствие пластичности создает внутреннюю сверхнапряженнность в структуре
• Углерод интенсивно сгорает при нагреве и плавлении с выделением монооксида углерода, способствующего развитию пор и раковин.
• Окисел чугуна очень тугоплавкий

Электроды по чугуну

Для РДС (ММА) используют следующие:

• чугунные сейчас редко встречаются. Могут быть очень большого диаметра от 6 до 15 мм. Рекомендуется применять электроды с минимальным диаметром и на малых токах.
• на медной основе,
• на никелевой основе
• стальные.

Применение стальных электродов

Для чугуна – хуже не придумаешь. Целесообразно, если ремонтируются небольшие дефекты и не планируется дальнейшая мех.обработка. Из-за процесса отбеливания шов становится податливым и хрупким. Применяют электроды ЦЧ-4 стержень которых составлен из чистого Fe или УОНИИ-13/45 , которые используются для заварки «черных » и малолегированных сталей

Наилучшие же характеристики показывают электроды на основе никеля (электроды ESAB ОК 92.18, ОК 92.58 ). Ими осуществляют холодную сварку чугуна (см. ниже), но рекомендуется незначительный подогрев до 40 градусов. Полученный шов обладает хорошими прочностными характеристиками и обрабатывается резцом или фрезой без ограничений

Электродами на медной основе варится чугун хорошо, но прочностные свойства шва и околошовной зоны вы не получите, связано это с тем, что Cu и Fe не взаимодействуют друг с другом до растворения Cu.

Для полуавтоматической сварки

применяют стальную, никелевую и кремний-бронзовые проволоки в сочетании с защитным газом или его смесями.

Различают горячую и холодную сварку

• При горячая сварке чугун подогревают до температуры от 250 до 650 градусов с последующей плавлением на малых токах. Перегрев и большие токи могут привести к растрескиванию. После сварочной операции чугун медленно охлаждают. Для этого его можно поместить в песок или накрыть теплоизоляционным материалом.

• Холодная сварка для чугуна производится без подогрева, но нужно делать швы как можно короче, необходимо, чтобы они остывали постепенно.

Читайте Ремонт чугунных изделий сваркой. Из опыта Уралмашзавода.

Шлифмашинка Макита от брызг

Сварщик может столкнуться с «обилием» брызг. В таком случае должна помощь зачистка на глубину более 0,5мм. Дело в том, что при изготовлении песчано-глинистой формы, в которую отливают чугун, используются не только песок и глина, а еще и связующие компоненты, среди которых и канифоль. При нагреве возможно попадание этих примесей в поверхностный слой, и они «газят» при нагреве. Используйте шлифмашинку Макита с зачистным или обдирочным кругом для удаления поверхностного слоя.

Сварка чугуна и стали

Здравствуйте, делаю забор с фундаментом в виде ленты. Через каждые 2,5 метра – металлические решетки, которые будут между каменными столбиками. Для армирования каменных столбиков нашлись чугунные канализационные трубы. Решетки в столбиках будут крепиться с помощью стальных полосок. Вопрос: как приварить сталь к чугуну?

Обычно, перед сваркой стальную и чугунную заготовку подогревают до температуры 600 градусов. Предварительный подогрев позволяет получать сплошные герметичные сварные соединения в один проход.
Но если, как в вашем случае, предварительный подогрев в печи невозможен, то технология меняется. Сварку забора осуществляйте валиками длиной не более 25 мм. Перед наплавкой нового валика необходимо подождать, пока предыдущий валик остынет полностью. То есть нельзя перегревать основной металл соединения.
Также шов, полученный таким образом, нельзя подвергать механической обработке, поскольку он имеет повышенную хрупкость. Но прочности для поддержания целостности такой конструкции, как забор, должно хватить с запасом.
Для получения менее хрупкого сварного соединения и более прочного шва используйте электроды для сварки чугуна — а также чугуна со сталью — ESAB ОК 92.58.

Можно ли сваривать чугун? (Полное руководство)

Сваривать чугун можно, хотя это может быть проблематично из-за высокого содержания углерода. Это содержание углерода часто составляет около 2–4%, что примерно в десять раз больше, чем у большинства сталей. Процесс сварки заставляет этот углерод мигрировать в металл шва и / или зону термического влияния, что приводит к повышенной хрупкости / твердости. Это, в свою очередь, может привести к растрескиванию после сварки.

Чугун состоит из железа и углерода в различных пропорциях с дополнительными элементами, такими как марганец, кремний, хром, никель, медь, молибден и т. Д.для улучшения определенных свойств. Кроме того, он может содержать значительно более высокие уровни серы и фосфора в качестве примесей, затрудняющих сварку без образования трещин. Различные марки чугуна включают серый чугун, белый чугун, высокопрочный чугун (с шаровидным графитом) и ковкий чугун с сильно различающейся свариваемостью. Все категории чугуна, за исключением белого чугуна, считаются свариваемыми, хотя сварка может быть значительно более сложной по сравнению со сваркой углеродистой стали. Однако бывает трудно определить разницу между этими разными типами чугуна без подробного металлургического анализа.Несмотря на это, чугун — прочный, износостойкий металл, который использовался веками.

Содержание

Щелкните по ссылкам ниже, чтобы перейти к разделу в руководстве:

Как упоминалось выше, сварка чугуна может быть затруднена из-за его специфического состава, но это возможно, если вы используете правильную технику сварки, чтобы избежать трещин при сварке. Это включает в себя осторожный нагрев и охлаждение, часто включая предварительный нагрев, правильный выбор сварочных стержней и медленное охлаждение детали.

Существует ряд ключевых шагов, которые можно предпринять, чтобы обеспечить эффективную сварку чугуна. К ним относятся:

1. Определение сплава
2. Очистка гипса
3. Выбор правильной температуры предварительного нагрева
4. Выбор правильной техники сварки

1. Определите сплав

Чугун имеет низкую пластичность, поэтому при быстром нагреве или охлаждении он может треснуть из-за термических напряжений. Склонность к растрескиванию зависит от типа / категории чугуна.Это означает, что необходимо понимать, с каким типом сплава вы работаете:

Серый чугун

Это самый распространенный вид чугуна. В основном это сплав железо-углерод-марганец-кремний с 2,5-4% углерода. Углерод осаждается в виде хлопьев графита во время производства в кристаллическую структуру феррита или перлита. Однако эти чешуйки графита могут растворяться во время сварки и выделяться в виде высокоуглеродистого мартенсита, охрупчивая зону термического влияния и металл шва.

Белый чугун

Белый чугун не содержит графита и содержит углерод в комбинированной форме в виде карбидов металлов, делающих хрупкую микроструктуру. Белый чугун обычно считается несвариваемым.

Ковкий чугун (с шаровидным графитом)

Ковкий чугун по составу похож на серый чугун, но по сравнению с серым чугуном уровни примесей низкие. В отличие от серого чугуна, который содержит углерод в виде чешуек графита, высокопрочный чугун содержит графит в виде сфероидов в своей матрице.Остальная часть матрицы в основном представляет собой перлит с областью феррита, окружающей сфероиды графита.

Ковкий чугун

Ковкий чугун — это термообработанный белый чугун с существенно более низким содержанием углерода по сравнению с белым чугунным железом. В зависимости от применяемой термической обработки он обычно имеет структуру как смесь феррита или перлита с включениями графита и, следовательно, имеет большую пластичность по сравнению со стандартным белым чугуном.

Самый простой способ определить, с каким типом утюга вы работаете, — это проверить исходную спецификацию.Химический и металлографический анализ также может помочь в определении категории чугуна, с которым вы работаете. Есть несколько других способов отличить сплавы; серое железо будет иметь серый цвет вдоль точки излома, в то время как белое железо покажет более белый цвет вдоль трещины из-за цементита, который он содержит. Однако, например, высокопрочный чугун также будет иметь более белый излом, но при этом его будет легче сваривать.

2. Очистка литья

Важно очистить чугун перед сваркой, удалив все поверхностные материалы, такие как краска, смазка и масло, уделяя особое внимание области сварного шва.Кожу отливки можно удалить шлифованием. Важно, чтобы очищенная поверхность была протерта уайт-спиритом для удаления остатков графита с поверхности перед сваркой. Медленный предварительный нагрев области сварного шва в течение короткого времени поможет удалить влагу, скопившуюся в зоне сварки основного материала.

3. Выбор правильной температуры предварительного нагрева

Наиболее важным фактором предотвращения растрескивания под напряжением в чугуне является контроль нагрева / охлаждения. Это необходимо для минимизации накопления остаточных напряжений в процессе нагрева и охлаждения.

Локальный нагрев, такой как тот, который наблюдается во время сварки, приводит к ограниченному расширению, поскольку ЗТВ удерживается окружающим более холодным металлом. Температурный градиент будет определять результирующее напряжение. Пластичные металлы, такие как сталь, могут снимать напряжение за счет растяжения, но, поскольку чугуны имеют плохую пластичность, они вместо этого склонны к растрескиванию. Предварительный нагрев уменьшает температурный градиент между ЗТВ и окружающей отливкой, сводя к минимуму остаточные напряжения, вызванные сваркой.Предварительный нагрев чугуна перед сваркой снижает скорость охлаждения сварного шва и окружающей области. По возможности нагрейте отливку целиком. Типичные минимальные температуры предварительного нагрева составляют от 100 до 400 ° C, в зависимости от типа чугуна и допустимой твердости HAZ. Любой предварительный нагрев должен выполняться медленно и равномерно.

