Как варить чугун электросваркой в домашних условиях

Многие из нас неоднократно сталкивались с необходимостью сварить металлические полосы для виноградной арки на даче или отвалившуюся петлю в гаражной двери. В большинстве случаев проблем эта операция не вызывала. Совсем не так просто обстоит дело при необходимости соединить чугунные элементы. Кто сталкивался с такой проблемой, тот знает можно забыть все, все о сварочных работах.

С целью недопущения ошибок рассмотрим, как выполняется сварка чугуна электродом в домашних условиях.

Специфика соединения чугунных изделий

Независимо оттого где производятся сварочные работы высокоуглеродистых сплавов, методика и способы ее осуществления мало рознятся. И на большом предприятии тяжелого машиностроения, и в полуподвале сомнительной фирмы проблемы, возникающие на стыке одни и те же. Обусловлен этот факт структурой и химическим составом.

Особенности сварки в основном определены графитовым включением, а точнее его формой. Ведь при одинаковой структуре железной матрицы (3 основных вида), эти включения могут принимать 4 основные формы, а также находиться в половинчатом состоянии между двух основных форм. Учитывая разницу в плотности железа и аллотропной формы углерода — графита, то очевидно, что их можно считать пустотами. Пустоты при температурном воздействии оказывают особо чувствительное влияние на пластичность металла, могут служить очагами деформации разрыва и пористости.

Чтобы избежать растрескивания шва металла, нужно использовать накопленный опыт сварщиков, которые разработали способы и приемы, учитывающие особенности сварки чугуна.

Не у каждого человека есть возможность определить химический состав и структуру чугунного изделия. Существуют простые правила известные опытным сварщикам:

  • серый цвет на изломе и мелкое, практически незаметное зерно — чугун поддается сварке, практически как высокоуглеродиста сталь
  • крупное зерно и практически черный окрас излома чугуна сигнализирует о том, что придется попотеть, прежде чем сваришь такую деталь
  • промасленное изделие без предварительной термической подготовки сварить будет крайне тяжело, а при определенных условиях невозможно

Химический состав, физика и механика поведения чугуна при изменении температуры относит его к сплавам с ограниченной свариваемостью. Учитывайте факторы поведения чугуна, и возможно вам станет легче справиться с поставленной задачей:

  1. Нижнее положение шва наиболее предпочтительное для сварки этого сплава, исходя из его текучести в жидком состоянии.
  2. В случае отсутствия вносимого снаружи углерода при наложении сварного шва – высокая вероятность выгорания углерода в толще металла, который соединяясь с кислородом, образует пористость
  3. Пластичность чугуна не достигает высоких пределов и это вызывает внутренние напряжения, области со структурными изменениями, закалку и в итоге разрушительные деформации.
  4. При расплавлении некоторые фазы жидкого чугуна соединяются с кислородом с образованием шлаковых частиц с высокой температурой плавления. Высокая плотность таких частиц оставляет их в толще шва, ухудшая качество сварки.

Технологическими приемами можно решить некоторые проблемы образования трещин. Можно изменять диаметр электрода, минимизировать ток, варить шов то в одном, то в другом месте. Технически вопрос можно решить, сделав вставки из чугуна или металла тем самым уменьшив количество наплавленного металла. Не забываем о волшебстве обработки давлением. Пока шов имеет красный цвет (не остыл) его можно простучать молотком. Это приведет к уменьшению естественной усадки, которая является основной причиной трещин.

Перед началом работы

Как и при обычной сварке, разделка кромки свариваемых деталей. Разделка может осуществляться как ручным, так и механизированным инструментом. Стружка, снимаемая за один проход, должна быть минимальной, так как чугун склонен к отколам. При этой процедуре соблюдайте следующие правила:

  • не уходите в сторону от линии раздела, без особой потребности
  • сверление под вставки должно быть около 12 мм от края кромки. Диаметр сверла и вставки плюс 1-2 миллиметра к толщине раздела

Если есть необходимость провести заварочный ремонт трещины, прошедшей насквозь, зачистите до блеска деталь вокруг трещины и изготовьте заплатку из низкоуглеродистой марки стали. Для уменьшения напряжений края у металла должны иметь фаску в 30-35 градусов. Приваривание происходит внахлест.

