Сварка чугуна полуавтоматом: особенности и технология процесса

Чугун представляет интерес и для строительной сферы, и для многих направлений производства. Его уникальная комбинация технико-физических свойств позволяет изготавливать износостойкие мелкие детали и ответственные монолитные конструкции для компоновки инженерных сооружений. Но в каждом случае требуется та или иная форма обработки данного сплава. Наиболее доступным и современным методом можно назвать сварку чугуна полуавтоматом, которая сама по себе предоставляет несколько вариантов термического воздействия на заготовку.

Особенности сварки чугунных сплавов

Это не самый удобный металл с точки зрения доступности к термическому расплаву. Сложность работы с чугуном обуславливается следующими его характеристиками:

• Низкая температура плавления. Электрическая дуга от сварочного аппарата способствует выделению тепловой энергии высокой плотности, в результате чего металл в зоне сварки перегревается. Заготовка может деформироваться даже в местах, которые не предназначались для обработки, а также происходит перекаливание примесей (кремния и марганца).
• Риски образования пористой структуры. Негативное влияние кислорода на структуру расплавленного металла обуславливает возможности образования разного рода дефектов. Поэтому используются специальные газовые среды, защищающие заготовку от кислорода. В частности, практикуется сварка чугуна полуавтоматом в среде углекислого газа как наиболее приемлемого с точки зрения химических реакций в рабочей зоне. Но даже этого недостаточно для минимизации рисков образования брака после сварки. Специалисты рекомендуют в качестве дополнительного условия получения качественного шва использовать проволоку с флюсом, который дополнительно снижает воздействия атмосферного воздуха и стабилизирует горение дуги.
• Текучесть расплава. Под высокими температурами с эффектом плавления чугун быстро переходит в жидкое состояние, что обуславливает еще один спектр сложностей. Как правило, текучесть становится проблемой в операциях с тонколистными заготовками, когда возникают риски сквозного плавления с полной деформацией элемента. Решается эта проблема использованием графитовых подкладок, сохраняющих форму заготовки.

Основы полуавтоматической сварки

Главным отличием сварки полуавтоматами (инверторами) является механизация подачи расходного материала – электрода или проволоки. Для этого может применяться специальный подающий агрегат. Также в ходе работы задействуется баллон с газом, редуктор и горелка. Операции с чугуном желательно выполнять в одном из следующих режимов – MIG/MAG или TIG. Реже применяется ручной метод обработки MMA, который характеризуется высоким качеством расплава. На мощных инверторах технология сварки чугуна полуавтоматом позволяет соединять детали общей толщиной до 10 см. Однако толстые заготовки могут накладывать высокую ответственность на самого исполнителя. Особенно это касается начального этапа розжига дуги, когда необходимо поддержать стабильность факела и в то же время не дать электроду прилипнуть к поверхности заготовки.

Сварка холодным способом

Технология сварки без применения средств предварительного нагрева заготовки. С точки зрения организации, это самый удобный метод, но в плане качества результата он проигрывает технике формирования горячего расплава. Как правило, холодная сварка чугуна полуавтоматом выполняется электродами, покрытие которых наделяет шов дополнительными физико-химическими свойствами, как и флюс. Обычно используют электроды с составами меди, железа и никеля. Такое покрытие под термическим воздействием формирует защищенную от углеродистых вкраплений структуру, что повышает качество соединения. Использовать метод холодной сварки рекомендуется в работе с большими строительными конструкциями.

Сварка горячим способом

В домашних условиях реализовать этот метод едва ли получится, так как предварительный нагрев требует достижения температур порядка 400-600 °С. К слову, в промышленности для таких целей используют индукционные печи. Работа с нагретыми изделиями во многом технически облегчается, но главная задача такой подготовки сводится к улучшению качества сварки. Твердотельные и в то же время хрупкие сплавы могут проявлять структурную чувствительность к повышенным температурным воздействиям, поэтому на первый план выходят такие параметры, как точность направления факела и корректность связки электрода и заготовки. Горячая сварка чугуна и стали полуавтоматом позволяет соединять элементы с чистым швом и минимальным содержанием дефектных участков. После завершения процесса заготовки медленно охлаждаются. Выдержка до нескольких суток требуется, чтобы в зоне соединения не возникло трещин.

