Чугунные изделия присутствуют во многих отраслях большой промышленности и строительства. Даже в быту у многих встречается этот металл – батареи, плиты, трубы и пр.
У тех, кто сталкивается со сваркой чугуна впервые, возникает ряд закономерных вопросов – насколько сложный технологический процесс?
Какие особенности и нюансы существуют? Как правильно осуществить сварку? Мы постараемся ответить на эти и ряд других вопросов.
Однако хотим сразу предупредить, что сварка чугуна требует определенных навыков и при полном отсутствии опыта за нее лучше не браться.
Общие сведения о чугуне
Чугун – сплав железа с углеродом (2-6%) и другими примесями. Последние используются для придания материалу нужных характеристик.
Например, легирующие частицы (хром, никель, титан и пр.) улучшают антикоррозионную защиту сплава и повышают жаропрочность.
Например, в сером чугуне присутствует пластинчатый графит, а для высокопрочного сплава добавляют шаровидный материал. В зависимости от состава чугун может обладать теми или иными особенностями, которые, в свою очередь, влияют на выбор подходящего технологического процесса сварки.
Если сравнивать чугун с другими металлами (например, со сталью либо кованым железом), можно отметить ряд отличий:
- более высокое содержание углерода;
- на порядок выше литейные качества;
- низкий уровень пластичности, из-за чего практически не поддается ковке;
- ниже рыночная стоимость.
Чугун известен своей хрупкостью. Связано это с химическими особенностями сплава – атомы железа и углерода имеют слишком слабые связи между собой.
В результате изделия из чугуна прекрасно справляются с износом и вибрацией, то для интенсивных нагрузок он совершенно непригоден.
При длительном взаимодействии с водой чугун антикоррозионную защиту и начинает разрушаться. Если металл погружен в кислотно-щелочной состав, таких проблем не возникнет.
Еще одна важная особенность сплава – он способен длительное время сохранять высокую температуру. Благодаря этому его длительное время использовали для изготовления батарей и системы отопления.
Область применения
Чугун нашел широкое применение в самых разных сферах. В быту его можно найти на кухне (сковороды, казанки), в гараже (детали для машин, тормозные колодки) и на участке (ограждения, скульптуры).
Для городских коммуникаций из чугуна изготавливают канализационные трубы, люки, плиты для фундамента.
С момента открытия сплава в промышленности появилось много новых современных материалов, которые частично вытеснили чугун с рынка. Однако в отдельных областях большой промышленности и строительства он остался незаменим.
Подготовительные работы
Все детали перед началом сварки необходимо предварительно подготовить. Чугунные изделия не являются исключением.
На этом этапе важно провести две процедуры: проверить поверхность на отсутствие повреждений (и при необходимости их устранить), а также выполнить очистку.
Для начала определите все трещины на поверхности и сделайте по краям сквозные отверстия. Проще всего для этого воспользоваться сверлом, но подойдет также зубило либо шабером.
Главное при этом – закруглить края трещины. Если повреждение сквозное, обработать его необходимо также с двух сторон. Если на небольшом участке несколько трещин, расположенных близко друг от друга, рекомендуем полностью вырезать это место.
После этого поставьте заплатку. Очистка предполагает полное устранение с поверхности заготовок следов грязи, окалины, ржавчины и прочих посторонних веществ. Инструмент выбирайте в зависимости от степени загрязнения.
Если поверхность относительно чистая, пройдитесь по ней металлической щеткой, чтобы смести пыль и мусор. При более сложных загрязнениях поможет наждачная бумага или растворитель.
Если ручным инструментом очистить чугун не выходит, используйте болгарку, газовую горелку либо пескоструйную машину. Результат считается удовлетворительным, когда поверхность становится гладкой и блестящей.
Как сварить чугун
После того как поверхность очищена и подготовлена, переходим непосредственно к сварке. К счастью, существует несколько способов соединения. Вы можете выбрать наиболее удобный для себя.
- Газовая сварка. Используется преимущественно в тех случаях, когда необходимо исправить дефекты литья. Для работы необходим баллон с газом (в приоритете ацетилен или пропан-бутан) и газовая горелка (можно даже несколько). Выбирая присадочную проволоку, отдавайте предпочтение тем маркам, в составе которых имеется максимальное количество кремния.
- Ручная дуговая сварка. Технология предполагает предварительный нагрев заготовки до температуры 650 градусов Цельсия. Только после этого переходим непосредственно к сварке. Таким образом, шов получится более прочным и равномерным.
- Сварка в среде защитных газов. Как и при использовании ручного инструмента необходим предварительный прогрев поверхности. Во время сварки в область соединения подают защитный газ (преимущественно аргон). Рекомендуем ограничить область сварки с помощью графитовых пластин. В этом случае жидкий металл не выйдет за пределы сварной ванночки.
- Электрошлаковая сварка. Для работы потребуются фторидные флюсы и пластинчатые электроды. С помощью газовой горелки выполняем предварительный нагрев чугуна. Можно также использовать неплавящийся электрод.