Теоретически любой из распространенных процессов дуговой сварки, таких как ручная дуговая сварка металлическим электродом, дуговая сварка порошковой проволокой, сварка металла активным газом, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка вольфрамом и т. Д.может быть использован процесс, который способствует медленному нагреванию и охлаждению, как правило, предпочтительнее.

1. Ручная дуговая сварка металла (MMA)

Этот тип сварки, также известный как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе (SMAW), обычно считается лучшим общим процессом для сварки чугуна при условии использования правильных сварочных стержней. Выбор электрода будет зависеть от области применения, требуемого соответствия цвета и объема послесварочной обработки.

Два основных типа электродов для ручной дуговой сварки металлическим электродом — на основе железа и никеля.Электрод на основе железа будет давать металл шва с высоким содержанием углерода мартенсита, поэтому обычно ограничивается незначительным ремонтом отливки и когда требуется подбор цвета. Чаще всего используются электроды из никелевого сплава, обеспечивающие более пластичный металл сварного шва. Никелевые электроды также могут помочь уменьшить предварительный нагрев и растрескивание в ЗТВ, обеспечивая более низкую прочность металла сварного шва.

Во всех случаях следует проявлять осторожность, чтобы свести к минимуму плавление основного металла. Это минимизирует разбавление.

2.MAG Сварка

Сварка

MAG обычно выполняется с использованием никелевых материалов. Смесь 80% аргона и 20% углекислого газа подойдет для большинства применений. Хотя можно использовать припойную проволоку, обычно это не рекомендуется, так как припой будет значительно слабее отливки.

3. Сварка TIG

Сварка

TIG может обеспечить чистый сварной шов на чугуне, но, как правило, не является предпочтительной из-за ее сильно локализованных характеристик нагрева. Как и при любой сварке TIG, качество готового шва во многом определяется навыками сварщика.

Узнайте больше о сварке TIG

4. Кислородно-ацетиленовая сварка

Как и при дуговой сварке, в кислородно-ацетиленовой сварке используется электрод, но вместо дуги, генерируемой электрическим током, в этом процессе для генерации тепла используется кислородно-ацетиленовая горелка. Низкая интенсивность нагрева и медленный нагрев, связанные с процессом, приведут к большой ЗТВ, но медленный нагрев полезен для предотвращения образования высокоуглеродистого мартенсита в ЗТВ. Низкая теплоемкость процесса потребует предварительного нагрева до более высокой температуры, обычно около 600 ° C, чтобы сварка стала возможной.Для сварки используется нейтральное или слегка редуцирующее пламя.

Подробнее о кислородно-ацетиленовой сварке

5. Сварка припоем

Сварку припоя можно использовать для сварки чугунных деталей, поскольку она оказывает минимальное воздействие на сам основной металл. И снова для этого процесса используется присадочный пруток, за исключением того, что он прилипает к поверхности чугуна, а не растворяется в сварочной ванне из-за более низкой точки плавления присадки.

Как и в случае с другими методами, при сварке пайкой важна очистка поверхности.Флюс можно использовать для предотвращения образования оксидов, способствуя смачиванию, очищая поверхность и позволяя наполнителю растекаться по основному металлу.

Также возможна пайка

TIG с использованием более низкой силы тока для нагрева заготовки, избегая плавления чугуна. Кожух горелки для газа аргона защищает зону пайки, что означает, что нет необходимости использовать флюс, как в случае с кислородным топливом.

Подробнее о сварке пайкой

Как упоминалось выше, выбор сварочного стержня важен для сварки чугуна, хотя большинство экспертов советуют использовать никелевые стержни.

1. 99% никелевые стержни

Эти электроды дороже других вариантов, но также обеспечивают наилучшие результаты. Прутки с содержанием 99% никеля позволяют получить сварные швы, которые поддаются механической обработке, и лучше всего подходят для отливок с низким или средним содержанием фосфора. Эти прутки из чистого никеля создают мягкий, податливый наплавленный металл.

2. 55% никелевые стержни

Менее дорогие, чем стержни на 99%, они также поддаются механической обработке и часто используются для ремонта толстых секций. Более низкий коэффициент расширения означает, что они вызывают меньше трещин на линии плавления, чем стержень на 99%.Эти ферроникелевые стержни идеально подходят для сварки чугуна со сталью.

Доступны менее дорогие варианты, такие как стальные стержни, хотя они не так эффективны, как никелевые стержни:

3. Стальные стержни

Стальные стержни

— самый дешевый вариант из трех и лучше всего подходят для мелкого ремонта и заполнения. Стальные электроды дают твердые сварные швы, которые требуют дополнительной шлифовки и не поддаются обработке. Однако, несмотря на эти недостатки, стальные стержни обеспечивают соответствие цвета и лучше переносят отливки, которые не являются полностью чистыми, чем никелевые стержни.

Упрочнение

По мере охлаждения и сжатия сварного шва возникает остаточное напряжение, ведущее к растрескиванию. Вероятность растрескивания можно снизить за счет приложения сжимающего напряжения. Напряжение сжатия прикладывается путем упрочнения (с использованием молотка для ударной обработки для нанесения умеренных ударов), который деформирует сварной шов, пока он еще мягкий. Однако упрочнение следует использовать только для относительно пластичного металла шва, то есть для сварных швов, выполненных с использованием никелевых расходных материалов.

Нагревание после сварки

Слишком быстрое охлаждение чугуна может привести к растрескиванию.Процесс охлаждения можно замедлить, используя изоляционные материалы или периодическое нагревание. Некоторые методы включают в себя помещение заготовки в изолирующее одеяло, помещение ее в сухой песок или даже помещение ее над дровяной печью, позволяя металлу остыть по мере затухания огня.

Сваривать чугун можно, но при этом необходимо соблюдать правильную технику и осторожность, чтобы не допустить растрескивания. Большинство методов сварки требуют очистки поверхности материала, и для чугуна требуется предварительный и послесварочный нагрев, а также тщательное охлаждение.

TWI обладает многолетним опытом во всех аспектах сварки и соединения, включая работу с литой сталью. Пожалуйста, свяжитесь с нами ниже, если у вас есть какие-либо вопросы и вы чувствуете, что мы могли бы помочь вам с вашим проектом.

[email protected]

Связанные часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как сваривать чугун

Сварка чугуна в домашних условиях возможна — при определенных условиях

Эффективная сварка чугунных деталей на собственном предприятии может сэкономить время и деньги, но здесь есть проблемы.Нарушение сварки часто может привести к растрескиванию или другому повреждению. Если задействованы критически важные детали, может быть целесообразно обратиться к опытным сварщикам на сварочное оборудование, чтобы обеспечить успешный результат.

Если сварка выполняется на заводе, очень важно изучить шаги, необходимые для эффективного изготовления сварной детали. Прежде чем приступить к работе, необходимо сделать четыре основных шага:

1. Определить сплав
2. Тщательно очистить отливку
3. Выберите температуру предварительного нагрева
4. Выберите подходящую технику сварки

Перед любым сварочным проектом обязательно очистите отливку, предварительно нагрейте сплав и выберите подходящую технику сварки.

Определить сплав

Чугуны — это семейство железоуглеродистых сплавов. Их высокое содержание углерода (обычно 2–4%) придает чугуну характерную твердость. Однако эта твердость достигается за счет пластичности. Он менее податлив по сравнению со сталью или кованым чугуном. Циклы нагрева и охлаждения во время сварки вызывают расширение и сжатие металла, вызывая растягивающее напряжение. Чугун не растягивается и не деформируется при нагревании или напряжении — вместо этого он трескается, что делает его чрезвычайно трудным для сварки.Эту характеристику можно улучшить, добавляя различные сплавы.

Некоторые сплавы чугуна легче сваривать, чем другие:

• Серый чугун
  Серый чугун — наиболее распространенная форма чугуна. Углерод осаждается в виде чешуек графита во время производства в кристаллическую микроструктуру перлита или феррита. Он более пластичен и поддается сварке, чем белый чугун. Тем не менее, это по-прежнему представляет собой проблему для потенциальных сварщиков, поскольку чешуйки графита в сером чугуне могут попасть в сварочную ванну и вызвать охрупчивание металла сварного шва.

• Белый чугун
  Белый чугун сохраняет углерод в виде карбида железа, не выделяя его в виде графита. Кристаллическая микроструктура цементита очень твердая и хрупкая. Белый чугун обычно считается несвариваемым.
• Ковкий, шаровидный или ковкий чугун
  Все эти чугуны менее хрупкие из-за различий в микроструктуре, обусловленных производством. Все три имеют сфероидальную углеродную микроструктуру, созданную их уникальными производственными процессами.

Лучший способ определить, какой у вас чугун: белый или серый, — это проверить исходную спецификацию. Спектрохимический анализ может предоставить эту спецификацию постфактум. Когда эти точные способы невозможны, есть несколько способов проверить в магазине.

Серый чугун будет иметь серый цвет вдоль точки излома из-за графита в его микроструктуре. Белое железо более белое по трещине из-за цементита. К сожалению, испытание на разрушение полезно только в том случае, если сварщик знает, что материал серый или белый.Это старые, более традиционные формы чугуна. Они также чаще встречаются в определенных классах товаров. Однако ковкий чугун, относительный новичок, также имеет довольно белый цвет по линии излома и гораздо более поддается сварке.

Искровое испытание может также использовать опытный металлург для определения типа чугуна.

Очистить отливку

Независимо от сплава, все отливки должны быть должным образом подготовлены перед сваркой. При подготовке отливки к сварке важно удалить все поверхностные материалы.Отливка должна быть полностью чистой в области сварного шва. Удалите краску, жир, масло и другие посторонние материалы из зоны сварки. Лучше всего на короткое время осторожно и медленно прикладывать тепло к зоне сварки, чтобы удалить захваченный газ из зоны сварки основного металла.