Разновидности сварки чугуна

В зависимости от того разогреваются свариваемые детали перед сваркой или нет, принято различать горячий и холодный процесс. При первом из них детали подвергаются нагреву до 650 градусов Цельсия, после чего производится сваривание. В случае второго способа никаких термических изменений данные детали не претерпевают.

При использовании горячей сварки вам понадобится позаботиться о дополнительной оснастке, придумать, как разогревать поверхности, поддерживать этот нагрев, контролировать температуру. Наградой за такие мытарства будет идеальный шов, лишенный видимых дефектов. То есть можно добиться полного сокрытия сварочных работ на обозначенном участке.

В домашних условиях потребность в горячей сварке и настолько высоком качестве неоправдана. Поэтому есть много рекомендаций и советов по холодной сварке.

Холодный способ сварки электродом

Простые и понятные правила способны ответить на вопрос как варить чугун электросваркой. Первое и основное правило это использование специальных электродов. Распространенными и доступными являются электроды марки ОЗЧ-2, в которых роль стержня отдана прутку из меди, а также МНЧ-2, с сердцевиной из сплава никеля, железа и ряда других элементов.

Интересная информация. В случае отсутствия под рукой электродов их можно изготовить самостоятельно из обычных электродов. Для этого берем медный стержень подходящего диаметра, зачищаем его, обезжириваем. Снимите с электрода АНО-4 обмазку, измельчите, смешайте с опилками железа и жидким стеклом. В полученную массу окуните стержень и медленно его вытащите. Просушите их сначала на сквозняке, а затем прокалите в духовке при температуре 240 градусов Цельсия.

Очень интересной и оправданной выглядит технология сварки чугуна электродом АНО-4, обвитым медной проволокой. Для домашнего пользования такого электрода хватит для заварки небольших трещин. Основное условие такая спираль должна быть в 3-4 раза массивнее самого электрода.

Читайте также:  Как сделать повербанк своими руками

Сварка в домашних условиях пройдет гладко и порадует результатом, если она проводилась на малом токе, вразброс и не подвергалась локально высокому нагреву и быстрому охлаждению. Главное условие всех работ, проводимых в домашних условиях, является безоговорочное выполнение элементарных норм личной безопасности. Проводите сварочные работы в хорошо проветриваемом месте. Используйте специальные средства защиты органов дыхания, зрения. Не допускайте попадания искр на открытые участки кожного покрова.

Чугун в быту применяется повсеместно, начиная от батарей и других сантехнических элементов, заканчивая конструкциями заборов, деталями автомобилей и станочного оборудования. Трудности начинаются, когда речь заходит о сварке этого металла. Сварка чугуна электродом в домашних условиях – работа не из легких. Если с обычными сталями можно работать без особо тщательной подготовки, то просто наварить шов на чугунную деталь, без предварительной подготовки, очень сложно. Несоблюдение основных технологий может привести к перекалке металла, а значит повышению хрупкости и другим проблемам. Давайте разберем как заварить чугун дома, с помощью инвертора.

