Марка электродов для сварки чугуна

Развитие промышленности обуславливает появление новых сплавов с заданными свойствами и характеристиками. Применение чугуна, как классического материала в современном оборудовании обуславливает снижение себестоимости, а значит и повышение конкурентоспособности в условиях современного рынка. Сваривание чугунных деталей и отливок имеет место со времени выемки отливки из опоки до момента необходимости провести ремонт узла ответственного механизма. Одним из важных аспектов этого процесса является правильный выбор электродов для сваривания чугуна.

Современный рынок электродов представлен широкой гаммой номенклатур на базе различных металлов, предназначенных для сваривания высокоуглеродистых сплавов. Базой в них могут служить медь, никель, соединения меди с железом, никеля в целой плеяде соединений.

Данные электроды для сварки чугуна помогают выполнять работы по наплавке, устранению дефектов литья на отливках. Положительным моментом их применения является однородность, прогнозируемая ширина получаемого шва независимо от вида и структуры матрицы металла. ЦЧ4 хорошо зарекомендовали себя при сварочных работах с литейным, передельным, высокопрочным, чугуном отжига. При определенной сноровке и последовательному исполнению карт, разработанных технологом и лабораторией, можно сваривать эти сплавы со сталью. Механические свойства такого шва остаются довольно на высоком уровне, способном удовлетворить основные потребности машиностроения. При этом возможна как холодная, так и горячая процедура сваривания.

При большом износе поверхности детали при помощи ЦЧ4 можно нанести два – три слоя предварительного наплавления. После чего произвести наплавление специальным электродом для получения заданных свойств поверхности. Данный технологический ход экономит траты на специальные расходные материалы и дополнительно повышает качество удержания наплавленного работающего слоя.

При наложении шва в рабочем пространстве следите внимательно за его положением. Идеальным было бы нижнее его расположение. По режимным картам предусмотрен постоянный ток при напряжении до 68 В. Свыше этой цифры можно применять переменный ток. При этом следите за тем, чтобы провода были не длиннее 3 метров. Как во многих случаях сваривания чугуна при постоянном токе соблюдайте обратную полярность.

Ключевая сфера применения данной номенклатуры электродов — это устранение литейных дефектов отлитых изделий, а также нанесение ряда слоев в компонентах и сопряжениях холодным методом. Применимо к продукции, изготовленной из различных типов чугунов.

Опытные сварщики рекомендуют производить нанесение шва на нижнюю или вертикальную плоскость. Обратная полярность постоянного тока способствует достижению высокого качества сварки. Такие технологические параметры лучше всего сочетаются с ОЗЧ-2. Отличительная черта ОЗЧ-2 – безупречное сваривание деталей и составляющих механизмов и штучных компонентов готового изделия, которые имеют незначительную толщину стенок и сечений в перпендикулярной оси.

Применение такого типа электродов позволяет справиться с любой поставленной задачей, характерной для сварки чугуна. Тип и марка последнего не ограничивает их применение. МНЧ-2 способствует появлению нехарактерных для данного типа операции качественных характеристик. Высокая объемная плотность металла в нем способствует простоте и технологичности при попадании шва в зону реза или воздействия обрабатывающего инструмента. Это те факторы, которые необходимы в случае требовательности со стороны технологи, контролирующих органов или норм безопасности эксплуатации свариваемого материала и отдельных элементов. Поверхность при помощи механической обработки становится чистой, без зацепок.

Соответственно эта марка электродов по чугуну позволяет применять их в условиях когда тот или иной механизм будет работать во влажной среде или в камерах и закрытых пространствах где температура может подняться до нескольких сотен градусов Цельсия. Коррозионная стойкость позволяет применять такой тип на открытых площадках без защиты от естественных осадков.

Режим сваривания – постоянный ток обратной полярности, направление шва – вертикальное, нижнее, потолочное с ограничением.

Интересный факт. При острой необходимости на неответственных элементах конструкций и механизмов, для создания временного шва, можно использовать электрод АНО-4 обмотанный витками медной проволокой диаметром наполовину меньшим от диаметра электрода. Такое ноу-хау не способно заменить медные электроды для сварки чугуна , но часто выручало при необходимости сделать оперативный ремонт металлургического оборудования, задействованного в беспрерывном производстве, до выхода руководства и принятия более кардинальных мер.

ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2

Применение никеля и железа для стержня данной группы указывает маркировка электродов по чугуну ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2. Такой тип применяют в крупных отливках из различного вида чугуна с различной структурой. Большие отливки требуют большой литейной оснастки. Уследить за безукоризненным состоянием большого объема непросто. Но ОЗЖН помогают восстановить из брака не одну тонну отливок. Зачастую копеечная рихтовка отливки сваркой перекрывает стоимость повторной переплавки металла.

Применимы для многослойной наварки, создания большого объема восстановленного металла. Практика показывает целесообразность их применения вместе с другими марками электродов. Так значительного слоя можно добиться при стартовом и финишном использовании электродов ОЗЧ-3 и МНЧ-2, а прослойку между слоями можно выполнить при помощи ОЗЖН-1 или ОЗЖН-2.

Читайте также:  Сверло для резки дерева

Полярность постоянного тока обратная. Расположение шва на горизонтальной поверхности, вертикальной стенки – наиболее подходящие для сварки с применением ОЗЖН-1, ОЗЖН-2.

Используются в технологических операциях при сварке с большинством марок чугуна. Холодная сварка, наплавка, рихтовка отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом – операции, не создающие дополнительных затрат времени, ресурсов и энергии.

В случае если место сварного шва в процессе дальнейшей эксплуатации будет подвергаться ударам, трению об чугун или другой метал, обязательно используйте ОЗЧ-4. Обработка резанием, шлифовка поверхности также тянут за собой использование таких электродов. Есть отливки и изделия, к которым применяются высокие требования к качеству чистоты поверхности. Благодаря вышеперечисленным особенностям шва, полученного при помощи ОЗЧ-4, такие свойства достигаются на больших объемах производства.

Режимы сварки и методика наложения шва аналогична с ОЗЧ-2

Подбор марки электродов

Выбор марки электродов для сварки чугуна является ответственным этапом для создания карты сварочных работ и обеспечения качества изделия в целом. Постарайтесь придерживаться следующих критериев:

  • методика проведения работ – холодная, горячая;
  • разновидность, марка, геометрические толщины изделия или узла;
  • технология нанесения металла и специфические черты сварки;
  • необходимое качество, физические, механические свойства шовного соединения;
  • чистовые показатели поверхности шва;
  • возможность дальнейшей обработки стыка.

Не используйте электроды, предназначенные для сварки сталей, в процессе сваривания ответственных изделий из чугуна. Диаметр, обмазка, особенности возгорания и горения дуги у них рассчитывалось и проектировалось именно для стали и ее физических свойств при воздействии высокотемпературной дуги.

Напряжения и усталостные дефекты, которые возникают в слоях чугуна при термическом воздействии, имеют другую природу и структуру образования. Это может привести к разрушению шва в процессе эксплуатации отремонтированного изделия.

Интересный факт. В случае отсутствия специальных электродов существует способ их замены обыкновенным аналогом. Для этого нужно оббить обмазку, измельчит ее, смешать с железными опилками и жидким стеклом. Полученную массу нанести на стержень, просушить и можно использовать. Для ремонта литейных раковин на неответственных отливках из серого чугуна использование такого приспособления оправдано и целесообразно.

Чугуном называется сплав железа и углерода, как правило, с несущественным количеством серы, фосфора, кремния и марганца. Также присутствуют легирующие компоненты: ванадий, магний, алюминий, хром и прочие. Марки чугуна без особой термической обработки или не имеющие указанных легирующих элементов, отличаются небольшой твердостью, пластичностью, прочностью, повышенной хрупкостью. Чугунные изделия плохо соединяются сваркой, между тем она может быть выполнена эффективно, если использовать специальные электроды для сварки чугуна.

Основные сложности

Варить чугунные изделия сложно главным образом из-за химической структуры и свойств данного материала.