Простым методом проверки готовности поверхности чугуна является нанесение сварочного шва на металл — он будет пористым, если присутствуют какие-либо примеси. Этот проход можно отшлифовать и повторить процесс несколько раз, пока пористость не исчезнет.

Предварительный нагрев

Все чугуны подвержены растрескиванию под напряжением. Контроль температуры — единственный наиболее важный фактор во избежание трещин.

Сварка чугуна требует трех этапов:

• Предварительный нагрев
• Низкое тепловложение
• Медленное охлаждение

Основной причиной регулирования температуры является тепловое расширение. Когда металл нагревается, он расширяется. Никакого напряжения не возникает, когда весь объект нагревается и расширяется с одинаковой скоростью, но напряжение будет расти, когда тепло локализуется в небольшой зоне теплового воздействия (HZ).

Локальный нагрев вызывает ограниченное расширение — HZ удерживается более холодным металлом вокруг него. Степень возникающего напряжения зависит от температурного градиента между HZ и отливкой. В стали и других пластичных металлах напряжение, вызванное ограниченным расширением и сжатием, снимается за счет растяжения. К сожалению, это может вызвать растрескивание в период усадки, поскольку чугуны имеют относительно низкую пластичность. Предварительный нагрев уменьшает температурный градиент между отливкой и HZ, тем самым сводя к минимуму растягивающее напряжение, вызванное сваркой.Как правило, методы сварки при более высоких температурах требуют предварительного нагрева при более высоких температурах. Когда адекватный предварительный нагрев невозможен, лучшей стратегией является минимизация тепловложения — выберите процесс низкотемпературной сварки и сварочные стержни или проволоку с низкой температурой плавления.

Скорость охлаждения — еще один фактор, напрямую влияющий на напряжения, возникающие в сварном шве. Быстрое охлаждение вызывает усадку, что приводит к образованию хрупких сварных швов с легкими трещинами. Напротив, низкое охлаждение снижает напряжение затвердевания и сжатия.

https://www.reliance-foundry.com/wp-content/uploads/pre-heat-welding.mov

Предварительный нагрев перед сваркой

Все чугуны подвержены растрескиванию под напряжением, но этого можно избежать с помощью предварительного нагрева. Посмотрите видео, чтобы увидеть, как нагревают металл перед сваркой.

Сварочная техника

Методы сварки следует выбирать в зависимости от их пригодности для свариваемого чугуна. Наиболее распространенными процессами сварки являются сварка палкой, кислородно-ацетиленовая сварка и пайка.

Сварка палкой

Ручная сварка, также известная как дуговая сварка в среде защитного металла или MMA, использует плавящийся электрод, покрытый флюсом. Могут использоваться различные типы электродов в зависимости от области применения, требуемого соответствия цвета и объема механической обработки, которая должна быть выполнена после сварки.

Существует три основных типа присадок, которые хорошо подходят для сварки чугуном стержнем:

• Электроды с чугунным покрытием
• Электроды из медного сплава
• Электроды из никелевого сплава

Электроды из никелевого сплава являются наиболее популярными для сварки чугуна.По данным New Hampshire Materials Laboratory Inc., никель-железный шов прочнее с более низким коэффициентом теплового расширения, что снижает сварочные напряжения и повышает устойчивость к растрескиванию.

Электрическая дуга между электродом и зоной сварки плавит металлы и вызывает плавление. Дуга должна быть направлена ​​на сварочную ванну, а не на основной металл, так как это минимизирует разбавление. Рекомендуется использовать самую низкую настройку тока, одобренную производителем, чтобы минимизировать тепловую нагрузку.Перед сваркой чугунными или медными электродами предварительно нагрейте детали до температуры не менее 250 ° F. Никелевые электроды можно использовать без предварительного нагрева.

При сварке палкой используются разные типы электродов в зависимости от области применения, соответствия цвета и количества механической обработки, необходимой после сварки.

Кислородно-ацетиленовая сварка

При кислородно-ацетиленовой сварке также используются электроды, но вместо дуги, генерируемой током, энергию для сварки обеспечивает кислородно-ацетиленовая горелка. Электроды из чугуна и медно-цинковые электроды подходят для кислородно-ацетиленовой сварки чугуна.

Следует проявлять осторожность, чтобы не окислить чугун во время сварки ацетиленом, так как это приводит к потере кремния и образованию белого чугуна в сварном шве. Сварочный пруток следует плавить в расплавленной сварочной ванне, а не непосредственно в пламени, чтобы минимизировать температурные градиенты.

Сварка припоем

Сварка пайкой — это распространенный метод соединения чугунных деталей из-за минимального воздействия на сам основной металл. Сварочный пруток обеспечивает присадку, которая прилипает к поверхности чугуна.Из-за более низкой точки плавления наполнителя по сравнению с чугуном, наполнитель не разбавляется чугуном, а прилипает к поверхности.

Чистота поверхности имеет решающее значение для этой техники сварки, поскольку соединение зависит от качества присадки, смачивающей поверхность основного металла. Согласно Machine Design, использование флюса для предотвращения образования оксидов во время пайки является обычным явлением. Это жидкость, которая способствует смачиванию, позволяя наполнителю течь по соединяемым металлическим частям.Он также очищает детали от оксидов, чтобы наполнитель более плотно прилегал к металлическим деталям. Кроме того, флюсы используются при сварке для очистки металлических поверхностей.

Следует тщательно выбирать методы сварки в зависимости от свариваемого сплава чугуна.

Чистовая

Растрескивание обычно возникает во время фазы термического сжатия — растягивающее напряжение нарастает по мере охлаждения и сжатия сварного шва. Если напряжение достигает критической точки, сварной шов трескается.

Вероятность растрескивания можно уменьшить, приложив сжимающее напряжение для противодействия растягивающему напряжению во время охлаждения.Сварщики используют метод, называемый упрочнением (умеренные удары ударным молотком) по деформируемому сварному шву, пока сварной шов еще мягкий. Упрочнение снижает риск образования трещин в сварном шве и HZ, но его следует предпринимать только при работе с относительно пластичным металлом сварного шва.

Последний этап сварки — контроль охлаждения. В этом процессе используются изоляционные материалы, чтобы максимально замедлить охлаждение, или периодическое нагревание сварного шва для замедления процесса естественного охлаждения.

Сварка собственными силами

Если поручить сварку чугуна профессионалу, это может гарантировать качество сварного шва, ремонт сварного шва можно выполнить на месте с тщательной подготовкой.Следуйте инструкциям по определению сплава, подготовке материала и выбору наиболее подходящей техники сварки.

Источники

Сварка чугуна: основные процедуры

Чугун — это сплав железа, углерода и кремния, в котором количество углерода обычно составляет более 1,7% и менее 4,5%.

Общая свариваемость чугуна низкая и зависит от типа материала, сложности, толщины, сложности отливки и потребности в обрабатываемости.

Ковкий и ковкий чугун имеют хорошую свариваемость, в то время как серый чугун и белый чугун свариваются только для небольших приспособлений.

Серый чугун — наиболее широко используемый вид чугуна. Серый чугун имеет множество составов, но обычно это перлит с множеством рассредоточенных по нему чешуек графита.

Есть также чугуны из сплавов, которые содержат небольшое количество хрома, никеля, молибдена, меди или других элементов, добавленных для придания им особых свойств.

Другой легированный чугун — это аустенитный чугун, модифицированный добавками никеля и других элементов для снижения температуры превращения, так что структура становится аустенитной при комнатной или нормальной температуре. Аустенитные чугуны обладают высокой степенью коррозионной стойкости.

В белом чугуне почти весь углерод находится в комбинированном виде. Это обеспечивает более высокую твердость чугуна, что используется для обеспечения устойчивости к истиранию.

Ковкий чугун получают путем специальной термообработки белого чугуна с отжигом для изменения структуры углерода в чугуне.Структура меняется на перлитную или ферритную, что увеличивает ее пластичность.

Чугун с шаровидным графитом и высокопрочный чугун производятся путем добавления магния или алюминия, которые либо связывают углерод в комбинированном состоянии, либо придают свободному углероду сферическую или узловую форму, а не обычную чешуйчатую форму в сером чугуне. Эта структура обеспечивает большую пластичность или пластичность отливки.

Основным фактором, усложняющим сварку чугуна, является его недостаточная пластичность.Если чугуны нагружены за пределы их пределов текучести, они скорее ломаются, чем деформируются в какой-либо значительной степени. Поэтому следует выбирать присадочный металл и конфигурацию деталей таким образом, чтобы минимизировать сварочные напряжения.

MMA, порошковая дуга, MIG, TIG и газовая сварка обычно используются со сварочными материалами на основе никеля для получения высококачественных сварных швов, но чугунные и стальные электроды также могут обеспечить удовлетворительные сварные швы в некоторых сплавах.

Свариваемость по типу чугуна

Приложения

Эти типы металлов широко используются в:

• сельхозтехника
• на станках в качестве оснований, кронштейнов и крышек
• для трубопроводной арматуры
• труба чугунная
• блоки, головки, коллекторы автомобильные
• комплекты для воды
• ремонт дефектов с целью модернизации или восстановления отливки перед обслуживанием

Редко используется в конструкционных работах, за исключением элементов сжатия.Он широко используется в строительной технике для противовесов и в других областях, где требуется вес.