Особенности сварки чугуна, виды чугуна

Опытные сварщики могут определить свариваемость чугуна всего по раз
резу. Считается, что если структура металла мелкодисперсная и приближенная к серому цвету, то такой чугун можно сварить намного легче, чем крупнозернистый металл темных оттенков. Если мы говорим про сварку деталей, которые находились в масляной среде или были подвержены регулярному окислению в водной среде, грунте или других подобных условиях, то такой сварочный материал не подойдет.Так, как чугун – метал с ограниченно свариваемый материал, то стоит принять во внимание следующие его особенности:

  • Металл – жидкотекучий, поэтому основное и единственно верное сварное положение – нижнее.
  • Если не соблюдать температурные режимы и перекалывать металл, то при выгорании углерода будут образовываться поры.
  • Низкая пластичность и несоблюдение температурных режимов – основные причины возникновения напряжения, в местах сварных соединений.
  • Расплавленный чугун может создавать окислы, которые будут иметь более высокую температуру плавления, чем исходный металл.

Главная проблема, с которой вы можете столкнуться – образование трещин в местах сваривания при остывании детали.

Решить это можно только если полностью соблюдать технологию, в нашем случае – холодной сварки.

Методы сварки чугуна

Существует три способа сварить чугун:

  1. Горячая сварка. Основной и наиболее правильный метод. Он заключается в том, что перед работой электродом, заготовку прогревают до 600 – 650 градусов. Это позволяет избежать образования соединений с повышенной температурой плавления, перекалки и напряженности метала в месте соединения. Нагрев осуществляется в печах, газовыми или другими горелками. Для домашних условий такой метод подходит с натяжкой, ведь помимо нагревающего прибора, нужно знать в какие моменты можно работать в месте сварного соединения, как остудить металл и много других нюансов.
  2. Полугорячая сварка. Практически ничем не отличается от предыдущего способа, за исключением температуры нагрева. Здесь изделие прогревают до 300 – 350 градусов.
  3. Холодная сварка. Способ – не предусматривает нагрев заготовки, но в его основе лежит множество других технологических моментов, несоблюдение которых приведет к невозможности выполнить качественный шов. Сварка чугуна в домашних условиях электродом осуществляется именно таким образом.

Подготовка чугуна для сварки инвертором холодным методом

Прежде, чем сваривать чугун, его нужно подготовить. Сперва нужное место зачищается болгаркой с лепестковым кругом или другой подходящей насадкой. После зачистки верхнего слоя до не окисленного металла нужно провести обязательное обезжиривание бензином или любым другим растворителем. Если вы решили заделать трещину, то металл нужно расчистить до ее окончания, и в этом месте засверлить отверстие диаметром 10 мм.

Отдельно стоит поговорить про следующие особенности подготовки:

1. Шпильки. Дуговая сварка чугуна может осуществляется как послойно без применения опорных элементов, так и с
использованием шпилек. Шпильки состоят из стали. Их размеры строго регламентируются, так например диаметр не должен превышать 40% от толщины чугуна. Выступ шпильки над металлом ограничен 4-6 мм, а расстояние между шпильками не должно быть больше, чем 6 диаметров. Количество зависит только от размеров соединения, но не больше 25% от площади излома

2. Разделка кромок.

Обратите внимание! Кромки не должны иметь острый срез в месте соединения двух частей метала, оптимальная форма – сферическая.

3. Электроды должны быть специальными. Заваривать такой металл обычными электродами по стали практически невозможно, поэтому стоит приобрести электрод с добавлением меди, хрома, никеля и других лигатур, способствующих наплавлению на прихотливый чугун.

Процесс сварки

В предыдущем пункте мы разобрали предварительную подготовку, а перед началом сваривания нужно рассмотреть основные технологичные моменты:

  • Полярность подключения – обратная;
  • Мощность сварочного аппарата – минимальная, для данной толщины электрода;
  • Длина одного непрерывного сварочного шва не должна превышать 30 – 50 мм;
  • Нужно исключить перегрев металла, за счет частых перерывов;
  • Первый и последний слой многослойных проковываются молотком с минимальным усилием.
Читайте также:  Резьбовой калибр пробка чертеж

Определиться с режимом сварки поможет приведенная ниже таблица:

Основные предварительные моменты мы рассмотрели, остался основной вопрос: «Как варить чугун электросваркой?». Здесь есть два способа: по шпилькам или послойно. Давайте разберем отдельно каждый из вариантов.