Плохая свариваемость объясняется следующими факторами:

  • В сварочной ванне окисляются разные элементы, в частности, кремний. В итоге на поверхности ванны образуются тугоплавкие оксиды. Тугоплавкость оксидов приводит к образованию в зоне соединения непроваренных участков.
  • Место соединения очень быстро охлаждается, и в структуре чугуна образуется цементит, отличающийся повышенной твердостью. Участки с такой структурой, называющиеся отбеленными, крайне сложно поддаются последующей механической обработке.
  • Чугун — материал жидкотекучий, и в расплавленном состоянии его сложно удержать. Расплавленными ручейками он буквально вытекает из-под стержня.
  • При сварке должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение. Пренебрежение данными требованиями повышает риск появления в зоне соединения трещин.
  • В расплавленном состоянии чугун склонен активно выделять газы, что приводит к образованию в сварном шве пор.

Сварка

Сварка чугуна предполагает использование покрытых или угольных стержней для чугуна, инверторов и газосварочных аппаратов. Если в процессе сварки применяется газовая горелка, для образования шва используют присадочный материал.

По формируемому шву сварка разделяется на три категории:

  • Шов формируется при использовании цветных металлов и сплавов их;
  • Чтобы получить шов, используют низкоуглеродистую сталь;
  • Шов из чугуна.

Способы предварительной подготовки деталей:

  • Без предварительного нагрева деталей;
  • С предварительным нагревом до 450° и до 650°.

Подогрев позволяет защитить от появления зон с отбеленным металлом и свести к минимуму риск появления трещин в месте соединения. С использованием данной технологии чугуну в области шва придаются такие же характеристики, что у главного металла. Холодная технология нужна, когда шов формируется путем использования электродов со стержнями из стали и цветных металлов.

Для предварительного подогрева используются электроды из чугуна марок «А», «Б». Работы выполняются с током большой величины и в непрерывном режиме! В случае необходимости выполнения большого объема сварочных работ для одной конструкции, они не останавливаются за счет посменной работы нескольких специалистов.

Хоть технология горячей сварки и безальтернативна во многих ситуациях, имеет и существенные недостатки, в частности:

  • Дороговизна технологического процесса;
  • Длительность процесса;
  • Трудоемкость сварочных работ (ведь требуется равномерный нагрев поверхности деталей и формирование мест соединения).
Читайте также:  Установка токарного станка по уровню

Виды стержней

Электроды по чугуну маркировка в первую очередь зависит от материала изготовления стержня. Это может быть:

  • Сварочная проволока из углеродистой стали;
  • Проволока из легированных сталей;
  • Прутки из чугуна;
  • Медная проволока (или из сплавов меди).

Стержни из стали покрываются особым составом, обязательно содержащим ферросилиций. Использование этой присадки для обмазки электрода позволяет получить сварочный шов из серого чугуна. Обычно с помощью таких электродов сваривают несложные детали, не испытывающие при эксплуатации серьезные нагрузки. Такие электроды нередко используются для сварки чугуна в домашних условиях. Перед выполнением такой сварки лучше ознакомиться с обучающим видео, дающим представление о нюансах процесса. Опытный специалист получит плотный надежный и с такими электродами.

Электроды из стальной проволоки маркируются как Св-08 и Св08А. Также используются электроды марок:

  • ЭМЧС — стержни с сердечником из низкоуглеродистой стали, чье многослойное покрытие одновременно выполняет несколько функций: образует газ, защищает зону сварки, легирует металл, формирует шлак. С применением таких электродов отпадает необходимость предварительного нагрева чугунных деталей. Между тем эти электроды могут использоваться только для соединения деталей толщиной не более 10 мм.
  • ЦЧ-4 — самые распространенные электроды для соединения чугунных деталей. Покрытие их содержит в составе компоненты, активно вступающие в химическую реакцию с углеродом, что ведет к образованию карбидных соединений, которые не растворяются в железе.
  • МНЧ-1 — электроды со стержнем из монель-металла, который представляет сплав меди (25−30%) и никеля (60−70%). Сварочный шов из такого металла имеет повышенную устойчивость к образованию трещин и хорошую обрабатываемость. Эти электроды способствуют графитизации металла шва и сокращают количество в нем растворенного углерода, благодаря чему минимизируется риск формирования отбеливания, то есть цементитной структуры.
  • Электроды с чугунными стержнями выпускаются с покрытием двух типов. Первый представляет смесь карборунда (55%) и углекислого бария (24%), соединяющиеся с жидким стеклом. Второй тип изготовлен из компонентов графитообразующей группы.