Характеристики

Чугун	Предел прочности при растяжении (МПа)	Прочность на сжатие (МПа)	Твердость (HB)	Относительное удлинение (%)	Прочность (j)
Белый	200–410	НЕТ	321–500	Очень низкий	Очень низкий
Гибкий	276–724	1350 — 3600 (перлитный и мартенситный)	110 — 156 (ферритный) 149 — 321 (перлитный и мартенситный)	1–10	4-12 Дж при 20 ° C
серый	152–431	572–1293	156–302	<0.6	Очень низкий
Пластичный	345–827	359–920	143–302	2–20	16-27 при 20 ° C

Серый (серый) или чешуйчатый графит

Если графит существует в виде разветвленных взаимосвязанных чешуек; этот тип чугуна относительно дешев и имеет плохие механические свойства.

Серый чугун обычно можно сваривать GMAW (SMA), MIG (GMA) или FCAW, если используются специальные расходные материалы и процедуры.

Серый чугун имеет низкую пластичность и поэтому не будет расширяться или растягиваться в значительной степени перед разрушением или растрескиванием. Из-за этой характеристики при сварке чугуна методом кислородно-ацетиленовой сварки необходим предварительный нагрев. Однако его можно сваривать с помощью металлической дуги без предварительного нагрева, если тепло сварки тщательно контролируется.

Этого можно достичь, сваривая за один раз только короткие отрезки стыка и давая этим частям остыть.Благодаря этой процедуре тепло сварки ограничивается небольшой площадью и исключается опасность растрескивания отливки.

Крупные отливки со сложным сечением, такие как моторные блоки, можно сваривать без разборки или предварительного нагрева. Обычно желательны специальные электроды, предназначенные для этой цели. Ковкий чугун, такой как ковкий чугун, высокопрочный чугун и чугун с шаровидным графитом, можно успешно сваривать. Для достижения наилучших результатов эти типы чугунов следует сваривать в отожженном состоянии.

Графит с шаровидным графитом или шаровидный графит (высокопрочный чугун)

Если графит существует в виде графита в сфероидальной форме, а механические свойства приближаются к свойствам стали. Чугун с шаровидным графитом, как правило, легче сваривать, чем серый чугун, но все же требуются специальные расходные материалы и процедуры.

Гибкий CI

Если графит существует в виде конкреций или розеток, полученных термической обработкой. Ковкий чугун имеет две основные формы: ковкий чугун черного цвета, который имеет свариваемость, подобную чугуну с шаровидным графитом, и ковкий чугун белого цвета, который легко сваривается с ферритными расходными материалами при условии, что приняты меры для ограничения проплавления.

Белый

Твердый, хрупкий чугун, не содержащий свободного графита. Белый утюг обычно считается несваркой.

Аустенитный

Если графит может существовать в виде чешуек или узлов, что обеспечивает хорошую коррозионную и термостойкость. Многие марки аустенитного чугуна можно сваривать с использованием специальных расходных материалов и специальных процедур.

CI с высоким содержанием кремния и алюминия

Если графит существует в основном в виде хлопьев, и материал имеет хорошую коррозионную стойкость.Этот сплав можно сваривать с помощью специальных расходных материалов и специальных процедур.

Наконечники для сварки чугуна

Большинство проблем связано с высоким содержанием углерода. Это приводит к проблемам с растрескиванием и проблемами терморегулирования. Чугуны содержат от 2 до 4% углерода.

Сварку палкой можно использовать для ремонта отливок с несколькими типами сварных швов, которые являются машинными:

• никель 55 мягкий сварной шов
• никель 99 мягкий сварной шов
• HTS-528 Пруток для пайки (самый прочный пруток для соединения чугуна, с удобством встроенного флюса)

Никель — это сплав цветных металлов, который не впитывает углерод, что делает его хорошим выбором для ремонта.

• Предварительно нагрейте отливку во избежание растрескивания. Контролируйте предварительный нагрев с помощью височной палочки. Когда он плавится, это означает, что вы можете приваривать отливку. Предварительный нагрев отливки перед ремонтом сварного шва может быть очень полезным для контроля скорости охлаждения после сварки. Это особенно важно при ремонте изделий сложной формы, поскольку материалы различной толщины по-разному реагируют на тепло от сварочной ванны, что может привести к термическим напряжениям и деформации.
• Очистите все соединения, которые будут ремонтироваться или сваривать, включая жир и грязь.Используйте шлифовальные или чистящие растворители.
• Если после ремонта возникла проблема пористости, отшлифовать поверхность до прочного металла
• При ремонте дефектов отливки, таких как выбоины или трещины, все дефектные участки следует удалить путем холодного долбления, строжки или шлифовки. При строжке покрытым электродом или воздушно-угольной дугой вокруг области строжки образуется зона термического влияния. Перед строжкой отливку следует предварительно нагреть до 300 ° C, чтобы снизить риск растрескивания в этой области.Канавку также следует слегка отшлифовать, чтобы удалить затвердевший материал перед нанесением ремонта, поскольку графит в этой области может растворяться во время строжки, повышая его чувствительность к растрескиванию при последующей сварке. При устранении трещин или линейных дефектов концы трещины следует затупить путем сверления перед строжкой, чтобы предотвратить дальнейшее распространение при подготовке к ремонту. Истинные концы трещины, которые могут быть очень тонкими, перед сверлением следует определить с помощью метода проникающего красителя или магнитных частиц.

В видео используется положительный сигнал постоянного тока. Используйте соответствующее защитное снаряжение и избегайте воздействия дыма.

Ремонт сваркой чугуна Рекомендуется предварительный нагрев

Преимущества чугуна

Преимущества чугуна как сварочного металла:

• Более текучая, чем сталь (лучшая литье)
• Более низкая температура плавления, чем у стали
• Низкозатратный материал
• Может формоваться методом литья в песчаные формы
• Желательные свойства, такие как:
  — Амортизирующая способность
  — Теплопроводность
  — Пластичность
  — Твердость
  — Прочность

Рекомендации по проектированию

Плохая по сравнению с улучшенной конструкцией сварного шва чугуна

Модификации конструкции соединения, снижающие риск образования трещин при сварке чугуна.

Сварка чугуна

Сварка используется для восстановления новых чугунных отливок, ремонта отливок, вышедших из строя, а также для соединения отливок друг с другом или со стальными деталями в производственных процессах.

В таблице ниже показаны сварочные процессы, которые можно использовать для сварки литого, ковкого и чугуна с шаровидным графитом.

Выбор процесса сварки и присадочных материалов зависит от желаемых свойств сварного шва и ожидаемого срока службы.Например, при использовании процесса дуговой сварки экранированным металлом можно использовать различные типы присадочного металла. Присадочный металл будет влиять на соответствие цвета сварного шва по сравнению с основным материалом.

Соответствие цвета может быть определяющим фактором, особенно при утилизации или ремонте отливок, когда разница в цвете недопустима

Независимо от того, какой из сварочных процессов выбран, необходимо выполнить определенные подготовительные действия.

Важно определить точный тип свариваемого чугуна, будь то чугун серый, ковкий или пластичный.

Если точная информация неизвестна, лучше всего предположить, что это серый чугун с низкой пластичностью или без нее.

Как правило, не рекомендуется сваривать ремонтные отливки из серого чугуна, которые при нормальной эксплуатации подвергаются нагреву и охлаждению, особенно когда нагрев и охлаждение изменяются в диапазоне температур, превышающих 400 ° F (204 ° C).

Если в качестве присадочного материала не используется чугун, металл сварного шва и основной металл могут иметь разные коэффициенты расширения и сжатия.Это будет способствовать возникновению внутренних напряжений, которые не может выдержать серый чугун.

Ремонт этих типов отливок может быть произведен, но надежность и срок службы при таком ремонте невозможно спрогнозировать с точностью.

Подготовка к сварке чугуна

При подготовке отливки к сварке необходимо удалить все поверхностные материалы, чтобы полностью очистить отливку в области сварного шва. Это означает удаление краски, смазки, масла и других посторонних материалов из зоны сварки.

Желательно нагреть зону сварного шва в течение короткого времени, чтобы удалить захваченный газ из зоны сварного шва основного металла. Кожа или поверхность с высоким содержанием кремния также должны быть удалены рядом с областью сварного шва как на лицевой, так и на корневой стороне. Края стыка должны быть вырезаны или отшлифованы, чтобы получился угол 60 ° или фаска.

Там, где есть канавки, следует использовать V-образную канавку под углом 60–90 °. V должен выступать примерно на 3,2 мм (1/8 дюйма) от дна трещины.На каждом конце трещины следует просверлить небольшое отверстие, чтобы она не расширилась.

Всегда следует использовать сварные швы с полным проплавлением, так как трещина или дефект, не устраненные полностью, могут быстро появиться снова в условиях эксплуатации.

Предварительный нагрев желателен для сварки чугунов любым сварочным процессом. Его можно уменьшить при использовании очень пластичного присадочного металла. Предварительный нагрев уменьшит температурный градиент между сварным швом и остальной частью чугуна.

Температура предварительного нагрева должна зависеть от процесса сварки, типа присадочного металла, массы и сложности отливки.Предварительный нагрев можно произвести любым из обычных методов.

Нагрев горелки обычно используется для относительно небольших отливок весом 30,0 фунтов (13,6 кг) или меньше. Более крупные детали могут быть предварительно нагреты в печи, и в некоторых случаях временные печи строятся вокруг детали, а не в печи.

Таким образом, детали могут поддерживаться при высокой температуре промежуточного прохода во временной печи во время сварки. Предварительный нагрев должен быть общим, так как он помогает улучшить пластичность материала и распределяет усадочные напряжения по большой площади, чтобы избежать критических напряжений в какой-либо одной точке.