Сварка чугуна инвертором по шпилькам

После установки шпилек можно начинать наваривать шов. Вокруг каждой шпильки слой за слоем кладется металл, который и формирует заплатку. Не допустить нагрева свыше 80 градусов можно если выполнять работу в шахматном порядке или поочередно в противоположных концах. Завершающим моментом при таким виде сварки является соединительный шов, который соединяет наваренный металл между шпильками.

Многослойная сварка

Для начала нужно убедиться в правильности создания фасок. Затем специальным электродом, с соблюдением температурного режима начинаем наплавлять первый слой. Он является основным и задаст успех дальнейшей работы. Каждый слой, еще на горячую, нужно проковывать молотком. Если есть доступ к обратной стороне детали, то после первого слоя с одной стороны следует перевернуть изделие и наплавить аналогичный шов на его обратной стороне и уже потом приступать к завершению многослойной сварки верхней, а затем нижней части.

Наплавку нужно обязательно выполнять с краев, и создавать постепенно множество слоев. Главное, не забывать проковывать каждый слой. Если не знаете как проверить температуру детали, то примените технику вразброс. Она заключается в формировании шва поочередно в разных местах соединения. Когда сварной шов будет полностью готов, поверхность наплавленная на чугун, необходимо отшлифовать.

Если вы столкнулись с необходимостью сварить чугун и у вас есть только инвертор, то в домашних условиях можно заделать трещины или наложить заплатки на ненесущие элементы конструкции. Практически все необходимое у вас уже будет, это маска, защитные рукавицы и одежда. Придется докупить только специальные чугунные электроды, или сделать их самостоятельно. В этой статье описано два способа, как сварить чугун дома. Какой из них вам больше подходит – решайте сами. Но запомните – когда возникает потребность восстановить изделие предполагающее сильные нагрузки, то лучше обратиться к профессионалам.

Чугун – сплав железа и углерода, который очень плохо варится по причине содержания там второго компонента в объёме от 2% до 6% (сталь имеет тот же химический состав, но углерода в ней до 2% и она прекрасно варится). Учёные и инженеры разработали технологические процессы, которые позволяют производить сварку чугуна при помощи сварочного инверторного аппарата .

Внутреннее устройство сварочного инвертора «Строитель 300Р».

Ответ на вопрос «как варить чугун инвертором» начнём с рассмотрения ситуаций, в которых возникает необходимость сварки чугунных деталей. И разберёмся: в чём заключается сложность сварки этого сплава.

Необходимость сварки чугуна и в чём её сложность

Ситуации, в которых необходима сварка чугуна, представлены в таблице.

В каких случаях требуется сварка чугуна.

Процесс сварки чугунных деталей осложняется тем, что сваренное соединение (шов) может получиться низкого качества. Вызвано это двумя причинами:

  • в районе шва происходит насыщенная закалка металла, который и без того имеет низкую пластичность. В результате этого повышается его хрупкость, приводящая к образованию трещин в процессе усадки сварочного шва;
  • на сварочном процессе отрицательно сказывается соединение кислорода и углерода с последующим образованием окиси углерода. Это приводит к тому, что шов становится очень пористым.

Использование инвертора для сварки чугуна помогает решить очень многие проблемы. Сначала давайте разберёмся, какие электроды следует использовать.

Какими электродами можно варить чугун

Особенности сварки деталей из чугуна сварочным инвертором требуют применения преимущественно электродов на базе следующих металлов:

Как осуществляется сварка чугуна этими электродами показано на рисунке.

Порядок заполнения разделки трещин.

Для сварки чугуна инвертором применяются специальные электроды и очень важно их правильно выбрать. Давайте в этом разберёмся.

Электроды марки ЦЧ-4 применяются для:

  • горячей и холодной сварки чугуна;
  • заделки дефектов;
  • ремонтной наплавки.

