Холодная сварка чугуна: способы, электроды, особенности

Холодная сварка чугуна: способы, электроды, особенности

Есть достаточно много способов сварки чугуна, например, с помощью стальных электродов, с постановкой шпилек и без, сварка специальными чугунными электродами.

Не меньшее распространение получила и так называемая «холодная сварка чугуна», с использованием медных электродов и специальных клеевых составов. Каждый из данных способов соединения имеет свои особенности.

Сложности при сварке чугунных изделий

В чугуне содержится большой процент углерода, из-за чего данный металл имеет рыхлую структуру и нередко рассыпается при небольшом механическом воздействии. К тому же, чугун имеет очень низкую теплопроводность. Все это вводит свои определённые ограничения при сварке чугуна и изделий из него. Для сварки применяются особые чугунные электроды — ОЗЧ, ЦЧ и МНЧ.

Но даже в таком случае при сваривании чугунных изделий возникают определённого рода сложности:

• Нередко при сварке образуется непровар металла. Связано это с тем, что оксиды, содержащиеся в чугуне, подвергаются воздействию со стороны гораздо меньших температур, чем сам чугун;
• Сварочный шов выходит очень твёрдым, но в тоже время хрупким;
• Из-за того, что электрод плавится при гораздо большей температуре, чем сам чугун, сварка происходит плохо;
• Жидкий чугун имеет высокую текучесть, поэтому при сварке электродами раскалённый металл очень сложно удерживать в сварочной ванне;
• При сварке чугуна, происходит моментальное выгорание углерода, в результате чего на сварочном шве образуются крупные поры и воздушные раковины.

Как было сказано выше, варят чугун графитовыми и чугунными электродами, при температурах в 350 и 600 градусов.

Существует так называемая горячая сварка чугуна и полугорячая.

Что представляет собой холодная сварка чугуна

Ещё одной технологией соединения чугунных изделий, является холодная сварка. Разница лишь в том, что при холодной сварке чугуна не происходит подогрев заготовок в печи. В результате этого, сварочный шов ложится прямо на холодный, но подготовленный должным образом металл.

На практике существует несколько способов холодной сварки чугуна, а именно:

• Сварка специальными медными электродами. Такие электроды можно сделать самостоятельно, если использовать обычные электроды, накрутив на них слой тонкой медной проволоки. Подробно про изготовление электродов для сварки чугуна вы можете прочитать на сайте mmasvarka.ru.
• С помощью полимерных клеящих составов.

Единственное ограничение для двух вышеприведённых способов холодной сварки чугуна, это создание сварочного шва, на который не будут приходиться слишком большие нагрузки. Если нужно наоборот, получить прочное соединение, которое способно будет выдержать удары, вибрации, и даже небольшие изгибы, то, в таком случае, используется только горячий способ сварки чугуна.

Можно соединять чугун и при помощи термостойких паст, в основе которых лежит эпоксидная смола. Данным способом заделывают имеющиеся пустоты в чугуне или разделанный, специальным образом, шов. После полного схватывания, ремонтное место можно подвергать всевозможной обработке, шлифовке, резке и т. д.

Поделиться в соцсетях

Холодная газовая сварка чугуна | Сварка и сварщик

Холодная газовая сварка чугуна используется если при нагревании и охлаждении детали свободно сжимаются и расширяются, не вызывая больших остаточных напряжений, в этом случае мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс газовой сварки без предварительного нагрева почти аналогичен процессу горячей газовой сварки, однако имеет и свои особенности. Перед заваркой дефекта необходимо подогревать пламенем горелки участки, прилегающие к дефекту. После окончания заполнения дефекта горелку в течение 2-3 мин медленно отводят, направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту. Деталь или часть детали, на которой находится заваренный участок, для медленного охлаждения засыпают песком или покрывают асбестом.

Способ холодной газовой сварки чугуна отличается от обычных способов тем, что основной металл не доводится до температуры плавления, а нагревается только до температуры 820-860°С, т. е. до температуры «смачиваемости». Этот способ основан на применении специальных чугунных прутков и флюсов. Капли расплавленного присадочного металла под действием сварочного пламени легко растекаются по поверхности свариваемого металла, обеспечивая плотное соединение свариваемых деталей. Низкотемпературную газовую сварку чугуна используют при заварке литейных дефектов деталей из серого чугуна, а также при заварке чугунных деталей в готовых изделиях в случаях их поломки, появления трещин и других дефектов. В качестве присадки для заварки тонкостенных отливок применяются чугунные прутки НЧ-2, а для толстостенных — чугунные прутки УНЧ-2. Для низкотемпературной пайки-сварки чугуна применяют специальные флюсы ФСЧ-2 и МАФ-1. Применяемые флюсы химически очищают нагретую свариваемую поверхность от оксидов, жиров и других загрязнений, увеличивают прочность сцепления наплавленного металла с основным, увеличивают жидкотекучесть расплавленного металла и защищают нагретую поверхность и расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Состав флюсов для низкотемпературной пайки-сварки чугуна приведен в таблице.

Состав	Марка флюса
	ФСЧ-2	МАФ-1
Бура плавленая	23	33
Сода кальцинированная	—	12
Азотно-кислый натрий	50	—
Селитра натриевая	—	27
Углекислый литий	0,5	—
Углекислый натрий	26,5	—
Фтористый натрий	—	12,5
Фторцирконий калия	—	8,5
Оксид кобальта	—	7

Разделку дефектного участка под холодную газовую сварку чугуна выполняют фрезерованием, сверлением или строганием. Место сварки предварительно зачищают до металлического блеска. Профиль разделки кромок сквозных и несквозных дефектов представлен на рисунке 1. Угол разделки составляет 70-90°. Неглубокие поры и шлаковые включения вырубают зубилом или удаляют шлифовальным кругом. Перед сваркой изделие подогревают горелкой до температуры 300-400°С. Изделия сложной формы нагревают в печи.

а — разделка несквозного дефекта, б — сквозного дефекта с применением подкладки из огнеупорного материала

Рисунок 1 — Профиль разделки дефекта под холодную газовую сварку чугуна

Схема устранения сквозных дефектов (трещин) показана на рисунке 2. При устранении засверленных дефектов (пористость, раковины) присадочный металл наносят по винтовой восходящей линии. На нагретую наплавляемую поверхность равномерно наносят слой флюса. Место сварки нагревают горелкой до температуры 820-860°С, пламя должно быть строго нормальным. При этой температуре паста-флюс плавится, покрывая тонкой пленкой место сварки. Присадочный пруток также покрывают флюсом. Расплавляясь, присадочный металл стекает на завариваемую поверхность и растекается по ней. Сварку ведут левым способом. Расстояние между ядром пламени и концом прутка должно составлять 2-3 мм, угол между осью горелки и плоскостью детали — 20-30°.

Рисунок 2 — Схема устранения сквозных трещин (а) и засверленных дефектов (б)

После газовой сварки изделие медленно охлаждают под слоем асбеста или в песке. Так как при данном способе основной металл не доводят до расплавления, то отсутствуют участки отбеленного чугуна и металл шва получается плотным, мягким и хорошо обрабатывается механическими способами.

При холодной газовой сварке чугуна вместо ацетилена можно применять газы-заменители. При применении в качестве горючего газа пропан-бутана мощность сварочного пламени выбирают из расчета пропан-бутана 60-70 дм

3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя берется нормальное. При толщине металла до 6 мм сварку выполняют за один проход, при толщине 9-12 мм — в два прохода. При использовании в качестве флюса ФСЧ-2 рабочая температура составляет 900-950°С. При такой температуре не исключено появление структур закалки в зоне термического влияния, поэтому указанный флюс имеет ограниченное применение. Его используют в тех случаях, когда допускается повышенная твердость наплавленного металла. Флюс МАФ-1 позволяет вести процесс холодной газовой сварки чугуна при рабочей температуре 750-800°С.

В некоторых случаях целесообразно применять холодную газовую сварку чугуна чугуна латунными припоями. Этот метод используют при ремонтной сварке. Преимущество холодной сварки чугуна латунью по сравнению со сваркой плавлением заключается в том, что нагрев чугуна до температуры плавления латуни (850-900°С) существенно не изменяет структуры металла, что исключает опасность отбела чугуна и не вызывает значительных термических напряжений. Кромки детали толщиной до 25 мм скашивают под углом 45°, а при большей толщине рекомендуется ступенчатая разделка; при холодной газовой сварке чугуна латунью лучше, когда поверхности соединяемых кромок шероховаты.

Углерод с поверхности соединяемых кромок выжигают на глубину 0,12-0,15 мм двумя способами:

• соединяемые кромки детали покрывают пастой из железных опилок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки до 750-900°С;
• кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегулированным с избытком кислорода до той же температуры.

Наибольшее применение нашел второй способ. Техника холодной газовой сварки чугуна состоит в следующем. Кромки нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и облуживают участками. Сварочное пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком кислорода. Деталь должна находиться в наклонном положении, пайку-сварку выполняют снизу вверх. Положение горелки и присадочного металла такое же, как при правом способе. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета 60-75 дм

3/ч ацетилена на 1 мм толщины.

Для холодной газовой сварки чугуна разработаны специальные флюсы ФПСН-1 и ФПСН-2, которые нейтрализуют действие свободного графита, частицы которого выступают на свариваемой поверхности и мешают ее смачиванию. В качестве припоя используется кремнистая проволока ЛОК 59-1-03, содержал в среднем до 0,3% Si. Для пайки-сварки изделий, к механическим свойствам которых предъявляются повышенные требования, применяют припой ЛОМНА 49-25-10-4-0,4, содержащий меди (Сu), олова (Sn), марганца (Mn), никеля (Ni) и до 0,6% алюминия (Аl). При холодной газовой сварке этим припоем металл паяльно-сварного шва имеет цвет чугуна, твердость НВ 180-200 и временное сопротивление разрыву 280-340 МН/м².

Для холодной газовой сварки чугуна используют поверхностно-активный флюс марки ФПСН-2. Он содержит 45% борной кислоты, 22,5% углекислого лития, 22,5% соды кальцинированной и 10% солевой лигатуры. Его применяют в виде порошка или пасты. Флюс плавится при температуре 600-650°С. Холодную газовую сварку чугуна выполняют обычной сварочной горелкой, работающей на ацетилене или газах-заменителях. Вначале слегка окисленным пламенем нагревают место наплавки до 450-500°С, а затем в разделку вводят флюс. Пайку-сварку начинают в момент плавления флюса, направляя пламя на прилегающие к разделке участки. Расплавленный флюс прутком припоя равномерно распределяют по всей поверхности завариваемого места, затем пламя направляют на конец прутка, расплавляют его и заполняют разделку металлом припоя. Наплавленный металл сразу же после сварки проковывают ручным медным молотком.