Предварительный нагрев помогает смягчить область, прилегающую к сварному шву; способствует дегазации отливки, что, в свою очередь, снижает возможность образования пористости наплавленного металла шва; и это увеличивает скорость сварки.

Медленное охлаждение или последующий нагрев улучшает обрабатываемость зоны термического влияния в чугуне, прилегающей к сварному шву. Последующее охлаждение должно быть как можно медленнее. Это можно сделать, накрыв отливку изоляционным материалом, чтобы не допустить проникновения воздуха или ветров.

Электроды

Чугун можно сваривать стальным электродом с покрытием, но этот метод следует использовать только в крайних случаях.

При использовании стального электрода необходимо учитывать усадку металла сварного шва, углерод, улавливаемый из чугуна металлом сварного шва, и твердость металла сварного шва, вызванную быстрым охлаждением. При переходе из расплавленного в твердое состояние сталь дает усадку больше, чем чугун.

При использовании стального электрода эта неравномерная усадка вызывает деформации стыка после сварки.Когда на стык наносится большое количество присадочного металла, чугун может треснуть сразу за линией плавления, если не будут приняты профилактические меры.

Чтобы преодолеть эти трудности, подготовленное соединение следует сварить, наплавив металл шва в виде коротких валиков длиной от 0,75 до 1,0 дюйма (от 19,0 до 25,4 мм). Они выполняются периодически, а в некоторых случаях — с помощью процедуры обратного шага и пропуска.

Во избежание образования твердых участков дугу следует зажигать в V, а не по поверхности основного металла.Каждый короткий отрезок металла сварного шва, нанесенный на соединение, следует слегка обработать в горячем состоянии небольшим ударным молотком и дать ему остыть перед нанесением дополнительного металла сварного шва. Упрочнение приводит к ковке металла и уменьшению деформации при охлаждении.

Используемые электроды должны иметь диаметр 1/8 дюйма (3,2 мм) для предотвращения чрезмерного нагрева при сварке. Сварку следует производить с обратной полярностью. Плетение электрода должно быть сведено к минимуму. Перед добавлением дополнительного металла каждый наплавленный металл следует тщательно очистить.

Электроды из чугуна должны использоваться там, где требуется последующая обработка сварного шва.

Электроды из нержавеющей стали используются, когда обработка сварного шва не требуется.

Процедура выполнения сварных швов этими электродами такая же, как и для сварки электродами из низкоуглеродистой стали. Электроды из нержавеющей стали обеспечивают отличное сплавление присадочного металла и основного металла.

Следует проявлять особую осторожность, чтобы избежать растрескивания сварного шва, которое сжимается примерно на 50 процентов больше, чем из-за того, что нержавеющая сталь расширяется, а низкоуглеродистая сталь расширяется при одинаковых изменениях температуры.

Дуговая сварка чугуна

Для сварки чугуна можно использовать процесс дуговой сварки защищенным металлом.

Можно использовать четыре типа присадочных металлов:

1. Электроды с чугунным покрытием
2. Электроды из сплава на основе меди с покрытием
3. Электроды из сплава на основе никеля с покрытием
4. м Электроды с покрытием из низкоуглеродистой стали

Существуют причины для использования каждого из различных типов электродов, которые включают обрабатываемость наплавки, соответствие цвета наплавке, прочность наплавки и пластичность окончательного сварного шва.

При дуговой сварке чугунными электродами (ECI) предварительно нагрейте до 250–800 ° F (от 121 до 425 ° C), в зависимости от размера и сложности отливки и необходимости обработки наплавки и прилегающих участков.

Чем выше степень нагрева, тем легче будет обработать наплавленный металл.

В общем, лучше использовать электроды небольшого размера и относительно низкую настройку тока. Следует использовать дугу средней длины и, по возможности, выполнять сварку в горизонтальном положении.

Следует использовать процедуру сварки с перебоями или с пропуском, а упрочнение поможет снизить напряжения и свести к минимуму деформацию.

Рекомендуется медленное охлаждение после сварки.

Эти электроды обеспечивают превосходное соответствие цвета серого чугуна. Прочность сварного шва будет равна прочности основного металла.

Есть два типа электродов на основе меди:

1. Сплав медно-оловянный
2. Медь алюминиевая

Медно-цинковые сплавы нельзя использовать для электродуговой сварки из-за низкой температуры кипения цинка.Цинк улетучивается в дуге и вызывает пористость металла сварного шва.

При использовании электродов с медной основой рекомендуется предварительный нагрев от 250 до 400 ° F (от 121 до 204 ° C). Следует использовать электроды малого диаметра и слабый ток. Дуга должна быть направлена ​​против наплавленного металла или лужи, чтобы избежать проникновения и смешивания основного металла с металлом сварного шва. После сварки рекомендуется медленное охлаждение. Электроды на медной основе не обеспечивают хорошего соответствия цвета.

Существует три типа никелевых электродов, используемых для сварки чугуна.Эти электроды можно использовать без предварительного нагрева; однако рекомендуется нагревание до 100 ° F (38 ° C).

Эти электроды можно использовать во всех положениях; однако рекомендуется горизонтальное положение. Сварочный шлак следует удалять между проходами.

Отложения никеля и никелевого железа чрезвычайно пластичны и не станут хрупкими из-за улавливания углерода. Твердость зоны термического влияния можно минимизировать за счет уменьшения проникновения в основной металл чугуна.

Упомянутая выше техника, игра дуги на лужу, а не на основной металл, поможет минимизировать разбавление.Медленное охлаждение и, при необходимости, последующий нагрев улучшают обрабатываемость зоны термического влияния. Электроды на никелевой основе не обеспечивают близкого соответствия цвета.

Медно-никелевые электроды двух марок. Любой из этих электродов можно использовать так же, как никелевый или железоникелевый электрод, примерно с той же технологией и результатами. Отложения этих электродов не обеспечивают совпадение цвета.

Электроды из низкоуглеродистой стали не рекомендуются для сварки чугуна, если требуется механическая обработка наплавки.Отложения из мягкой стали собирают достаточно углерода для образования высокоуглеродистых отложений, которые невозможно обработать механической обработкой. Кроме того, наплавка из мягкой стали будет иметь пониженный уровень пластичности в результате повышенного содержания углерода.

Этот тип электрода следует использовать только для небольшого ремонта и не должен использоваться, когда требуется механическая обработка. Для небольших ремонтных работ возможен минимальный предварительный нагрев.

Рекомендуются малые электроды при низком токе, чтобы свести к минимуму разбавление и избежать концентрации усадочных напряжений.

Следует использовать короткие сварные швы в произвольной последовательности, и сварной шов следует как можно быстрее после сварки. Наплавленный электрод из мягкой стали обеспечивает хорошее соответствие цвета.

Углеродная сварка чугуна

Отливки из чугуна можно сваривать с помощью угольной дуги, чугунного прутка и сварочного флюса для чугуна. Шов следует предварительно нагреть, перемещая угольные электроды по поверхности. Это предотвращает слишком быстрое охлаждение после сварки.

Расплавленная лужа металла может обрабатываться углеродным электродом так, чтобы перемещать любой образующийся шлак или оксиды на поверхность.Сварные швы, выполненные с помощью угольной дуги, охлаждаются медленнее и не так тверды, как сварные швы с использованием металлической дуги и чугунного электрода. Сварные швы поддаются механической обработке.

Кислородная газовая сварка чугун

Процесс кислородно-топливного газа часто используется для сварки чугуна. Можно использовать большую часть топливных газов. Пламя должно быть нейтральным или слегка уменьшающимся. Следует использовать флюс.

Доступны два типа присадочного металла:

• прутки чугунные
• прутки медно-цинковые

Сварные швы, выполненные подходящим чугунным электродом, будут иметь такую ​​же прочность, как и основной металл.Все эти сварочные покрытия обеспечивают хорошее соответствие цветов. Следует использовать оптимальную процедуру сварки в отношении подготовки стыка, предварительного нагрева и последующего нагрева.

Медно-цинковые прутки используются для сварки пайкой. Есть две классификации:

• бронза марганцевая
• бронза слабодымящая

Наплавленная бронза имеет относительно высокую пластичность, но не обеспечивает совпадения цветов.

Пайка и пайка Сварка Чугун

Пайка используется для соединения чугуна с чугуном и сталью.

В этих случаях конструкция соединения должна выбираться для пайки так, чтобы капиллярное притяжение заставляло присадочный металл течь между плотно прилегающими деталями. Обычно используется факельный метод. Кроме того, в качестве источников тепла можно использовать угольную дугу, двойную угольную дугу, газо-вольфрамовую дугу и плазменную дугу.

Обычно используются два металлических сплава припоя; оба являются сплавами меди и цинка.

Для соединения чугуна также можно использовать пайку. При сварке пайкой присадочный металл не втягивается в соединение за счет капиллярного притяжения.Иногда это называют сваркой бронзы. Следует использовать наполнитель с жидкостью выше 850 ° F (454 ° C). Сварка пайкой не обеспечивает совпадения цвета.

Сварка пайкой также может выполняться дуговой сваркой в ​​защитном металлическом корпусе или газовой дугой.

Высокотемпературный предварительный нагрев обычно не требуется для сварки пайкой, если только деталь не является очень тяжелой или сложной по геометрии. Наплавленный бронзовый металл шва имеет чрезвычайно высокую пластичность, которая компенсирует недостаточную пластичность чугуна.Тепла дуги достаточно, чтобы довести поверхность чугуна до температуры, при которой сплав присадочного металла на основе меди будет сцепляться с чугуном.

