Как варить чугун электросваркой: технология выполнения работ и необходимые материалы

Чугун по своему составу представляет собой сплав железа и углерода, который может также включать примеси и некоторые легирующие добавки. Этот металл широко применяется в промышленности для изготовления различных несущих деталей и конструкций. В бытовых сооружениях из чугуна сделано большинство канализационных стояков и радиаторов отопления.

Большое содержание углерода усложняет соединение деталей из чугуна между собой и с другими металлами. Нарушение технологических требований зачастую приводит к перекалке, а значит, к увеличению хрупкости металла. Поэтому, прежде чем приступить к соединению чугунных конструкций, необходимо досконально изучить, как варить чугун электросваркой, а также необходимые материалы и технологию выполнения такой работы.

Виды чугуна

В состав чугуна входит не только углерод (2-6 %) и железо, но и марганец (до 1 %), кремний (3 %), фосфор, сера, а также добавки для легирования – алюминий, ванадий, хром, магний, никель и некоторые другие компоненты. Именно легирующие вещества придают твердость, прочность и пластичность материалу, в зависимости от его применения.

Выполняется электросварка чугуна в зависимости от формы и количества углерода, который находится в металле в качестве графита или цементита. Именно по этим показателям и подразделяется чугун на следующие виды:

1. Белый чугун имеет светлый цвет поверхности излома, так как углерод в этом металле представляет форму цементита. Обработка такого материала затруднена, из-за его высокой твердости.
2. В сером чугуне углерод находится в виде графита. Поверхность излома металла серого оттенка. Такой чугун легко поддается металлической обработке и имеет хорошие свойства литья.
3. Термическая обработка белого чугуна превращает его в ковкий металл, который широко используется в машиностроении.
4. Чугун половинчатого вида содержит в своем составе углерод в форме цементита и графита. Такое соотношение придает металлу высокую устойчивость к износу.
5. Графит шаровидной формы придает чугуну высокую прочность. Высокопрочный чугун используется для изготовления качественных труб нефтепроводов и водопровода.

Особенности сварки чугуна

Прежде чем ответить на вопрос, можно ли варить чугун электросваркой, необходимо разобраться в особенностях технологического процесса соединения металла. По своей структуре, а также многим физическим свойствам чугун относится к сплавам, которые ограниченно подвержены процессу сварки.

Во время электросварки чугуна в домашних условиях, нужно обращать внимание на следующие сложности этого процесса:

1. Формирование качественного шва осложняет жидкотекучий характер чугунного сплава.
2. Несоблюдение температурного режима сварки приводит к перекаливанию чугуна. Это вызывает выгорание углерода в сварочной ванне и, следовательно, увеличивает образование пор.
3. Также большая температура электрической дуги способствует отбеливанию чугуна в месте сварки. Этот эффект, из-за неоднородности структуры металла, приводит к растрескиванию шва.
4. В процессе сварки чугун способен окисляться, при этом создается тугоплавкий окисел, температура плавления которого на много больше, чем у исходного материала.

Чтобы избежать всех этих неприятностей при сварке чугуна, необходимо ответственно отнестись к правильному выбору режима работы.

Подготовка чугуна к сварке

Перед тем как варить чугун электросваркой, необходимо произвести подготовку кромок соединяемых поверхностей. Осуществлять предварительную очистку поверхности можно как ручным способом, так и электрическим инструментом с насадкой из металлического ворса.

Далее нужно обязательно произвести разделку кромок до чистого металла, так как варить чугун электросваркой в домашних мастерских намного сложнее, чем сталь.

Дефектные места чугуна разделывают по следующим правилам:

• разделка выполняется строго по трещине;
• трещины не сквозного характера насверливают сверлом, а затем вырубают их до основного материала;
• в зависимости от толщины металла, сквозные трещины разделывают с двух или одной стороны;
• на близко расположенные трещины рекомендуется наварить заплатку, которая должна закрывать дефект на 15-20 мм со всех сторон.

После очистки поверхности и разделки кромок требуется тщательно обезжирить место соединения ацетоном или растворителем.

Основные методы сварки чугуна

Можно варить чугун как электросваркой, так и в среде инертного газа. Второй способ используется в основном для соединения неоднородных металлов. Применяется сварка газом чаще всего для проведения ремонтных работ на канализационных трубах, а также восстановления деталей автомобилей.