Еще электроды делают из стержней комбинированного типа. Это могут быть:

  • Стержни из меди и сплава железа, в качестве покрытия для них используют специальную смесь УОНИ-13, которая соединена с железным порошком;
  • Стержни из одного-двух медных прутков, которые соединены в пучок со стальной проволокой;
  • Медные, имеющие жестяную оплетку.

Выбирая стержни, учитывайте характеристики металла деталей, геометрические их характеристики и требования, предъявляемые к готовым соединениям. В процессе электросварки соблюдайте положенные требования и выполняйте положенные для выполнения сварочных работ правила безопасности.

При большой твердости чугун обладает одним большим недостатком, который проявляется в его хрупкости. Это вызвано большим содержание углерода в составе, что делает сварку данного металла достаточно сложным процессом. Электроды по чугуну должны компенсировать многие негативные моменты благодаря специально подобранному составу, но их имеется достаточно большое количество разновидностей, так что для каждого случая приходится подбирать отдельную марку. С учетом того, что в самом металле может находиться до 6% углерода, в электродах присутствует примерно то же самое соотношение.

Одним из самых качественных способов является сварка чугуна аргоном, но это достаточно дорого и не всегда доступно. Сварка чугуна электродом в домашних условиях также возможна и весьма распространена, благодаря своей простоте и дешевизне. Главное правильно подобрать расходный материал и подготовить металл под сварку. Очень важно, чтобы сварочные электроды по чугуну имели одинаковое время остывания с основным металлом, так как у него оно зачастую достаточно низкое. Это помогает избежать перенапряжения, что очень важно, так как у чугуна очень низкие пластичные свойства. При повышенных температурных режимах может происходить выгорание углерода, так что если в присадочном материала будет содержаться больше данного элемента, чем в основном.

Электроды для сварки чугуна используются как в промышленности, так и в частной сфере. Естественно, что у каждой марки свои особенности применения, поэтому, некоторые из них принадлежат только к определенным областям. В целом же чугун достаточно распространенный металл. К нему в большинстве случаев выпускают материалы с большим диаметром, так как из него делаются массивные изделия. Это могут быть детали к машинам, станочному оборудованию и прочей тяжелой технике. Возникает необходимость, как в самой сварке, так и в наплавке, причем электроды для наплавки чугуна мало чем отличаются от других типов. Практически у всех них основное покрытие, но встречаются и модели с кислым, что обеспечивает стабильность дуги и возможность проводить процедуры во всех пространственных положениях. Все они изготавливаются согласно ГОСТ 7293-85.

Физико-химический состав

Химический состав определяет, какими свойствами будет обладать наплавленный металл. Во все марки в основу входит железо, а остальные элементы служат для улучшения свойств сваривания и поддержания состава основного металла, который может меняться от температурного воздействия. На примере одной из марок можно рассмотреть химический состав:

  • Углерод — 0,13%;
  • Марганец — 0,9%;
  • Кремний — 0,5%;
  • Железо – остальное;
  • Ванадий — 8,6%;
  • Сера — 0,014%;
  • Фосфор — 0,023%.
Читайте также:  Машина для браширования древесины

Технические характеристики

Электроды для сварки чугуна не отличаются особо качественными характеристиками, которые выдвигаются к другим металлам, так как сам чугун обладает уникальными свойствами твердости, тянущими за собой хрупкость и прочие негативные моменты. К примеру, здесь достаточно высокий расход материала при наплавки, так как на 1 кг шва нужно на 80% больше электродов, но для чугуна это вполне приемлемо. На примере электрода марки ЦЧ4 можно рассмотреть, какими свойствами обладают данные изделия:

Сопротивление временное на разрыв, Н/мм2 Твердость, НВ
480–510 160–190
Производительность наплавления, г/мин Выход металла наплавки, % Расход количества электродов на 1 кг металла наплавки, кг
18,0 115,0 1,80

Марки

Существуют различные марки электродов для сварки чугуна. Здесь указан перечень основных из них, которые встречаются в практике сварщиков, а также разъясняется, зачем каждая из них предназначена и какими особенностями обладает.