«Холодная сварка» – нечто большее, чем просто клей + Видео

1 Классическая холодная сварка для металла, алюминия, чугуна

Прежде чем рассказывать о клее, хотелось бы кратко напомнить суть классической «холодной» технологии выполнения сварочных мероприятий. Под таковой понимают методику соединения металлических изделий при комнатной температуре без процесса нагрева свариваемых деталей внешними источниками.

Рекомендована данная технология для тех ситуаций, когда обычную, например, электродуговую сварку, применять нецелесообразно (по экономическим либо сугубо физическим причинам), в частности, для следующих наиболее распространенных:

• высокая вероятность коробления конструкций, подвергающихся свариванию;
• образование существенных напряжений внутри соединяемых изделий;
• крупные геометрические размеры деталей.

Сварка по металлу без нагрева осуществляется с использованием специальных установок, которые могут инициировать направленную одновременную деформацию поверхностей, прошедших предварительную тщательную очистку, в комбинации с их напряженным нарастающим состоянием. Подобное сочетание гарантирует создание высокопрочного монолитного соединения изделий.

Указанная технология идеальна для сварки разнородных металлов, которые:

• характеризуются повышенным уровнем чувствительности к нагреву;
• могут формировать интерметаллиды.

Чаще всего по «холодной» методике сваривают свинец, медь, кадмий, алюминий, серебро, никель, железо. Свариваемые изделия соединяются посредством вдавливания с двух или одной стороны пуансонов внахлест. Сварку допускается производить в виде отдельных точек либо непрерывного шва.

Увеличение напряженного состояния в сварочной области и снижение коробления изделий при этом обуславливается наличием возле вдавливаемого пуансона зоны обжатия.

«Минусом» описанной технологии принято считать то, что в процессе соединения возникают некоторые затруднения технического плана, связанные с образованием на небольшой площади поверхности двух значительных давлений, а также с необходимостью устранять протекания свариваемого материала между пуансоном и прижимом.

Других, сколько-нибудь серьезных недостатков «холодная» метода не имеет. Но, к сожалению, использовать ее допускается лишь для указанной выше номенклатуры материалов. В большинстве случаев точечная сварка без нагрева применяется:

• в процессе изготовления приборов бытового назначения и теплообменных устройств;
• для соединения медных наконечников и проводов из алюминия, а также непосредственно проводов из этих материалов;
• в электромонтажной производственной сфере.

2 Клей Холодная сварка – как пользоваться, инструкция по применению

Интересующий нас клей представляет собой специальный состав, состоящий из двух основных компонентов. По консистенции и внешнему виду он похож на обычный пластилин. Особенность состава такова, что каждый из двух его компонентов по отдельности с химической точки зрения является абсолютно неактивным. А вот при смешивании ингредиентов стартует мощный химпроцесс, который позволяет надежно склеивать различные поверхности.

В описываемые клеящие составы, которые, по сути, являются своеобразной шпаклевкой, входит оксид железа, различные виды металлических порошков, кварц и другие материалы, характеризуемые очень высокой адгезией к всевозможным строительным материалам (керамика, стекло, металл, древесина, пластик и так далее). При помощи подобного клея можно сваривать без лишних затрат:

• бытовые инженерные коммуникации, например, трубы, по которым подается вода в квартиру;
• разнообразные инструменты, санитарно-технические приборы (унитазы, раковины), аквариумы и зеркала;
• предметы меблировки;
• элементы транспортных средств (аккумуляторные батареи, радиаторы, баки для горючего, головки блока цилиндров, глушители и многие другие).

Клей отлично противостоит влиянию любых агрессивных сред, по уровню прочности соединения его эффективность практически на все сто процентов идентична обычной горячей сварке. Рассматриваемые нами составы способны в процессе затвердевания увеличиваться в объеме. Благодаря этому свойству, их активно применяют при необходимости ремонта труб и каких-либо агрегатов, в которых имеется жидкость.

После высыхания сваренные поверхности разрешается окрашивать, обрабатывать на токарных установках, нарезать на них резьбы и просверливать отверстия. В зависимости от производителя клея и компонентов, входящих в его состав, могут изменяться некоторые нюансы его использования. Но в целом обобщенная инструкция применения клеящего состава выглядит следующим образом:

• Перед соединением деталей следует обезжирить и тщательно зачистить их поверхности.
• Сам процесс сваривания изделий, а также операцию соединения компонентов клея в одну массу, пригодную для эксплуатации, следует выполнять в хорошо проветриваемом помещении. Если вы не прислушаетесь к этому совету, есть очень высокая вероятность получить серьезные раздражения слизистых органов обоняния и зрения.
• Смешивание ингредиентов клея осуществляется в емкости, специально выделенной для этой цели. Перемешивание компонентов производят до тех пор, пока масса не обретет однородную вязкость и цвет. Не забывайте, что готовый состав необходимо использовать достаточно быстро – в течение периода времени от 10 минут до 1 часа. Годность конкретного клея после его получения из двух отдельных компонентов указывается в инструкции производителя.
• Готовую смесь наносят на поверхности соединяемых конструкций и прижимают их друг к другу без чрезмерных усилий. Выступившие излишки клеящей массы легко удаляются тряпкой, смоченной в воде или растворителе, либо сухой ветошью.
• Сваренные изделия оставляют в состоянии покоя на 5–60 минут. За этот период (для каждой марки клея он будет разным) состав «схватится» (произойдет его первичное застывание). Полностью он застынет не раньше чем через 2–24 часа (все зависит от марки продукции и температуры воздуха в помещении).