Эти же электроды используются для сварки стали с чугуном. Они позволяют наплавлять 1…2 слоя на изношенные детали из чугуна, подготавливая их под дальнейшую наплавку другими сварочными электродами.

Технические требования при выполнении сварки инвертором при помощи электродов ЦЧ-4 (далее – требования):

  • сварка выполняется в нижнем положении шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-2 применяются для:

  • холодной сварки ковкого и серого чугуна;
  • устранения дефектов литья и наплавки.
  • сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки ОЗЧ-6 применяются для:

  • холодной сварки ковкого и серого чугуна;
  • проведения ремонтных работ тонкостенных изделий.
  • сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.

Электроды марки МНЧ-2 используются для;

  • холодной сварки чугуна;
  • заваривания дефектов литья;
  • наплавки на детали из ковкого, серого и высокой прочности чугуна. Наплавленный металл имеет высокую плотность. Поэтому, обычно такие электроды применяются при ремонте ответственных объектов, требующих высокого качества сварного шва.
  • сварка выполняется в вертикальном, нижнем и ограниченно потолочном положениях шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.

Параметры сварки чугуна электродами без подогрева.

Электроды марок ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2 используются для сварки высокопрочного и серого чугуна с выполнением многослойной заварки крупных дефектов и наплавлением больших объемов металла. Они обычно используются совместно с электродами марок МНЧ и ОЗЧ: при помощи последних выполняются первый и последний слои шва, а промежуточные – при помощи электродов ОЗЖН.

  • сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.
Читайте также:  Максимальная загрузка стиральной машины автомат

Электроды марки ОЗЧ-4 используются для сварки высокопрочного и серого чугунов. Они дают возможность наплавлять и сваривать последние слои поверхности, обеспечивая при этом износостойкость и высокое качество наплавленного слоя, делая его высокотехнологичным и ударопрочным.

  • сварка выполняется в вертикальном и нижнем положениях шва;
  • процесс осуществляется на обратном токе.

В настоящее время существуют другие модели и разрабатываются новые типы сварочных электродов, которые применяются при сварке чугуна. Качество сварного шва во многом зависит от правильно выбранных инвертора и сварочных электродов.

Подготовка чугунных заготовок к сварке

Вне зависимости от марки используемого сварочного оборудования (инвертора и электродов) и выбранной технологии сварки, подлежащие сварке заготовки должны пройти подготовку. Заключается она в устранении дефектных участков и обработке определённым образом свариваемых кромок.

Варианты разделки кромок.

Дефектные участки заготовки следует разделывать до незапятнанного металла. Кромки следует удалить таким образом, что бы обеспечить максимально комфортные рабочие условия. При обработке используется следующий инструмент:

  • переносной наждачный круг;
  • шаберы;
  • сверла;
  • шарошки и т. д.

Можно использовать слесарное зубило и им стесать кромки. Что бы предотвратить отколы при использовании этого инструмента, следует срубать металл тонкими слоями.

При подготовке и разделке дефектных мест следует выполнять следующие требования:

  • операция производится исключительно по трещине;
  • что бы предотвратить увеличение размеров несквозных трещин при обработке, на расстоянии 10 им от их концов просверливаются отверстия. Их диаметр должен на 1…2 мм превышать ширину трещины;
  • разделка сквозных трещин выполняется с одной либо с двух сторон (в зависимости от марки и толщины чугуна);
  • заделка пробоины производится следующим образом:
  • сглаживаются края;
  • срубаются при помощи зубила остроугольные выступы;
  • пробоину рекомендуется ремонтировать в следующей последовательности. Наждачным кругом производится зачистка поверхности на расстояние до 30 мм от краев пробоины. Из листовой низкоуглеродистой стали вырезается заплатка. Её размеры должны быть таковы, что бы она перекрывала пробоину примерно на 15…20 мм. С целью снижения напряжений, возникающих в металле в процессе сварки, края заплатки отбортовывают на 30°. Заплатка размещается отбортованной частью к чугуну и приваривается внахлест;
  • заделка близко расположенных друг к другу трещин осуществляется заплаткой. Технология аналогична указанной выше по ремонту пробоин.
  • Способы сварки чугуна

    Варить чугун можно разными способами. При выборе метода, чтобы получить положительный результат, важно знать особенности его сварки. Основным критерием при выборе способа сварки является качество получаемого сварного шва.

