Чугун представляет собой особый сплав железа и углерода. Наличие в составе не менее 2% углерода от общего объема материал, обуславливает его особые свойства.

Особенности материала

Среди главных особенностей материала, которые необходимо знать перед проведением сварочных работ, можно выделить следующие:

  • Достаточно низкая температура плавления, из-за чего он быстро остывает (то есть переходит из жидкого агрегатного состояния в твердое).
  • Быстрое остывание материала сопровождается образованием пор, которые являются следствием активного газообразования в сварочной ванне во время сварочных работ и в момент кристаллизации металла.
  • Ускоренное охлаждение является причиной образования в зоне около сварочного шва, так называемого цементита (особой отбеленной прослойки). Образование этой прослойки может помешать в последующей механической обработке металла.

При неравномерном охлаждении и нагреве во время сварочных работ могут возникать трещины.

Необходимость использования подформовки вызвано высокой текучестью металла.

Kak varit chugun

Разновидности сварки

Основных разновидностей сварки, которые применяются для заваривания чугуна, выделяют несколько:

  • Газовая.
  • Термитная.
  • Литейная
  • Электрошлаковая.
  • Дуговая.
  • Пайка.

Температурный режим, при котором проводятся сварочные работы, позволяет делить методы сварки на холодные и горячие.

Метод холодной сварки

Данный вид сварки применяют чаще всего. Его популярность обоснована отсутствием необходимости проводить сложные подготовительные работы.

Подготовительные работы перед сваркой холодным методом могут быть следующие:

  • Зачистка.
  • Фрезерование.
  • Сверление.
  • И другие работы, основной целью которых является получение чистой поверхности металла.

Дефекты, обнаруженные на поверхности металла и нуждающиеся в заваривании, могут быть вырублены как поодиночке, так и все вместе. В этом случае все зависит от удаленности дефектов друг от друга.

Холодная сварка осуществляется при помощи следующих видов электродов:

  • Медно-железные.
  • Медно-никелевые.
  • Никелевые.
  • Железно-никелевые.
  • Стальные.

Электроды, содержащие в своем составе медь, позволяют получить швы с наплавлением металла, который впоследствии может хорошо поддаваться механической обработке. Укладка сварочных валиков при этом может быть как однослойной, так и многослойной.

Сварка при помощи стальных электродов осуществляется немного сложнее. Дефектные места упрочняются специальными шпильками, которые вставляются в сам металл, а затем обвариваются. Подобный метод используют для устранения дефектов в тяжелых и массивных чугунных изделиях, которые должны выдерживать большую нагрузку. Большое количество углерода в металле сварочного шва способствует повышению его твердости.

Основных способа снизить твердость сварочного шва в этом случае может быть два:

  • Уменьшение содержания углерода в силу незначительного уменьшения глубины, на которую проплавляется основной металл. Другой вариант – металл основы покрывается слоем окислительного флюса. Этот флюс содержит до 30% окалины, которая выполняет функцию углеродного окислителя.
  • Получение структуры материала сварочного шва, максимально близкой к структуре, которую имеет серый чугун. Структура эта достигается при помощи нанесения на стержень электрода из стали графитизирующего покрытия. Это же покрытие включает в себя графит и ферросилиций в равных частях.

Метод сварки стальными электродами применяется в основном для ремонта чугунных изделий, не выполняющих никакой серьезной функции и не нуждающихся в дополнительной обработке по окончанию сварочных работ.

Использование медно-стальных электродов целесообразно при необходимости заварки небольших дефектов. Изделия, для ремонта которых применяют данный вид сварки, используются в промышленности под давлением. Отличительной чертой материала сварочного шва является то, что после остывания материал легко обрабатывается.

Чугунные поверхности, на которых недопустимо образование местного повышения твердости, завариваются при помощи медно-никелевых электродов.

Отливки, изготовленные из серого или же чугуна с повышенной прочностью, завариваются при помощи железно-никелевых электродов.

Сварка при помощи никелевых электродов осуществляется в тех случаях, когда нужно исправить небольшие дефекты на поверхности ответственных изделий.

Для заварки дефектов, полученных при литье, а также для проведения ремонтных работ используется дуговая сварка с применением чугунных электродов, покрытых слоем токопроводящего вещества. Сварочные работы в этом случае проводятся помощи постоянного тока прямой полярности.

Газовая сварка для изделий из чугуна используется довольно редко. Используется она в основном для следующих видов ремонтных работ:

  • Заварка раковин, используемых для литья.
  • Наплавка на поверхности, подвергшиеся достаточно сильному износу.
  • Устранение различного рода внешних дефектов.