3 Популярные марки клея для сварки без нагрева

Сейчас в продаже имеется огромное количество составов (и импортных, и отечественных) для выполнения «холодных» сварочных работ. Мы составляли список некоторых из них, которые можно без труда найти на полках строительных магазинов:

• «PERMATEX Cold Weld»: эффективный и по-настоящему универсальный клей, легко справляющийся с различными материалами. При испытаниях он продемонстрировал великолепное противодействие нагрузкам на отрыв и на сдвиг.
• «Abro Steel»: рекомендуется для ремонта баков, в которых хранятся жидкости, санитарно-технических бытовых устройств. Гарантирует безупречный уровень герметичности сварки подобных конструкций.
• «Титан»: справляется с любыми нагрузками механического характера, отличается доступной ценой.
• «WURTH Liquid»: оптимален для склеивания металлических деталей.
• «Cold Weld PERMATEX»: широко известный и достаточно-таки востребованный состав для выполнения сварочных работ в домашних условиях.

Холодная сварка чугуна — Сварка различных материалов

Холодная сварка чугуна

В производственных условиях не всегда можно применить подогрев свариваемых деталей по целому ряду причин (большой габарит, возможность коробления изделия и т. д.). В таких случаях используют холодный способ сварки, при котором не исключается возможность появления трещин в результате неравномерного нагрева, наличия участков твердого отбеленного чугуна в шве и околошовной зоне, разной структуры металла шва и основного. Для уменьшения действия отрицательных факторов при холодной сварке чугуна применяют ряд специальных мер, способствующих получению сварного соединения хорошего качества. Для предотвращения образования трещин в металле шва, околошовной зоне и основном металле используют электроды, снижающие отбел металла, а также осуществляют ряд технологических мер, способствующих улучшению свойств металла околошовной зоны.

К технологическим мерам относится уменьшение напряжений, возникающих в результате усадки металла шва, и предупреждение чрезмерного перегрева металла при сварке. Снижение напряжений достигается уменьшением объема металла, наплавляемого за один прием, и проковки металла в горячем состоянии непосредственно после сварки. Чрезмерного перегрева металла можно избежать, применив электроды небольшого диаметра, выполняя сварку на небольших токах и вразброс.

Холодная сварка чугуна может выполняться несколькими методами.

Сварка с применением шпилек. Для восстановления ответственных изделий различных габаритов, работающих при значительных нагрузках и не требующих обработки после сварки в месте сварки, в изделие ввертывают шпильки из малоуглеродистой стали, а сварку производят электродами типа Э42, Э42А, Э.50, Э50А на постоянном или переменном токе. Чугун и сталь имеют разную усадку, что приводит к плохому их соединению. Кроме того, наплавленная на чугун сталь обогащается углеродом, становится хрупкой и при остывании в ней образуются трещины. Для устранения этих недостатков и применяют шпильки.

При толщине изделий свыше 6 мм свариваемые кромки разделывают под углом 45°. На подготовленных кромках в шахматном порядке просверливают отверстия, в них нарезают резьбу и ввертывают шпильки (рис. 68). Диаметр шпильки равен 0,2 толщины свариваемой кромки (шпильки диаметром менее 3 мм не ставят), расстояние между шпильками равняется 4—6 иХ диаметра, расстояние от кромки до шпильки—1,5— 2 диаметра шпильки, глубина ввертывания шпильки равна двум диаметрам шпильки, высота шпильки над поверхностью изделия составляет 0,5—1 диаметра шпильки. При толщине свариваемого металла выше Ю мм рекомендуется между шпильками устанавливать анкеры толщиной 6—12 мм из низкоуглеродистой стали (рис. 69). Их .располагают под углом 45° и 90° к сварному шву после заварки участков между шпильками. Приваривать анкеры можно не на всю толщину.

Рис. 68. Подготовка чугунных деталей под сварку со шпильками

Сварка соединений со шпильками начинается с обварки шпилек кольцевыми швами, последующего заполнения участков между обваренными шпильками и только после этого приступают к .заплавке всей разделки. Сварку рекомендуется выполнять участками длиной не более 100—150 мм, стремясь к минимальному количеству наплавленного металла. Для сварки изделий толщиной до 5 мм применяют электроды диаметром 3—4 мм, толщиной 5—10, диаметром 4—5 мм. Сварочный ток для электродов диаметром 3 мм рекомендуется 90—100 А, диаметром 4 и 5 мм — соответственно 130—160 и 180—200 А.

Сварка специальными стальными электродами. Применяют электроды из проволоки Св-08 или Св-08А со специальными покрытиями. Важную роль в покрытии играет ферросилиций, который помогает получить серый чугун. Этот способ используется для изделий несложной формы, работающих при незначительных нагрузках.

Рис. 69. Сварка чугунных деталей с помощью шпилек и анкеров

Сварка чугунными электродами. При холодной сварке применяют чугунные электроды с покрытием, в которое входят графитизирующие элементы, и электроды из аустенитного никелевого чугуна с покрытием из 55% карборунда, 23,7% углекислого бария и 21,3% жидкого стекла. Чугунные электроды изготавливают из круглых литых прутков.

На поверхности прутков не должно быть пор, раковин и других дефектов. Чугунными электродами выполняют сварку только в нижнем положении на постоянном и переменном токе. Для снижения .скорости охлаждения металла и его твердости сварку электродами с графитизирующим покрытием рекомендуется выполнять с возвратно-поступательным движением электрода. Однако полная графитизация металла в этом слу-чае не достигается. Сварка электродами из никелевых чугунов применяется, если требуется последующая механическая обработка. Сварка выполняется в несколько слоев с возвратно-поступательным движением электрода. Каждый слой подвергается легкой проковке. Металл сварного шва, наплавленный электродами из никелевого чугуна, имеет низкую стойкость против обра-зования трещин.

Сварка электродами из цветных металлов и сплавов.

Пля сварки чугуна нашли большое распространение электроды из меди и ее сплавов. Медь позволяет уменьшить общую твердость металла шва и отбел прибегающей зоны. Медные электроды применяют для сварки малогабаритных изделий, работающих при незначительных статических нагрузках. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности и переменном токе. Предпочтение следует отдавать постоянному току. Медный электрод изготавливают из медного стержня диаметром 3—6 мм, на который наворачивается лента или проволока из низкоуглеродистой стали. После этого на стержень наносится меловое покрытие. Вместо ленты или проволоки используют специальное покрытие.

При сварке электродами из монель-металла (25— 30% меди и 60—70% никеля) обеспечивается сравнительно хорошая обрабатываемость наплавленного металла и пониженная стойкость против образования трещин. Электроды состоят из медно-никелевых стержней диаметром 3—6 мм и специального покрытия. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности участками длиной 60—70 мм. Толщина отдельного валика должна быть не менее 3 мм, что исключает вырывание отдельных участков наплавки в процессе механической обработки. В ходе сварки наплавляемые валики подвергают легкой проковке. Сварку электродами из монель-металла применяют и в комбинации с другими электродами, что позволяет получить сварные соединения, удовлетворительные по механической прочности и обрабатываемости.

Сварка комбинированными электродами. В качестве комбинированных применяются железомедные и аусте-нигно-медные электроды. Большое распространение получили железомедные электроды марки ОЗЧ-1, стержень которых выполнен из меди М2 или МЗ, а. в покрытие типа УОНИ-13 вводится до 50% железного порошка. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности в нижнем, вертикальном и ьолупо-юлочном положениях предельно короткой дугой участками длиной 30—60 мм. Каждый участок проковывался сразу же после обрыва дуги, а сварка возобнов-б0яое-я пОсле остывания наплавленного участка до 50— Рекомендуется применять следующий сварочный ток: для электродов диаметром 3, 4 и 5 мм — соответственно 90—110, 120—140 и 160—190 А.

В качестве железомедных электродов используют стержни из низкоуглеродистой стали, на которые электролитическим омеднением наносится слой меди толщиной 0,7—0,9 мм; пучок из низкоуглеродистого электродного стержня с любым покрытием и одного или двух медных стержней, связанный в четырех-пяти местах медной или стальной проволокой; стержень из низкоуглеродистой стали, плотно вставленный в медную трубку, на которую наносится покрытие типа УОНИ-13 с 50% железного порошка.

Образование трещин при сварке железомедными электродами всех видов снижается проковкой наплавленного металла в горячем состоянии, а чрезмерный местный перегрев детали уменьшается сваркой короткими участками вразброс. Железомедные электроды при соблюдении необходимых технологических приемов позволяют получить удовлетворительные результаты даже при сварке изделий сложной конфигурации. Общим их недостатком является неоднородная структура и высокая твердость наплавленного металла.

Аустенитно-медные электроды (АНЧ-1) состоят из стального стержня марки Св-04Х18Н9, медной оболочки и покрытия фтористо-кальциевого типа. По сравнению с железомедными электродами они обеспечивают лучшие обрабатываемость мест сварки, стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин и пор.

—

Существует значительное число способов холодной сварки чугуна. Ручная сварка электродами из цветных металлов на медной основе получила широкое распространение для заварки трещин с обеспечением хороших прочностных показателей свариваемых деталей. Сварку ведут электродами ОЗЧ-2 и СТЧ-3 на постоянном токе прямой полярности в нижнем или наклонном положениях небольшими участками длиной 30—80 мм с очисткой и проковкой каждого валика. Зазоры между кромками при заварке трещин рекомендуется заплав-лять стальными электродами. Возобновляют сварку после охлаждения места сварки до 50—70 °С. Длина дуги у электродов ОЗЧ-2 должна быть предельно короткой. Применяют электроды диаметром 4—7 мм, силу тока соответственно 140—300 А. Сварку электродами со стержнем из сплава на основе никеля используют для устранения мелких дефектов и прежде всего, когда требуется обеспечить обрабатываемость сварного соединения, а также его цвет, аналогичный цвету основного металла. Для сварки используют электроды:

ОЗЧ-З, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1, МНЧ-2 и СТЧ-2. Сварку электродами ОЗЧ-З и МНЧ-2 на постоянном токе обратной полярности производят короткими швами длиной 30—50 мм с проковкой каждого шва и перерывами для охлаждения. При сварке электродами ОЗЧ-З диаметром 2,5—5 мм сварочный ток 60—150 А, а электродами МНЧ-2 диаметром 3—5 мм 90—190 А. При заварке крупных дефектов или наплавке больших объемов металла используют также электроды ОЗЖН-1. Электродами ОЗЧ-З наплавляют первый и последний слой, а промежуточные слои наплавляют поочередно электродами ОЗЖН-1 и ОЗЧ-З. Техника и режимы сварки электродами ОЗЧ-1 и ОЗЖН-1 и электродами ОЗЧ-З аналогична. Эти электроды рекомендуются для наплавки последнего слоя при заполнении разделки электродами ОЗЧ-З. Назначение электродов СТЧ-2 и МНЧ-2 и техника сварки ими аналогичны. Сварку ведут электродами диаметром 3—6 мм, сварочный ток соответственно 85—240 А. Некоторые дефекты, расположенные по краям, а также «бобышки» и платики можно наплавлять полужидкой ванной с принудительным формированием. Используют силу тока в 1,5 раза больше по сравнению с током при послойной сварке. Мелкие дефекты на обрабатываемых поверхностях заваривают электродами с карбидообразующими элементами в покрытии. Наибольшее распространение получили электроды ЦЧ-4. Сварку ведут на минимальном токе электродами диаметром более 4 мм из расчета 23 А на 1 мм диаметра электрода. Ток постоянный, полярность обратная. Кромки рекомендуется облицовывать не более чем в 2 слоя с последующим заполнением объема стальными электродами типа Э42 и Э42А.

Когда не требуется механическая обработка сварных соединений и не оговаривается их прочность, рекомендуется сварка стальными электродами, применяемыми для сварки низкоуглеродистых сталей. Сварку производят отдельными участками на минимальном режиме с перерывами для охлаждения основного металла. Для получения равнопрочного с основным металлом соединения непосредственно по месту работы детали без ее демонтажа в завариваемое место устанавливают стальные шпильки в шахматном порядке. При толщине детали до 20 мм разделка кромок необязательна. При большей толшине угол разделки 90—120°.

Сварку можно производить также электродами ЦЧ-4 или электродами со стержнем на основе никеля. Сварку выполняют участками 40—50 мм с перерывами для охлаждения и минимальной глубиной проплавления.

Сварка без предварительного нагрева изделий из высокопрочного и ковкого чугуна имеет свои особенности — высокопрочный чугун обладает повышенной склонностью к отбеливанию и большой прокаливаемо-стью, а ковкий чугун имеет повышенную графитиза-цию, что затрудняет смачиваемость поверхности при сварке. Сварку можно выполнять до и после термической обработки. До термической обработки изделия сваривают электродами УОНИ-13/45 и УОНИ-13/55, а после термической обработки — электродами со стержнем на основе никеля.

Газовую холодную сварку применяют, когда при нагревании и охлаждении детали могут свободно расширяться и сжиматься, не вызывая значительных остаточных напряжений. Технология холодной и горячей сварки в основном одинакова. Мощность пламени должна быть максимально возможной. Прилегающие к сварному шву участки необходимо прогреть до начала сварки. После окончания сварки горелку медленно отводят в течение 2—3 мин, направляя пламя на участки, прилегающие к сварному шву. Для обеспечения медленного охлаждения заваренный участок или всю деталь засыпают песком или закрывают асбестом.

Читать далее:
Горячая сварка чугуна
Сварка свинца
Сварка никеля и его сплавов
Сварка титана и его сплавов
Сварка меди и ее сплавов
Сварка высоколегированных сталей различных групп
Общие вопросы ручной дуговой сварки покрытыми и вольфрамовыми электродами
Общие вопросы сварки высоколегированных сталей
Cварка среднелегированных сталей
Cварка низколегированных сталей

Сварка чугуна в домашних условиях: холодная и горячая технологии

Часто соединение металлов проводится c применением сварочного оборудования. Сварка может проходить в домашних условиях, для чего достаточно соблюдать рекомендации профессионалов. Сварка чугуна в сравнении с другими металлами проходит намного сложнее, что связано с особыми свойствами материала. Нередко сварка чугуна в домашних условиях приводит к образованию низкокачественного сварного шва. Термическая обработка становится причиной повышения хрупкости металла, в месте сварки могут появиться трещины и другие дефекты. Рассмотрим все особенности данного процесса подробнее.

Сварка чугуна

Особенности сварки чугуна

Чугун характеризуется большой концентрацией углерода в составе (от 2 до 6%), что определяет повышенную хрупкость. Кроме этого, в составе есть довольно большое количество вредных примесей, к примеру, фосфор, сера и марганец. В последнее время проводится и легирование чугуна: добавляются хром, никель, молибден и так далее.

Рассматривая свариваемость чугуна, следует учитывать, что во многом этот показатель зависит от химического состава металла. От вида используемых примесей зависит то, какими именно свойствами будет обладать чугун.

Низкая стоимость материала, простота в производстве и его высокая обрабатываемость определяют особенности сварки чугуна. Рассматривая особенности проведения сварки, отметим нижеприведенные моменты:

1. Плохая степень свариваемости связана с необычной структурой рассматриваемого материала.
2. Выделяют металл с тонкодисперсным изломом. Он обладает повышенной свариваемостью.
3. Промышленный чугун практически не поддается сварке, что также можно связать с особенностями структуры материала.