- Термитная сварка. Соединение происходит при помощи термитов. Для работы их необходимо нагреть до температуры не менее 1300 градусов Цельсия.
Помните, что от выбора электрода зависит и установление полярности сварки. Если у вас под рукой только марка МНЧ-2, устанавливайте прямую полярность. Для других электродов, как правило, предполагает обратная полярность.
Горячая сварка чугуна
Все методы, которые подразумевают предварительный нагрев рабочей поверхности, относятся к горячей сварке. Она гарантирует более качественное и надежное соединение.
Для работы рекомендуем использовать электроды марок ПЧЗ либо ОМЧ-1. После проведения очистки чугунные заготовки укладывают в опоки. Это специальные ящики для формирования ровного соединения.
Далее переходим к нагреву деталей. Делать это рекомендуется в 2 этапа.
- Первый, так называемая просушка, предполагает повышение до 120 градусов Цельсия.
- На втором этапе доводим температуру уже до 650 градусов Цельсия. После этого сразу переходим к сварке.
Для получения качественных швов рекомендуем разбить общую площадь сварки на участки не более 55 см2. Проходим первый участок, даем ему время остыть и затвердеть и только потом приступаем к работе над следующим швом.
Холодная сварка чугуна
В домашних условиях осуществить предварительный нагрев чугуна до температуры 600-700 градусов Цельсия весьма проблематично. Особенно если речь идет о крупногабаритных деталях.
В этом случае работы осуществляются методом холодной сварки при помощи специальных электродов, для изготовления которых используется сталь, цветные металлы либо аустенитный чугун.
При сварке чугунных деталей холодным методом используются также стальные шпильки. Они помогают сделать шов цельным и избежать отслоения в дальнейшем. Диаметр шпильки выбирается в соответствии с толщиной металла (но не более 16 мм).
Аргоновая сварка
Сварка в среде защитных газов – один из наиболее популярных сегодня методов. При использовании аргона он идеально подходит и для работы с чугуном.
В зависимости от температуры нагрева различают 3 способа сварки: холодный, полу горячий (до 400 градусов Цельсия) и горячий (до 600 градусов Цельсия). Впрочем, холодная сварка аргоном используется только в тех случаях, когда необходим шов без содержания железоуглеродистого сплава.
Перед тем как приступать к сварке, необходимо настроить инструмент. Главное при этом правильно выбрать силу тока. Как правило, она составляет 40-80 А и подбирается в соответствии с толщиной заготовки.
Горелку можете держать так, как вам удобно – за присадочным прутком либо перед ним. Для качества соединения это роли не играет.
Перед сваркой прогрейте присадочный стержень. Пока он горячий, начинайте формирование шва. Стержень при этом доставать из сварной ванночки до окончания процедуры не нужно.
Вместо этого периодически помешивайте им расплавленный металл. Таким образом, шов получится однородным, без пузырьков газа.
Чтобы соединение было более прочным, дайте ему остыть самостоятельно, не прибегая к внешнему воздействию.
Ремонт чугунных батарей
Как мы уже говорили, чугун активно использовался для изготовления батарей. Такие конструкции долго сохраняют тепло, что и способствовало их популярности.
Однако при транспортировке или замене тяжелую конструкцию легко уронить или задеть. Так как чугун – хрупкий металл, возникают трещины.
При наличии у вас инвертора и опыта сварки чугунных деталей залатать прорехи можно дома, не прибегая к помощи специалиста. Если поврежденную конструкцию нельзя вращать, сварку проводят с отрывом.
Шов формируется в два этапа. После каждого место соединения очищается от окалин и наплывов. Только после этого продолжают сварку.
В этом случае шов получит необходимые показатели прочности и надежности. Также важно следить, чтобы сварная ванночка была без пустот и подрезов.
Сварка чугуна и стали
Соединение чугуна со сталью применяется крайне редко, так как материалы имеют разное процентное соотношение углерода. Из-за этого сложно сделать качественный и прочный шов (особенно при добавлении крупных гранул углерода).
Если детали толстые, соединение происходит слоями. Прежде чем накладывать следующий слой, необходимо с помощью молотка уплотнить предыдущий наплыв.
Сварка нержавейки и чугуна с применением нагрева предполагает периодическое охлаждение зоны наплавки. Делать это необходимо естественным путем, чтобы избежать деформаций.
Советы начинающим сварщикам
- Сварка чугуна происходит исключительно в нижнем положении.
- При использовании низкоуглеродистых электродов толщина наплавленного металла должна быть не меньше половины толщины заготовки.
- Первый шов при использовании полуавтомата для сварки должен быть линейным. Начиная со второго, можете добавлять поперечные движения.
- Аргоновая сварка чугуна со сталью предполагает использование вольфрамовых электродов и никелевой проволоки с добавлением флюса (обмазку перед сваркой необходимо убрать).
- При сварке деталей с большими толщинами предварительно разделайте кромки. При срезании фаски соблюдайте угол 45 градусов.
- Чтобы обеспечить равномерное остывание сварного шва, засыпьте его песком либо золой. Также можно ограничить доступа кислорода, накрыв изделие плотным полотном.