Поскольку перемешивание материалов незначительное или отсутствует, зона, прилегающая к сварному шву в основном металле, не затвердевает заметно. После завершения сварки сварной шов и прилегающий участок можно обработать.

Как правило, для большинства применений достаточно предварительного нагрева до 200 ° F (93 ° C). Скорость охлаждения не очень важна, и термообработка для снятия напряжения обычно не требуется.

Этот тип сварки обычно используется для ремонтной сварки автомобильных деталей, деталей сельскохозяйственных орудий и даже блоков и головок автомобильных двигателей. Его можно использовать только в том случае, если отсутствие соответствия цветов не вызывает возражений.

Газовая дуговая сварка чугуна

Процесс газовой дуговой сварки металла может использоваться для сварки ковкого чугуна и углеродистой стали. Можно использовать несколько типов электродной проволоки, в том числе:

• Мягкая сталь с использованием 75% аргона + 25% CO2 для защиты.
• Никель-медь с использованием 100% аргона для защиты.
• Кремниевая бронза с использованием 50% аргона + 50% гелия для защиты.

Во всех случаях следует использовать электродную проволоку малого диаметра при слабом токе. При использовании электродной проволоки из мягкой стали образуется смесь защитного газа аргон-CO2 для минимизации проникновения.

В случае присадочного металла на основе никеля и присадочного металла на основе меди наплавленный присадочный металл является чрезвычайно пластичным. Низкоуглеродистая сталь обеспечивает хорошее соответствие цвета.Обычно требуется более высокий предварительный нагрев, чтобы снизить остаточные напряжения и склонность к растрескиванию.

Порошковая сварка чугуна

Этот процесс недавно использовался для сварки чугунов. Более успешным применением была порошковая проволока на никелевой основе.

Эта электродная проволока обычно работает с защитным газом CO2, но когда более низкие механические свойства не являются нежелательными, ее можно использовать без внешнего защитного газа. Можно использовать минимальные температуры предварительного нагрева.

Метод должен минимизировать проникновение в основной металл чугуна. Дополнительный нагрев обычно не требуется. Подбор цвета не получается.

Другие процессы

Для чугуна можно использовать другие способы сварки.

• Сварка термитом — используется для ремонта определенных типов деталей станков из чугуна.
• Пайка — может использоваться для соединения чугуна, а иногда используется для ремонта небольших дефектов в небольших отливках.
• Сварка оплавлением — также может использоваться для сварки чугуна.

Методы сварки

Шпилька

Метод шипов для ремонта чугуна

Трещины в крупных отливках иногда ремонтируются шипами.

В этом процессе трещина удаляется шлифовкой V-образной канавки.

Отверстия просверливаются и нарезаются под углом с каждой стороны канавки, и в эти отверстия ввинчиваются шпильки на расстояние, равное диаметру шпилек, причем верхние концы выступают примерно на 1/4 дюйма.(6,4 мм) над поверхностью чугуна.

Шпильки следует герметично приварить на месте одной или двумя буртиками вокруг каждой шпильки, а затем связать вместе металлическими швами.

Сварные швы следует выполнять короткими отрезками, каждый отрезок подвергается упрочнению в горячем состоянии, чтобы предотвратить высокие напряжения или растрескивание при охлаждении. Перед нанесением дополнительного металла каждому бусинке необходимо дать остыть и тщательно очистить.

Если метод крепления шипов не может быть применен, края стыка следует вырезать или обработать инструментом с круглым концом, чтобы образовалась U-образная канавка, в которую должен быть наплавлен металл сварного шва.

Модификация конструкции шарнира

Предпочтительно использовать сварной шов с полным проплавлением, а не с частичным проплавлением. Сварные швы различной толщины могут привести к неравномерному напряжению сжатия и неравномерному расширению во время цикла сварки.

Изменение конструкции сварки для размещения сварных швов в области с постоянной толщиной может быть полезным. Еще один совет — использовать подкладной угловой сварной шов для поддержки напряженных участков.

Обработка торцевых канавок

Обработка торцевых канавок из чугуна

Вырезка канавок или шлифовка канавок на поверхности подготовленной сварной канавки с последующим использованием сварного валика для заполнения канавок перед заполнением всего стыка иногда является предпочтительным методом (см. Иллюстрацию ниже).

Этот подход снижает риск образования трещин за счет отклонения пути трещины. Бусины, которые контактируют с отливкой, осаждаются первыми, когда зона термического влияния напряжения и линия плавления находятся на низком уровне.

Ударная обработка (Молотковая обработка)

Упрочнение или ударный удар с использованием 13-19-миллиметрового молотка с шариковым упором, прикладываемого к деформируемому сварному шву, переводя его в состояние сжимающего напряжения, можно противодействовать растягивающим напряжениям, вызванным тепловым сжатием, тем самым снижая риск образования трещин внутри и вокруг сварного шва. сварка.

Когда молоток применяется вручную, он наносит умеренный удар перпендикулярно поверхности шва.

Для этого процесса требуется шов из пластичного металла. Никелевые наполнители используются, особенно при работе с серым чугуном. Упрочнение выполняется при более высоких температурах, пока металл мягкий.

Для дополнительного чтения

Чугун и сварка

Как сваривать чугун: полное руководство (с изображениями)

0

Последнее обновление: 20 мая 2021 г.

Изображение предоставлено: CC0 Public Domain, Max Pixel

Это кошмар для любого владельца чугунного станка — расколоть или сломать жизненно важный литой компонент.Это может означать тысячи долларов на замену деталей или сотни долларов на наем специалиста по сварке чугуна. Можно выбрать любой вариант, но если вы знаете, как сваривать, и готовы овладеть новым навыком, сварка самостоятельно может решить вашу проблему так же легко.

Чугун — один из самых сложных материалов для сварки. Неправильное движение может еще больше испортить сломанную деталь или, что еще хуже, сделать сварной шов прочным, когда он внутренне слаб. Поэтому знание того, что вы делаете, как никогда важно.Следование набору рекомендаций должно гарантировать, что ваши сварные швы не имеют трещин и что внутренняя прочность достаточна, чтобы выдержать назначение компонента.

Определение типа чугуна

Первым шагом в этом виде сварки является определение типа чугуна. Существует множество типов, и большинство из них вам не захочется сваривать. Вот список их свариваемости:

Серый чугун: Сваривается с трудом.

Белый чугун: Почти несвариваемый.

Ковкий чугун: Сваривается, но редко, так как это длительный и медленный процесс.

Ковкий чугун: Не сваривается, так как сварка изменяет свойства металла, делая его бесполезным.

Лучший способ узнать, какой тип чугуна требует сварки, — это проконсультироваться с руководством по эксплуатации изделия или связаться с производителем, если это не указано на материале. Свежие трещины в материале выглядят немного иначе, но если у вас нет опыта в их определении, стоит узнать об этом у производителя.

Серый чугун является наиболее распространенным типом свариваемого чугуна и должен быть единственным чугуном, который вы пытаетесь плавить, если у вас нет опыта в литье или сварке. Еще один хороший вариант — попросить кого-нибудь из опытных помощников.

Выберите процесс сварки

После того, как вы определили, что материал представляет собой серый чугун, следующим шагом будет выбор процесса его сварки. Вы можете сваривать чугун при любом процессе сварки, при условии использования правильного присадочного материала и правильной процедуры сварки.Это в первую очередь основано на личных предпочтениях, но следует учитывать несколько факторов.

Если вы свариваете обработанную поверхность, лучшим вариантом будет сварка TIG. Брызги от MIG или электродной сварки могут излишне повредить несвариваемые части обработанной поверхности. Сварка TIG не должна вызывать проблем с разбрызгиванием.

Кислородно-ацетиленовая сварка — еще один вариант, часто используемый для сварки чугуна. Это хороший вариант минимизировать чрезмерный нагрев и охлаждение в процессе электросварки, и с его помощью легче поддерживать температуру компонентов.

Пайка — это не совсем сварка, поскольку она не расплавляет металл, как сварной шов. Однако это хороший вариант, если по какой-то причине у вас возникли проблемы со сваркой. Убедитесь, что поверхности, к которым будет прилипать пайка, хорошо очищены, так как они не прилипают к грязному или ржавому железу.

Ручная сварка и сварка MIG — желательные варианты с подходящими расходными материалами. Использование неподходящего присадочного металла, скорее всего, вызовет растрескивание, поэтому убедитесь, что вы знаете, что это правильный выбор для сварки чугуна.

Изображение предоставлено: летчик 1-го класса Дэвид Берналь Дель Агуа, база ВВС Маконнелл

Выберите присадочную проволоку или электрод

Существует лишь небольшой ассортимент присадочной проволоки и электродов, которые позволяют правильно сваривать чугун.Большинство имеющихся в наличии, которые не были разработаны специально для чугуна, слишком быстро остывают и вызывают трещины от напряжения или не плавятся должным образом с чугуном.

Расходные материалы для электродов и проволоки

Высокое содержание никеля: это лучший тип электрода или проволоки, поскольку он мягкий и поддается механической обработке. Он не остывает слишком быстро и выглядит как чугун. Однако это самые дорогие расходные материалы и не подходят для сварки толстых профилей.

Смесь 55% никеля, 45% железа: это более доступная цена, и при сварке она выглядит так же, как чугун.Он обеспечивает механическую обработку сварного шва, хотя он намного тверже, чем сварка с использованием 99% никеля. У него намного меньшая усадка сварного шва, чем у большинства железных прутков, что сводит к минимуму растрескивание.