Сварной шов у чугунного изделия

Получаемые детали из чугуна могут обладать высокой хрупкостью. При проведении сварки следует учитывать следующие особенности процесса:

1. Чугун обладает повышенной текучестью при нагреве, поэтому сварку рекомендуют проводить в нижнем положении.
2. Из-за высокой концентрации углерода при его нагреве и выгорании образуются поры. Именно поэтому получаемый шов обладает высокой хрупкостью.
3. Сниженная пластичность становится причиной возникновения внутренних напряжений. Они приводят к появлению большого количества трещин, в результате чего соединение не обладает требующейся прочностью.
4. В расплавленном состоянии металл начинает окисляться. Получаемая окись имеет более высокую температуру плавления, чем обрабатываемый материал.

При ручной дуговой сварке довольно часто образуются дефекты в виде трещин. Перед работой с рассматриваемым материалом подробно изучается его состав и структура.

Повысить качество получаемого шва можно при:

1. исключении вероятности перегрева чугуна на момент сварки;
2. снижении вероятности возникновения напряжений, приводящих к структурной деформации.

Существует довольно большое количество методов сварки рассматриваемого металла, каждый обладает своими определенными достоинствами и недостатками.

Способы сварки

Рассматривая способы сварки чугуна, отметим, что для этого может использоваться самое различное оборудование. Большое распространение получила электросварка полуавтоматом в среде углекислого газа.

Провести классификацию проводимой работы можно следующим образом:

1. Сварка при изготовлении.
2. Соединение металла при проведении ремонта или восстановления изделия.
3. Сварка при сборке чугунных изделий.

Сварка чугуна аргоном

Технология сварки чугуна аргоном также в последнее время распространена. Сварка чугуна аргоном применяется для восстановления стальных шпилек или выполнения другой подобной работы.

Холодный способ

Сварка чугуна электродом в домашних условиях может проводиться для соединения различных деталей. В качестве электрода применяется ОЗЧ-2 с медным стержнем. В продаже встречаются и другие варианты исполнения электродов, которые на сегодняшний день считаются дефицитными из-за сложностей, возникающих при их изготовлении.

Холодная сварка чугуна

Технология холодной сварки чугуна характеризуется следующим образом:

1. Обработанный подобным образом металл обладает лучшей обрабатываемостью резанием.
2. Рассматриваемые электроды обладают высокой стоимостью, являются дефицитным материалом.
3. В быту может использоваться электрод медно-стального типа.

Холодная сварка чугуна электродами проводится при низком токе, так как нагрев металла может ухудшить качество получаемого шва. Кроме этого, работа должна проводится с периодическими перерывами, так как требуется время для охлаждения металла.

Изготовить электроды можно самостоятельно. К особенностям процесса их изготовления можно отнести нижеприведенные моменты:

1. В качестве основы могут использоваться медная проволока.
2. Стержень очищается от загрязнений органическим растворителем.
3. Покрытие представлено сочетанием крошки с железных электродов, а также порошка из мелких железных опилок.
4. Полученная смесь соединяется с водянистым стеклом.
5. Покрывается стержень слоем толщиной не менее 2-х миллиметров.
6. Сушка проводится на открытом воздухе, после чего проводится запекание нанесенного состава. Для нагрева среды может использоваться обычная духовка, так как температура запекания относительно невысокая.

При применении самодельных электродов создается недлинная дуга, а также неизменный ток. Не стоит забывать о том, что следует оставлять металл для его остывания. Рекомендуемая температура составляет 50 градусов Цельсия. Для обеспечения высокого качества получаемого шва следует его накладывать маленькими частями, длина которых составляет 30-50 миллиметров. За счет этого исключается вероятность появления трещин.

Горячий способ

Горячая сварка чугуна намного сложнее холодной технологии. Несмотря на возникающие трудности, ее в последнее время применяют крайне часто, так как подобный метод позволяет избежать трещин в переходных областях шва. Рекомендуется проводить равномерный нагрев металла, что и позволяет избежать появления разломов и трещин.

Горячая сварка чугуна

К особенностям подобной технологии можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Перед нагревом материала следует закрепить в подготовленном каркасе. За счет этого снижается вероятность возникновения напряжений. Именно напряжение приводит к появлению трещин.
2. Обязательно следует использовать жесткий каркас в том случае, если проводится локальный нагрев рассматриваемого материла.
3. В большинстве случаев нагрев проводится при помощи индуктора с использованием токов промышленной частоты. Кроме этого, могут применяться пламенные горелки и паяльные лампы, горны.
4. Для заварки сквозных трещин применяются графитовые формы. При их изготовлении принято применять графитовые пластинки, которые соединяются с формовочной смесью.
5. Перед проведение сварочных работ следует подготовить место шва. Подготовка предусматривает удаление пыли и грязи, которые могут стать причиной ухудшения качества получаемого шва.

Также выделяют несколько рекомендаций, связанных с особенностями рассматриваемой технологии:

1. Нужно контролировать объем расплавленного материала во время проведения работы. Для этого во время сварки расплавленный состав смешивается с концом присадочного стержня или электрода.
2. Охлаждение следует проводить равномерно. Для того чтобы исключить слишком быстрое остывание металла заготовка засыпается древесным углем или горячим песком. Как показывает практика, на остывание небольших деталей уходит от 3 до 40 часов, более крупные могут остывать в течение 5-ти суток.
3. На момент нагрева металл может окисляться. За счет этого существенно повышается температура плавления, что усложняет процесс сварки. Для исключения вероятности окисления металла применяются флюсы на борной основе.