    Существуют два вида сварки чугуна:

    Горячий вид сварки применяют на предприятиях, которые имеют возможность нагреть свариваемые изделия из чугуна до необходимой температуры. Этот вид сварки позволяет получать сварные швы высокого качества. Но, далеко не везде есть возможность осуществить такой нагрев, и применяется метод холодной сварки.

    Горячая сварка чугуна инвертором

    Достоинством горячей сварки является отсутствие риска образования трещин. В процессе сварки следует добиваться равномерного прогрева свариваемых деталей. Наличие большой разницы температур между основным металлом и швом чаще всего приводит к образованию трещин и появлению прочих дефектов.

    Приступая к нагреву деталей, их следует надежно закрепить в жестком каркасе (кондукторе). Такая форма заневоливания позволит избавиться от напряжений, которые во время работы могут привести к образованию трещин. Жёсткий каркас можно не использовать в случае применения местного нагрева деталей. Нагрев заготовок, как правило, производят в индукционных нагревательных печах. При необходимости можно использовать следующее оборудование:

    • горны;
    • паяльные лампы;
    • пламенные горелки и т. п.

    При необходимости произвести сварку сквозных трещин или устранения дефектов, проявившихся на краях изделия, традиционно применяются графитовые формы. Такая технологическая оснастка позволяют предотвратить вытекание жидкого металла.

    Сварка в графитовых формах кронштейна и шестерни.

    Формы изготавливаются из графитовых пластинок. Для монтажа отдельных частей в функциональную конструкцию применяется формовочная смесь, состоящая из кварцевого песка и жидкого стекла. Для минимизации риска появления трещин, формы следует подогревать и, в дальнейшем, обеспечивать равномерное охлаждение

    Холодная сварка чугуна инвертором

    Если потребность в сварке чугуна возникает нечасто, и у вас нет специального нагревательного оборудования, то следует применять технологию холодной сварки. Она осуществляется сварочным инвертором и специальными электродами:

    • ОЗЧ-2. Представляет собой медный стержень, покрытый особым составом;
    • МНЧ-2. Стержнем является сплав, в состав которого входят:
    • медь;
    • железо;
    • марганец;
    • никель.

    Технологичный и качественный сварной шов позволяют получить электроды МНЧ-2. Но у них высокая стоимость, да и найти их, зачастую, не так просто. Значительно дешевле электроды ОЗЧ-2, но качество шва будет несколько хуже.

    Для холодной сварки чугуна часто, при использовании инвертора, применяются самодельные электроды. Изготавливаются они следующим образом: на электрод для сварки стали навивается медная или латунная проволока. Диаметр проволоки Ø 1,5…2 мм. Длина проволоки определяется по её массе: у проволоки она должна быть в 4…5 раз больше, чем у стержня. Этот метод проиллюстрирован видеороликом в конце статьи.

    Режим холодной сварки чугуна инвертором

    Сварка должна производиться в следующем режиме:

    • короткая дуга;
    • обратный сварочный ток;
    • сварку производить с перерывами на остывание металла до температуры Т = +50°С;
    • осуществлять сварку небольшими участками длиной 30…50 мм и сразу проковывать.

    Где окажут услугу

    Компания «Сварка»;

    Компания выполняет сварку изделий из чугуна (в том числе и в день обращения).

    В заключение, предлагаем посмотреть видеоролик «Сварка чугуна электродом для стали».