Можно варить чугун электросваркой как горячим способом, с предварительным подогревом заготовок, так и холодным методом, без подогрева места соединения. Сварка с подогревом технологически осуществляется более сложным способом, чем холодное соединение, поэтому ее применение в бытовых условиях является нецелесообразным.

Газовая сварка

Сварка чугуна в облаке защитного газа применяется для создания шва высокой прочности, что достигается при условии небольшого провара металла. На конечный результат работы особое значение оказывает практический опыт сварщика, а также выбор правильного режима создания сварочного шва.

Процесс газовой сварки рекомендуется производить двумя горелками. При этом одной горелкой обеспечивается предварительный нагрев места соединения, а второй расплавляется проволока и осуществляется непосредственно сварка чугунных деталей. Охлаждение сваренных деталей должно происходить медленно, поэтому часто применяется укрытие изделий слоем песка или асбестом.

Горячая сварка чугуна

Сварка чугунных изделий с предварительным подогревом кромок соединяемой поверхности осуществляется чаще всего на промышленных предприятиях. Нагрев заготовок может производиться в инертных печах, а также различными специальными горелками.

Прогрев места сварки до 600–650 ℃ устраняет возможность напряженности и перекалки металла в месте стыковки.

Технология выполнения сварки следующая:

1. Производится предварительная подготовка места соединения.
2. Изделие располагается таким образом, чтобы была возможность вести сварку с нижним положением шва.
3. Сварочный аппарат настраивается на работу с прямой полярностью. Сила тока при сварке чугуна выставляется гораздо выше, чем варка стали.
4. Нагревается деталь до температуры 300–600 градусов.
5. Сварочная ванна в процессе создания шва должна быть заполнена расплавленным металлом. Рекомендуется жидкий расплав помешивать кончиком электрода.
6. После окончания сварки изделие лучше оставить в остывающей печи, или засыпать теплоизолирующим материалом. Медленное остывание чугуна является залогом качественного соединения.

Конечно, сварка чугуна горячим методом считается трудоемкой работой, но именно такие условия позволяют получить шов без дефектов и с высоким качеством.

Холодный способ сварки

В случаях, когда к сварному шву не предъявляются высокие требования, можно варить чугун электросваркой в домашних условиях, как холодным способом, так и с незначительным подогревом.

Технологические особенности холодной сварки следующие:

1. На сварочном аппарате выставляется минимальная мощность, которая допустима для определенной толщины электрода, чтобы исключить перегрев металла.
2. Сварка осуществляется на токе обратной полярности.
3. Сварочный шов нужно выполнять отрезками 30-50 мм.
4. Перегрев места соединения исключается с помощью перерывов или ведения шва в шахматном порядке.
5. При многослойной сварке каждый шов необходимо проковывать молотком.

Качество соединения чугуна полностью зависит от правильного выбора электродов.

Электроды для сварки чугуна

Можно варить чугун электросваркой как электродом по чугуну, так и изделиями, содержащими в своем составе никель или медь. С этими цветными металлами углерод не соединяется, поэтому в сварном шве не образуется белый чугун. Чаще всего сварка такими электродами выполняется в несколько этапов, с перерывом на остывание.

Для электросварки чугунных изделий применяются следующие электроды по чугуну:

• ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6 – электроды на основе меди и железа, которые используются для сварки серого или ковкого чугуна;
• ОЗЖН-1 – в состав этой марки входят железо и никель, очень эффективны для высокопрочного чугуна;
• МНЧ-2 – эти изделия содержат медь, никель и железо, подходят для сварки всех видов чугуна.

Основы техники безопасности при сварке

Выполнение сварочных работ относится к категории повышенной опасности для здоровья сварщика. Поэтому, соблюдение техники безопасности при сварке чугуна является обязательным условием проведения работ.

К основным положениям техники безопасности относятся:

• все работы должны выполняться с использованием индивидуальных средств защиты (маска, перчатки, специальный костюм и обувь);
• проведение сварочных работ необходимо осуществлять в хорошо проветриваемом помещении;
• оборудование для сварки необходимо содержать в исправном состоянии;
• электрическое оборудование должно быть надежно заземлено.

Чугун относится к металлам, которые трудно поддаются технологии сварки. Поэтому, прежде чем приступить к процессу соединения чугунных изделий, необходимо внимательно изучить основные нюансы качественного выполнения таких работ.