Железо: этот тип стоит меньше и дает сварной шов другого цвета, чем чугун. Его гораздо сложнее использовать, так как он имеет более высокие усадочные свойства. Он также не поддается механической обработке, поскольку он затвердевает в процессе сварки, но его можно отшлифовать.

Нержавеющая сталь: чугун, сплавленный с аустенитной нержавеющей сталью, не затвердевает и не меняет своих свойств так сильно с расходными материалами из железа.Нержавеющая сталь значительно расширяется и сжимается во время нагрева и охлаждения в процессе сварки, поэтому ее сложно использовать. Однако он используется для сварки чугуна и дает обрабатываемую поверхность.

Пайка бронзы: Вы можете паять ацетилен-кислородную пайку или использовать стержни с аппаратом для сварки TIG. Это хороший способ обеспечить прочную фиксацию в трещине или между двумя компонентами, нуждающимися в соединении, не вызывая при этом растрескивания и изменения свойств чугуна.

Очистка и упрочнение сварных поверхностей

Как и в большинстве случаев сварки, чем чище поверхность, тем лучше будут сварные швы.Иногда в сварочном материале на протяжении всей отливки остаются пары или масло, и это может вызвать проблемы при сварке.

Использование сварочных материалов, таких как прутки из сплава для сварки чугуна MG-289, которые предназначены для загрязненного чугуна, является лучшим способом обеспечить достаточное количество сварного шва.

Упрочнение — это процесс постукивания по мягкому сварному шву по мере его охлаждения с помощью молотка с ударной головкой для предотвращения растрескивания. Это следует делать с осторожностью и только тогда, когда сварной шов может деформироваться, но это не всегда необходимо, поскольку причиной трещин в первую очередь является нерегулярный или быстрый нагрев или охлаждение детали.Предварительный нагрев и медленное охлаждение вашего проекта — вот что самое главное.

Изображение предоставлено: 6782865, Pixabay

.

Предварительный нагрев или холодная сварка?

Существует несколько разных мнений о том, следует ли сваривать горячую или холодную. Все согласны с тем, что предварительный нагрев — это хороший вариант, но некоторые люди считают, что сварки с минимальным нагревом также достаточно.

Необходимо использовать один из этих подходов, потому что в отличие от большинства металлов чугун хрупкий и имеет минимальную способность деформироваться при изгибе, расширении и сжатии.Тепло всегда оказывает деформирующее действие на металл, и если одна часть металла нагревается или остывает быстрее, чем другая, в чугуне или сварном шве возникают напряжения и растрескивание.

Предварительный нагрев сводит к минимуму этот эффект, приближая окружающую область сварного шва к температуре сварки, в результате чего весь компонент изменяется равномерно. Чугун меняет характеристики при температуре более 1400 градусов по Фаренгейту, поэтому крайне важно не перегревать детали.

Считается, что холодная сварка чугуна без предварительного нагрева и с минимальным использованием тепла поможет в этом за счет снижения общей температуры.Это может быть полезно, так как не образуются видимые трещины, и это будет более прочный сварной шов, чем горячая сварка без предварительного нагрева. Однако внутреннее напряжение все же возникает, что может проявиться позже в течение срока службы компонента, и в целом это дает более слабый сварной шов, чем надлежащий предварительный нагрев перед сваркой.

Опытные сварщики чугуна, которые регулярно ремонтируют или производят изделия из чугуна, всегда и только предварительно нагревают. Это лучший способ обеспечить прочность сварного шва изнутри, а не только отсутствие видимых трещин.

Остывать медленно

Одним из важнейших этапов сварки чугуна является процесс охлаждения. Ни в коем случае нельзя закаливать сварной шов чем-либо холодным, например водой или сжатым воздухом. Вместо этого, чем медленнее остывает весь компонент, тем лучше.

Некоторые сварные швы охлаждаются в течение многих дней, но серый чугун не так важен. Поместите сваренную деталь в песок или в теплую духовку, чтобы она остыла медленно и более равномерно, чем если бы она лежала на скамейке. Иногда добиться этого бывает сложнее, и вы все равно можете произвести качественный сварной шов, не увеличивая чрезмерно время охлаждения.Однако чем медленнее он остывает, тем лучше результат.

Заключение

Сварка чугуна — задача не из легких. Он требует значительно большей подготовки и осторожности в процессе сварки и охлаждения. Однако это металл, который обычно сваривают, и из него можно получить прочный компонент, который прослужит так же хорошо, как и литое изделие без сварных швов.

Обязательно выполните все необходимые шаги, и вы получите результаты, необходимые для вашего следующего проекта по производству чугуна.Если вы сделаете короткие разрезы, сварной шов, скорее всего, потрескается или станет слабым изнутри и может длиться недолго.

Мы надеемся, что вам понравится успешно сваривать чугун с помощью этого руководства. Не стесняйтесь оставлять нам свои комментарии ниже в нашем разделе комментариев.

Источники

Рекомендации по сварке чугуна

Сваривать чугун сложно, но возможно. В большинстве случаев сварка чугуна включает ремонт отливок, а не соединение отливок с другими элементами.Ремонт может производиться в литейном цехе, где производятся отливки, или может производиться для устранения дефектов литья, обнаруженных после механической обработки детали. Неправильно обработанные чугунные детали могут потребовать ремонтной сварки, например, если отверстия просверлены в неправильном месте. Часто сломанные чугунные детали ремонтируют сваркой. Сломанные чугунные детали не являются чем-то необычным, учитывая хрупкую природу большинства чугунов.

Несмотря на то, что существует множество типов чугуна, наиболее распространенным является серый чугун, и данные рекомендации относятся к этому типу материала.

Несколько фактов о чугуне помогают понять проблемы сварки. В чугуне обычно содержится 2-4% углерода, что примерно в 10 раз больше, чем в большинстве сталей. Высокое содержание углерода заставляет углерод образовывать чешуйки графита. Этот графит придает серому чугуну характерный вид при разрушении.

При отливке расплавленный чугун выливают в форму и дают ему медленно остыть. Когда этому высокоуглеродистому материалу дают медленно остыть, можно изготавливать отливки без трещин.Помните об этом при сварке чугуна: во время и после сварки отливке нужно дать медленно остыть, или ее следует поддерживать в достаточно холодном состоянии, чтобы скорость охлаждения не имела значения.

Критическая температура в большинстве чугунов составляет около 1450 градусов по Фаренгейту. При этой температуре возникают условия, которые могут привести к растрескиванию. Хотя дуга нагревает отливку до температур выше этого уровня, важно, чтобы отливка не выдерживалась при этой температуре в течение длительных периодов времени.

Выбор электрода
Если деталь будет обрабатываться после сварки, потребуется электрод никелевого типа. Для однопроходных сварных швов с высоким разбавлением используйте стержневой электрод Lincoln Softweld® 99Ni. Softweld 55 Ni предпочтительнее для многопроходных сварных швов. Иногда корневые проходы выполняются Softweld 99 Ni, а затем заполняются Softweld 55 Ni. Для сварных швов, где механическая обработка не требуется, и где ожидается, что сварной шов будет ржаветь, как чугун, можно использовать стержневой электрод Lincoln Ferroweld®.

Нагревать или не нагревать
Как правило, предпочтительно сваривать чугун с предварительным нагревом — и большим его количеством. Но еще один способ успешно сваривать чугун — сохранять его прохладным — не холодным, а прохладным. Ниже будут описаны оба метода. Однако, как только вы выберете метод, придерживайтесь его. Держите его горячим или прохладным, но не меняйте лошадей посреди ручья.

Методы сварки с предварительным нагревом
Предварительный нагрев чугунной детали перед сваркой замедлит скорость охлаждения сварного шва и области вокруг сварного шва.По возможности всегда рекомендуется нагревать всю отливку. Типичные температуры предварительного нагрева составляют 500–1200 градусов по Фаренгейту. Не нагревайте выше 1400 градусов по Фаренгейту, так как это переведет материал в критический температурный диапазон. Разогрейте деталь медленно и равномерно.

Сваривайте на слабом токе, чтобы минимизировать примеси и остаточные напряжения. В некоторых случаях может потребоваться ограничить сварные швы небольшими сегментами длиной примерно 1 дюйм, чтобы предотвратить накопление остаточных напряжений, которые могут привести к растрескиванию.В этом отношении также может быть полезна очистка сварных швов.

После сварки дайте детали медленно остыть. Обернуть отливку изолирующим одеялом или погрузить ее в сухой песок, чтобы снизить скорость охлаждения и уменьшить склонность к растрескиванию.

Методы сварки без предварительного нагрева
Размер отливки или другие обстоятельства могут потребовать ремонта без предварительного нагрева. В этом случае деталь нужно хранить в прохладном, но не холодном состоянии.

Полезно поднять температуру литья до 100 градусов по Фаренгейту.Если деталь находится на двигателе, можно поработать несколько минут для достижения этой температуры. Никогда не нагревайте отливку настолько сильно, чтобы на нее нельзя было положить руку.

Выполняйте короткие сварные швы длиной примерно 1 дюйм. При использовании этого метода важно упрочнение после сварки. Дайте сварному шву и отливке остыть. Не увеличивайте скорость охлаждения водой или сжатым воздухом. Во время остывания предыдущего сварного шва можно провести сварку в другом участке отливки. Все кратеры должны быть заполнены.По возможности, бусинки следует укладывать в одном направлении, и предпочтительно, чтобы концы параллельных бусинок не совпадали друг с другом.