Подготовка к рабочим операциям

Независимо от применяемого метода и оборудования для сварки, чугунная заготовка требует специальной подготовки. Ее поверхности необходимо очистить от грязи, масляных пятен и по возможности удалить окалину со следами коррозии. Далее зубилом или углошлифовальной машиной следует по всей длине расширить кромки. Если планируется сваркой выполнять ремонт трещин, то изначально производится и рассверление отверстий в местах образования дефектов. По созданным углублениям будет проще выполнить качественную сварку чугуна полуавтоматом с оптимальным проникновением в зону формирования трещины. Заготовки толщиной более 5 мм подвергаются токарной обработке с целью получения угловых 50-60-градусных фасок по краям. Тонкие же детали, как выше отмечалось, варятся с применением графитовых подкладок, исключающих риск сквозного прожига.

Выбор проволоки для сварки

Полуавтомат обычно предполагает использование проволоки. Если электрод скорее применяется как средство модификации структуры шва, то проволока в случае с чугунной обработкой выполняет функцию защиты. Сегодня для этого металла выпускают специальные виды проволоки – например, из стального сплава с маркировкой ПП АНЧ-1 (для холодного метода). Если же планируется наделять структуру и особыми свойствами, то подойдет порошковая проволока. Специалисты, в частности, хвалят комбинированные варианты состава на основе кремния, меди и никеля. По-прежнему актуальна и сварка чугуна полуавтоматом с обычной проволокой из алюминия толщиной порядка 1 мм. С таким расходником можно обслуживать профильные чугунные элементы, а также крупные металлоконструкции при постоянном токе.

Что учесть в организации защитной среды?

Следует предусмотреть два аспекта. Во-первых, это оборудование, которое обеспечит подачу газа к горелке. Во-вторых, непосредственно тип и свойства газа. Для технической организации потребуется баллон с соответствующим наполнением и монтажно-соединительная арматура с соплом, редуктором и прочей необходимой оснасткой. Что касается второго аспекта, сбалансированная сварка чугуна полуавтоматом в углекислой среде является наиболее распространенным методом. Углекислый газ как таковой является самодостаточным и обеспечивает нужную защиту для сварки. Другое дело, что он не всегда гарантирует устойчивость дуги и при высокоточных работах проявляет себя не лучшим образом. Альтернативным вариантом выступит аргоновая или углекислотно-аргоновая смесь, которая открывает больше возможностей для получения модифицированных легированных сплавов.

Процесс сварки чугуна полуавтоматом

Начинается работа с розжига дуги. Наиболее комфортный вариант выполнения этой операции предлагается в инверторах с функцией пьезорозжига и последующим контролем факела по технологиям Arc Force и Hot Start. Держатель необходимо вести под 60-градусным углом относительно рабочей поверхности. Шов накладывают в несколько подходов – слоями. Финальные пласты укладываются кончиком проволоки поперек. Завершается мероприятие удалением шлака и корректировкой его температуры. Для обеспечения постепенного и равномерного остывания заготовка засыпается негорючим материалом наподобие асбеста.

Заключение

Методы полуавтоматической сварки содержат немало технологических нюансов, которые предполагают разные форматы проведения работ. Многое зависит от газовой среды и расходных материалов. Например, проволока для сварки чугуна полуавтоматом может обусловить диапазоны оптимального напряжения дуги и подаваемого тока. Но, конечно, на базовом уровне следует исходить из требований к целевой заготовке. Учитываются ее характеристики и параметры планируемого шва, а на производствах имеет значение и скорость выполнения операции.