Наиболее эффективный результат дает использование для сварки чугуна газовой смеси ацетилена и кислорода. Сама сварка в этом случае применяется с подогревом. Нагреву подлежит как все изделие целиком, так и отдельные его части.

Метод горячей сварки

Технология горячей сварки предполагает наличие следующих технических моментов:

Предварительная обработка материала. Подготовительные работы включают в себя тщательную очистку металла, а также:

  • Раздел кромок свариваемых элементов.
  • Формовка элементов, подлежащих свариванию.
  • Подогрев элементов.
  • Непосредственно сами работы по свариванию деталей.
  • Медленное охлаждение металла.

Механизированные способы варки чугуна

Сварка предполагает устранение не только поверхностных дефектов, но также устранение различного рода дефектов по краям детали и сквозных трещин. Процесс устранения дефектов проходит с помощью специальных грифельных форм, которые не позволяют расплавленному металлу вытекать из сварочной ванны. Эти формы представляют собой графитные пластинки, которые соединеняются друг с другом специальной массой, в ее основе – жидкое стекло и кварцевый песок.

Дуговая сварка проводится при помощи чугунного электрода и специальных литых стержней. Диаметр этих стержней колеблется от 8 до 12 мм, покрываются они особым графитизирующим покрытием. В состав этого покрытия входят следующие компоненты:

  • Ферросилиций.
  • Графит.
  • Термит.
  • Мрамор.
  • Алюминиевый порошок.
  • Стекло в жидком виде.
  • Титановая руда.

Все отливки и детали из чугуна равномерно нагреваются в специальных печах. Это делается для того, чтобы после сварочных работ изделие остывало так же равномерно. Несоблюдение этого пункта технологического процесса может привести к образованию трещин в изделии.

Горячая сварка чугунных изделий происходит при помощи постоянного тока с использованием обратной полярности. Сила сварочного тока при этом достаточно велика. Эта величина напрямую зависит от толщины завариваемого дефекта и диаметра электрода. Соответственно, чем больше толщина изделия и сечение электрода, тем больше должно быть значение силы сварочного тока. Перерывов в процессе сварочных работ не должно быть до самого конца заварки.

Дуговая сварка также может осуществляться при помощи электродов с угольными или же графитовыми стержнями. Роль присадочного материала выполняют чугунные прутки. Защита так называемой сварочной ванны обеспечивает специальный флюс. Этот флюс состоит из технической буры, предварительно обезвоженной и прокаленной до достаточно высокой температуры. Также помимо буры в состав флюса может входить азотнокислый натрий и сода.

Процесс сварки требует, чтобы в сварочной ванне всегда находилось достаточный объем расплавленного металла, который нужно хорошо перемешивать. После завершения работ свариваемые части необходимо засыпать сухим песком либо же древесным углем.

Сварка чугуна механическим способом

Электрошлаковая сварка для чугунных изделий применяется достаточно редко. Подобный тип сварки дает достаточно хорошие результаты. Роль электродов в этом случае играют специальные пластины из чугуна.

Главными особенностями данного вида сварки можно выделить следующие:

  • Необходимость правильного выбора электродов.
  • Применение фторидных флюсов, отличающихся отсутствием окислительных процессов и забирающих излишки серы.
  • Необходимость в замедленном остывании как самого шва, так и всей околошовной зоны.
  • Соблюдение всех этих условий обеспечивает возможность получения качественного сварного шва без каких-либо дефектов, таких как поры, трещины или отбеленные участки.

Сварка чугуна в среде инертных газов

Особой популярностью пользуется сварка чугуна в среде углекислого газа. Такой метод сварки позволяет получить достаточно качественный шов, позволяя при этом избежать глубокой проварки основной части металла.

Показатели сварных изделий зависят от нескольких моментов. Основными можно назвать следующие:

  • Техника сварки, используемой для проведения непосредственно самих сварочных работ.
  • Режим сварки.
  • Размер самых изделий, которые нуждаются в проведении ремонтных работ.
  • Состав проволоки, используемой в качестве электрода.

Правильный подбор режима сварки, а также приемов, используемых для проведения работ, позволяют получить металл сварного шва с необходимыми эксплуатационными характеристиками.

Достаточно часто возникает вопрос: можно ли обваривать чугун при помощи полуавтоматических сварочных аппаратов? Да, в домашних условиях можно использовать подобный тип оборудования. Сварка с использованием порошковой проволоки в этом случае дает вполне приемлемые результаты.

Похожие статьи