Газовая сварка чугуна имеет довольно большое количество особенностей, которые определяют популярность технологии. К особенностям этой технологии отнесем нижеприведенные моменты:

1. Газовая сварка позволяет получить качественное соединение. Для этого можно использовать горелку, которая работает на различном типе горючего.
2. Подобная технология позволяет провести восстановление деталей. Примером назовем случай, когда к изделию нужно присоединить поврежденную часть.
3. При применении подобной технологии можно провести более равномерный нагрев заготовки. За счет этого получаемый шов будет качественным также менее хрупким.

Эта информация определяет то, что при применении технологии ручной дуговой сварки газом проводится нагрев обрабатываемой поверхности. В качестве присадочного материала применяются литые чугунные прутья.

Высокой эффективностью обладает технология газовой сварки с применением прутьев из латуни. У этого сплава температура плавления намного ниже, чем у обрабатываемого чугуна.

К особенностям технологии отнесем следующие моменты:

1. Процедура предусматривает применение различного флюса, который не позволяет образоваться окиси.
2. Кромки обрабатываемых трещин следует нагреть до температуры около 900 градусов Цельсия, после чего поверхность покрывается флюсом.
3. Следующий шаг заключается в обработке краев латунью.

Вся приведенная выше информация определяет то, что сварка чугуна затруднена. Лишь только соблюдение всех рекомендаций позволяет получить качественное соединение, которое прослужит дольше.

В заключение отметим, что для проведения сварки следует выбирать менее тугоплавкий чугун. Примером можно назвать ковкий чугун, который менее восприимчив к образованию внутренних дефектов.

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна

Чугун это сплав железа с углеродом, который характеризуется низкой пластичностью, низкой прочностью, низкой твердостью и является весьма хрупким материалом. Однако он обладает хорошими технологическими свойствами и часто используется для изготовления различных корпусных деталей. В зависимости от состава и количества легирующих элементов и способа термообработки различают серый чугун, белый чугун, легированный чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом.

Успешная сварка чугуна, главным образом, зависит от влияния следующих факторов, воздействие которых следует ограничивать: напряжений, возникающих при охлаждении; сложной формы свариваемой детали; упрочнения в зоне термического влияния; восстановления углерода из основного металла; пропитки чугуна маслом.

В последнее время большее распространение получила, так называемая, холодная дуговая сварка чугуна, которая осуществляется при комнатной температуре. Сварка ведётся с использованием электродов на никелевой или железно-никелевой основе, среди которых широкой популярностью пользуются электроды производства шведской фирмы ESAB марок ОК 92.18 и ОК 92.58.

При выполнении холодной сварки чугуна часто используют технику армирования кромок. Это значит, что на одну или обе поверхности кромок свариваемых деталей наплавляют поверхностное покрытие перед заполнением всей разделки. Это позволяет устранить метал- лургические и механические проблемы, возникающие при сварке чугуна. Сварку с плакированием кромок используют, прежде всего, при многопроходной сварке, сварке чугуна с другими металлами и восстановлении больших поверхностных дефектов.

Ремонтируемое чугунное изделие очень часто бывает пропитано маслом. Растворителями это масло не убирается, т.к. оно впитывается в графит. Выжечь масло можно нагревом изделия до температуры ~500°С, что не всегда возможно. Решением данной проблемы может служить разделка стыка под сварку электродом для строжки ОК 21.03, который создает наиболее оптимальную для чугуна форму разделки с одной стороны, а с другой выжигает из свариваемых кромок масло.

При холодной сварке чугуна не следует использовать интенсивный нагрев и форсированные режимы сварки. При этом зона термического влияния будет узкой, а напряжения, возникающие при охлаждении, будут невысокие. Чрезвычайно важно при холодной сварке выполнять следующие рекомендации:

• сварку необходимо выполнять короткими продольными швами длиной 20-30 мм;
• использовать разделочные электроды для подготовки кромок;
• сварку вести на низких сварочных токах;
• сварку проводить на постоянном токе прямой полярности (минус на электроде), что позволит снизить перемешивание основного металла, это бывает особенно необходимо при сварке серого чугуна электродами их чистого никеля;
• температура детали в процессе сварки не должна превышать 100С;
• применять обратноступенчатый способ наложения швов;
• проковывать поверхность шва сразу после его наложения.

Электроды OK 92.18 используются для сварки чугунов всех типов. Металл шва получается пластичным и очень легко поддается механической обработке. Рекомендуется для исправления поверхностных дефектов, сварки и там, где сварные швы должны иметь твердость около 150 НВ. Сварка должна выполняться не более чем за два прохода. Часто для заполнения разделки многопроходных швов используются электроды OK 92.58, а электроды OK 92.18 применяются для нанесения армирующих слоев металла.

Электроды OK 92.58 также используются для холодной сварки всех типов чугуна, в особенности для сварки чугуна с шаровидным графитом, обладающим высокой прочностью. Они рекомендуются для выполнения сварки швов, твердость которых должна быть не более 250 НВ.

За более полной информацией о сварке чугуна и электродах шведской фирмы ESAB Вы можете обратиться к специалистам ООО «Сварочная техника».