  • МНЧ2 – это универсальная марка, которая подходит практически для любой разновидности чугуна. Их применяют для ликвидации бракованных участков литья. Они хорошо подходят для наплавки металла. Это электроды для постоянного тока на обратной полярности. Они подходят для применения в любом пространственном положении.

  • ОЗЧ2 – данная марка лучше всего проявляется при сваривании серого и ковкого чугуна. Главной особенностью является возможность использования без предварительного подогрева. Но для них недоступна потолочная сварка, так что приходится использовать только вертикальную и нижнюю.

  • ЦЧ4 – подходит как для горячей, так и для холодной сварки. Они используются сугубо в нижнем положении. Они используются как электроды для сварки чугуна со сталью. Сварка проводится при постоянном токе, кроме случаев с высоким напряжением, когда лучше применять переменный.

  • ОЗЖН1 – данная марка применяется исключительно при холодной сварке. С ее помощью можно соединять высокопрочный и серый чугун. В вертикальном и нижнем положении можно проводить соединение при больших объемах металла.

  • ОК92.18 – эта марка используется только с предварительным подогревом. Может свариваться как на постоянном, так и на переменном токе. Очень чувствительна к выбору режима.

Обозначение и маркировка

Маркировка электродов для чугуна зачастую содержит информацию о составе, что входит в изделие. Ведь железо хоть и является основным металлом для большинства марок, но помимо него встречаются и другие весомые примеси, не говоря уже о тех случаях, когда в качестве основы выступает никель. На примере марки МНЧ2 можно рассмотреть принцип формирования маркировки:

  • М – в электроде содержится медь, которой в данном случае около 30%;
  • Н – в электроде содержится никель, которого в данном случае 66%;
  • Ч – материал предназначен для сваривания чугуна;
  • 2 – номер марки, так как в серии есть и другие изделия с похожим составом, но различным соотношением элементов.

Выбор электрода для сварки чугуна

Электроды для сварки чугуна подбираются под конкретную марку. Существует много сортов данного металла, которые отличаются по свойствам. Это может быть обыкновенный, ковкий, серый и прочие. Естественно, что под состав каждого из них и требуется подбирать свой металл стержней, хотя и вытрясаются универсальные марки, которые подходят практически для любого случая. Таким образом, состав является первоочередным фактором, который влияет на выбор расходного материала.

Помимо этого нужно обращать внимание на обмазку. Ее подбирают сразу к тем условиям, для которых предназначены изделия. Но с учетом того, что основное и кислое покрытие оказываются достаточно различными по свои свойствам, об этом факторе не стоит забывать. Здесь также играет роль его толщина, особенно если речь идет о наплавке. Здесь нужно останавливаться на как можно более толстых моделях.

Толщина стержня также становится определяющим фактором, если сварка проводится с тонкими изделиями. Здесь нужно подбирать максимально точно, чтобы толщина диаметра совпадала с толщиной основного металла. В ином случае может появляться залипание или же в некоторых местах детали будут пропаливаться, что испортит заготовку.

Основные режимы и нюансы применения

Главной особенностью применение является работа с подогревом. Большинство марок требуют предварительного подогрева, а также поддержание шва в теплом состоянии с постепенным остыванием. Это помогает избавиться от возможных вкраплений кислорода и водорода, из-за чего образуются трещины, поры и другие виды брака.

Величина диаметра, мм Сила тока в нижнем положении, А
3 65–80
4 90–120
5 130–150

Производители

Существует много марок от различных производителей, каждый из которых старается предложить свой вариант решения проблема сварки данного металла путем изменения состава. Можно встретить изделия таких компаний как: