Чугун — популярный металл который востребован, часто используется в промышленности благодаря своей доступной цене, отличным литейным свойствам, однако сварка этого материала считается достаточно сложной задачей, требующей знаний, опыта сварщиков. Какие особенности имеет чугун, как его правильно сваривать, и какого специалиста выбрать для работы с этим сплавом? На эти вопросы ответим в этой статье.
Электросварка чугуна электродами: типы сплава железа
Чугун — древний сплав, использовавшийся еще в 500 году до н.э. Сплав железа и углерода (2,11–6,67%), он известен как отличный литейный материал благодаря малой усадке, высокой текучести. Однако высокий уровень углерода делает его твердым, хрупким, что затрудняет сварку, особенно с учетом содержания кремния, серы и фосфора.
Чугун бывает разных типов:
- Белый: углерод в виде цементита, используется для тормозных колодок, поршневых колец. Твердый, но хрупкий, труден в обработке.
- Серый: углерод в виде графита, используется для ванн, раковин, деталей машин. Более пластичен, с меньшей усадкой, легко обрабатывается.
- Смешанный: сочетает свойства белого и серого чугуна, содержит углерод как в цементите, так и в графите.
- Легированный чугун: содержит добавки, такие как кремний, никель, хром, молибден.
Из всех типов, только серый пригоден для сварки. Белый — не свариваем. Чтобы определить тип, можно потереть его пальцами (жирный след указывает на серый чугун) или использовать угловую шлифовальную машину: прозрачные искры — белый, оранжевые — серый.
Какими электродами варить чугун
Для сварки используются специальные электроды, разработанные с учетом особенностей этого материала. Ниже перечислены основные типы:
- Никелевый: Обеспечивает хорошую пластичность шва, минимизирует риск образования трещин. Обычно используется для ответственных, тонких деталей. Распространенные марки: НЖЧ-1, МНЧ-2.
- Биметаллический (сталь/никель): Сочетание стальной основы и никелевого покрытия. Обеспечивает твердый, пластичный сварной шов по более низкой цене, чем электрод из чистого никеля. Используются для сварки чугуна с высокой ударной вязкостью, термостойкостью.
- Медно-никелевые: Эти электроды могут формировать сварные швы с отличной коррозионной стойкостью.
- Стальные с покрытием (для горячей сварки): используются для грубой сварки, например, для ремонта крупных деталей. Подходят для горячих работ, где требуется высокая прочность шва.
- Чугунные: используются редко, особенно для сварки чугуна с высоким содержанием углерода
При сварке чугуна важно контролировать температуру и избегать перегрева, который может привести к образованию трещин. Важно правильно подготовить поверхность, чтобы избежать дефектов сварки, таких как пузыри и включения. Для удаления масла и жира с чугуна используются растворители или пар. Пескоструйная и дробеструйная обработка также являются эффективными методами подготовки поверхности.
Особенности сварки холодного и горячего чугуна
Из-за хрупкости чугуна его часто сваривают для ремонта, а не соединяют с другими металлами. Существует два основных способа сварки чугуна:
- Холодный —при сварке холодного чугуна заготовка не нагревается, что делает процесс более быстрым, простым. Не нужно нагревать помещение или удалять лишние материалы. Однако результаты получаются хуже, чем при горячей сварке. Припой меняет цвет, становится более твердым, хрупким.
Перед сваркой чугун очищают от ржавчины и грязи и выдерживают при температуре около 60-70°C. Сварку выполняют короткими участками по 20-30 мм, начиная от центра трещины и заканчивая с обоих концов. После сварки шов простукивают молотком для уменьшения напряжений. - Горячий — предпочтительный метод, если нужно сохранить форму отливки, добиться прочного соединения. Она требует нагрева чугуна до 700°C, что достигается медленно, равномерно, обычно с помощью газовой или угольной печи. Перед началом сварки снимите все детали, которые могут повредиться от нагрева. Для сварки используются чугунные стержни, схожие по составу с самим сплавом. После сварки важно остывать элемент медленно, чтобы избежать трещин, со скоростью 50°C в час.
Главное
Сварка чугуна сложна, но возможна, чаще для ремонта, чем для сборки. Обычно ремонтируют отливки, устраняя дефекты, возникшие после обработки. Ломкие детали из серого чугуна часто нуждаются в сварке, так как этот материал содержит 2-4% углерода, что в 10 раз больше, чем в стали. Высокий уровень углерода вызывает появление графитовых хлопьев, влияющих на прочность. При сварке важно контролировать охлаждение отливок, чтобы избежать трещин, не превышая критическую температуру в 1450°F.
- Выбор электрода. Выбор правильного электрода для сварки чугуна имеет решающее значение для обеспечения прочности и предотвращения трещин. Никелевые электроды, которые пластичны и не требуют предварительного нагрева, обычно используются. Медно-никелевые электроды подходят для сложных задач. Тип чугуна, тип ремонта и условия эксплуатации определяют выбор.
- Нужно ли греть? Лучше паять чугун с подогревом или держать его прохладным, но не холодным. Оба подхода работают, но важно выбрать один и придерживаться его.
- Подогрев. При сварке чугуна предварительный нагрев уменьшает охлаждение и предотвращает трещины. Материал должен быть нагрет до 500-1200°F, но не выше 1400°F. Сварочные швы должны быть длиной не более одного дюйма при использовании слабого тока. После завершения процесса дайте деталям медленно остыть.
- Без подогрева. При сварке без предварительного нагрева деталь должна оставаться прохладной и не должна быть перегрета. После сварки сделайте короткие швы, используйте дробеструйный метод и дайте деталям остыть естественным образом.
- Трещины. В чугунных деталях часто образуются трещины возле сварных швов, что может привести к протечкам в водонепроницаемых отливках. Обычно такие трещины устраняются с помощью герметика.
Также важно знать о методе ошиповки, которая применяется для ремонта крупных отливок: сверлят и нарезают резьбу, затем ввинчивают шпильки, приваривают их и покрывают наплавкой. После этого трещину можно сварить.