Трещины уплотнения
Из-за природы чугуна крошечные трещины имеют тенденцию появляться рядом со сварным швом даже при соблюдении надлежащих процедур. Если отливка должна быть водонепроницаемой, это может быть проблемой. Однако утечку обычно можно устранить с помощью какого-либо герметика, или они могут закрываться ржавчиной очень скоро после возвращения в эксплуатацию.

Метод установки шпилек
Один из методов, используемых для ремонта крупных разрывов в крупных отливках, заключается в просверливании и нарезке отверстий на поверхностях, которые были скошены для приема металла ремонтного сварного шва. Вкрутите стальные шпильки в резьбовые отверстия, оставив от 3/16 дюйма (5 мм) до ¼ дюйма (6 мм) шпильки над поверхностью. Используя методы, описанные выше, приварите шпильки на месте и покройте всю поверхность разрыва наплавленным слоем. После того, как будет сделан хороший наплавленный шов, две стороны трещины можно сварить вместе.

Посмотреть еще Практические инструкции по сварке чугуна

Посмотреть электроды для стержня из чугуна

Можно ли сваривать чугун со сталью?

Можно ли сваривать чугун со сталью?

Да, чугун можно сваривать со сталью. Однако при сварке чугуна со сталью следует помнить о нескольких вещах.

Во-первых, обычно вы выполняете ремонтные работы или модернизацию, если вас интересует сварка чугуна со сталью, поэтому обязательно тщательно проверьте детали, чтобы убедиться в отсутствии трещин от напряжения или других признаков повреждения.Если вы видите повреждение, возможно, вам лучше изготовить замену отливке, чем использовать отливку сейчас, чтобы отрезать ее и заменить позже.

Во-вторых, спросите себя: «Я на 100% уверен, что это чугун?» Чугун, литая углеродистая сталь и типы отливок из чугуна могут выглядеть одинаково, но металлургия будет отличаться. Не все чугуны одинаковы. Серый чугун и ковкий чугун будут действовать по-разному. Как бы то ни было, у вас должна быть возможность сварить любой из них вместе со сталью, но вам не нужен слабый сварной шов, потому что вы думали, что у вас чугун, тогда как на самом деле у вас есть что-то с более высокой температурой плавления.

В-третьих, помните, что у чугуна температура плавления немного ниже, чем у стали. При более низкой температуре плавления вы должны быть уверены, что не только соответствующим образом отрегулируете настройки сварочного аппарата, но также должны быть осторожны с более тонкими кусками чугуна. Все мы по собственному опыту знаем, как сложно фиксировать деталь после того, как вы проделали отверстие в компоненте, когда вы неверно оценили толщину стенки или работали слишком горячо.

В-четвертых, если отливка достаточно мала, предварительный нагрев отливки помогает избежать образования трещин вблизи сварного шва.Вы можете нагреть отливку в любом месте в диапазоне от 500 до 1200 градусов перед сваркой (не превышайте 1200 градусов по Фаренгейту). Если не получается прогреть всю деталь, постарайтесь хотя бы разогреть зону шва до 100 градусов.
Если вы предварительно нагрели деталь, заверните ее после сварки, чтобы замедлить охлаждение. Быстрое охлаждение может привести к образованию очень маленьких трещин. Кстати, вы также можете использовать герметик, если вам нужно водонепроницаемое уплотнение.

В-пятых, вы хотите сваривать только около 1 дюйма за раз, чтобы избежать растрескивания.Вы можете сшить свой компонент, а затем вернуться, чтобы заполнить пробелы.

Это основы. У Lincoln Electric есть полезная информация по выбору электродов для сварки чугуна. Удачной сварки!

Как сварить чугун со сталью — сделать из металла

Существует довольно широкий спектр причин, по которым кто-то может захотеть сварить чугун со сталью.Независимо от того, является ли конечное использование структурным, декоративным или чем-то средним, есть способы заставить эти два металла склеиться.

Во-первых, однако, для полной ясности:

Можно ли сварить чугун со сталью? Да, можно ли утюг приваривать к стали . Успешность этого будет зависеть от типа свариваемого железа, а также от выбора электрода.

В этом руководстве я расскажу о некоторых способах успешного выполнения этой задачи в зависимости от вашего приложения.Я никоим образом не утверждаю, что мои методы являются лучшими, это просто то, что сработало для меня и других.

Декоративная сварка

Я подумал, что лучше сначала убрать это с дороги. Если вы занимаетесь декоративными работами, например, привариваете необычные металлические изделия к низкоуглеродистой стали по какой-либо причине, вам не нужно слишком сильно волноваться по поводу обеспечения максимально прочного соединения.

Если все, что вам нужно, — это закрепить его, то вам, вероятно, удастся просто использовать нержавеющую проволоку с дуговой сваркой с флюсовым сердечником (FCAW), также известной как «безгазовый MIG».Высокое содержание никеля в нержавеющей стали способствует слипанию железа и стали.

Имейте в виду, что это решение только для более тонких материалов, и ваши сварные швы не будут такими уж прочными, но это быстрый и грязный способ сделать это, чтобы вы могли продолжить свой день. Чтобы было ясно, сварные швы потрескаются, когда вы приложите достаточное давление.

Если вам нужен провод, то этот подойдет (Amazon), и он не слишком дорогой.

Реальная сварка

Если вам нужно решение, более прочное, чем проволока с сердечником из нержавеющей стали, вы можете использовать сварку MIG или TIG с использованием проволоки или прутка на никелевой основе.В некоторых местах этот никель-стержень называют. Ваш местный поставщик сварочных материалов, вероятно, лучше всего подскажет вам точные марки, так как они будут знать, что доступно в вашем регионе. Кроме того, время от времени появляются новые типы проволоки и прутков, поэтому они будут самыми актуальными для этих странных приложений.

Проблема при сварке стали с чугуном заключается в том, что чугун очень легко трескается. Как только это произойдет, от этого будет трудно избавиться.

Один из способов справиться с этим — контролировать охлаждение чугуна.Некоторые люди делают такие вещи, как закапывают сварной шов горячим песком или накрывают одеялом из керамического волокна с высокой температурой (например, здесь, на Amazon).

На данном этапе вы в основном ориентируетесь на чугун, поскольку сталь обычно хорошо сваривается. Я настоятельно рекомендую вам прочитать мое руководство по сварке чугуна, так как в нем есть много советов, как избежать растрескивания. Просто не забудьте использовать никелевый наполнитель, а остальное — как чугун.

Я слышал о других специалистах, использующих специальные методы сварки чугуна со сталью, хотя сам не пробовал их.

Один из таких приемов заключается в наложении никелевого сварного шва на каждую деталь отдельно, а затем приваривание никелевого шва поверх никелевого шва, чтобы соединить их вместе. Предполагается, что это помогает с проплавлением и позволяет вам сосредоточиться на том, чтобы сварной шов работал должным образом на железе независимо.

Опять же, я сам не пробовал. Возможно, в следующий раз мне понадобится сварить чугун со сталью. Честно говоря, это случается нечасто, и я все равно предпочитаю пайку.

Другое, более предпочтительные варианты

Я всегда избегаю сварки чугуна, если могу.Трудно сказать, есть ли трещины, которые будут со временем распространяться и выходить из строя в самом худшем случае.

Лично я предпочитаю по возможности использовать механические застежки. Чугун довольно легко резать (хотя он грязный), поэтому часто есть способ просверлить и нарезать отверстие для болта или просверлить отверстие для какого-либо штифта.

Если это невозможно, пайка — отличное решение. Все, что вам нужно, это кислородная горелка и хороший припой с флюсовым сердечником, и вы готовы устроить чудесный беспорядок.

Если серьезно, то пайка — это совсем другое дело, чем сварка. Я лично рекомендую попробовать пайку на различных материалах, если вы раньше не делали этого успешно. Может быть, попробовать медные трубы, затем стальные, а затем чугунные.

Пайка — это отличный навык, но это отдельный навык. Не ждите хороших результатов с первой, второй или десятой попыток. Тем не менее, он отлично работает на железе, и я очень рекомендую его.

Различные виды железа

Существует четыре основных типа железа, с одним из которых легче работать, чем с другими.Это белый, серый, ковкий и высокопрочный чугун.

Если вы не делаете что-то необычное, вы, скорее всего, увидите серый чугун. Когда оно треснет, железо выглядит серым. Сравните это с белым чугуном, который в трещинах выглядит белым. Это заставляет задуматься, откуда они взяли имена.

Разница между ними в том, что белый чугун тверже, но более хрупок, чем серый чугун. Другими словами, белый сваривать труднее из-за проблем с растрескиванием. Как правило, лучше всего держаться подальше от этого.

Ковкий чугун — это просто белый чугун, который медленно охлаждается после формования. Медленный процесс охлаждения делает его менее хрупким. Что касается сварки, то это, по сути, просто белый чугун. У вас не будет достаточного контроля, чтобы снова охладить утюг, чтобы он вернулся в свое податливое состояние в области сварного шва.

Ковкий чугун прекрасен. Он гораздо менее хрупкий, чем другие утюги, и это потому, что это смесь легирующих элементов, таких как магний.Это означает, что вероятность появления трещин при сварке меньше. Это также означает, что он дороже, поэтому встречается не так часто, как серый чугун.

При работе с трубой вы, скорее всего, столкнетесь с высокопрочным чугуном. Как правило, на нем есть что-то, что идентифицирует его как пластичный (например, «DI» или «пластичный» литой фланец).

Кроме того, серый чугун, как правило, более гладкий и пластичный, выглядит так, как будто его забили молотком (закруглили). Если вы все еще не уверены, попробуйте выяснить, сколько лет утюгу.