Электроды для сварки чугуна своими руками

Чугун в бытовых условиях применяют очень часто: начиная с батарей и других элементов сантехники, заканчивая компонентами заборов, запчастями машин, станков, коллекторов, промышленного оборудования. Сложности возникают, когда дело доходит до варки этого металла. Сварка чугуна электродами — задача непростая. Если при обработке других видов стали не требуется особой подготовки, то наварить швы на чугунные детали без навыков невозможно.

Особенности работы с чугуном

Рабочие со стажем определят свариваемость металла всего лишь по единому разрезу. Если структура является мелкодисперсной, а оттенок близок к серому, то такой чугун сваривать намного проще, чем темные крупнозернистые породы. Если говорить о соединении деталей, находящихся длительное время в масле, или тех, что постоянно подвергались окислениям в воде, грунте либо других средах, то такие сварочные материалы не являются подходящими. Следует принимать во внимание, что чугун принадлежит к материалам с ограниченной свариваемостью, и учитывать ряд его особенностей:

  • металл относится к жидкотекучим, потому единственным допустимым рабочим положением является нижнее;
  • при несоблюдении температурных режимов и перекаливании металла углерод выгорит, образуются поры;
  • отсутствие необходимой температуры и минимальная пластичность — главные причины напряжений в местах соединения швов;
  • расплавленным чугуном могут создаваться окислы с температурой плавления выше, чем у исходного материала.

Главный недостаток, с которым сталкиваются молодые мастера, — когда детали остывают, в местах сварки образовываются трещинки. Предотвратить такие последствия возможно только при строгом соблюдении технологии холодного сваривания.

Технологии соединения деталей

Существует три широко известные методики соединения чугунных деталей. Речь идет о таких работах:

  1. Горячая сварка. Ее считают самой распространенной и правильной. Суть в том, что перед началом использования электрода заготовка должна прогреться до 600 градусов, давая возможность избегать появления соединений с завышенной температурой, перекалок и напряженностей в местах сваривания.
  2. Полухолодное сваривание. От первого способа отличается только температурой нагрева. В этом случае температура нагрева изделий не должна превышать 350 градусов.
  3. Холодная сварка. Нагрев заготовок исключается, но в пределах технологии есть многочисленные нюансы, без которых нельзя получить шов высокого качества. Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором выполняется именно таким методом.

Как подготовить материал

Чугуну требуется предварительная подготовка перед началом сваривания. Сначала нужные места защищают, используя болгарку с кругом в виде лепестка либо другие подходящие насадки. Верхний слой защищают до уровня не окисленного металла, обезжиривая бензином или растворителем. Если нужно избавиться от трещин, металл чистят, пока не покажутся их окончания, строго в тех точках насверливают отверстия с диаметром 10 мм.

Говоря о том, как сварить чугунные детали, стоит выделить и некоторые особенности подготовительного этапа:

  1. Шпильки. Работы могут выполняться как послойно (опорные элементы не задействуются), так и со шпильками. Они полностью стальные. Размеры подпадают под строгий регламент, к примеру, их диаметр не должен занимать более 40% объема чугуна при максимальном расстоянии 6 диаметров и выступлении над основанием в 4−6 мм. На используемое количество влияют только величины соединений, но не более четверти от площади изломов.
  2. Проведение разделки кромок. Нельзя допускать острых краев в местах сопряжений металла, их следует сделать сферическими.
  3. Нужно пользоваться специальными электродами. Давая ответ на вопрос относительно того, как заварить чугун обычным электродом, нужно отметить, что это практически нереально. Специалисты советуют приобретать присадки, среди компонентов которых хром, медь, никель и другие лигатуры, упрощающие наплавление на чугун аргоном.

Сварочный процесс

После ознакомления с этапом предварительной подготовки сварки чугуна в домашних условиях необходимо должное внимание уделить описанию основных технологических моментов:

Читайте также:  Устройство термоголовки для радиатора отопления

  • придерживаться обратной полярности при подключении;
  • выставлять мощность на минимум для заданной толщины электродов;
  • один непрерывный шов может иметь длину до 50 мм;
  • необходимо делать частые перерывы для исключения перегрева стали;
  • первые и последние слои при многослойной варке обязательно подковывают молотком с незначительным усилием.

Итак, главные моменты рассмотрены, остается понять, как варить чугун инвертором. Есть два способа.

Применение шпилек и многослойности

После завершения фиксации шпилек можно приступать непосредственно к наварке швов полуавтоматом. Вокруг каждой из них послойно кладется металл, из которого и формируются заплатки. Не допускать нагрева свыше 80 градусов можно, придерживаясь шахматного порядка или выполняя действия по очереди с противоположных сторон изделий.

Завершающий момент для такого рода сварочных работ — нанесение верхнего соединительного шва из нержавеющей проволоки, предназначение которого — прочное объединение наваренной стали в пространстве, полученном вокруг шпилек.

Сначала следует убедиться в том, насколько правильно созданы фаски. После этого посредством специального электрода, выдерживая оптимальный температурный режим, начинают аккуратно наплавлять первый слой электросваркой. Он будет главным и определит качество дальнейших работ. Каждый из слоев еще в горячем состоянии должен тщательно проковываться молотком. Когда есть свободный доступ к обратной стороне изделий, то после нанесения первого слоя его нужно перевернуть, наплавить такой же шов, после чего завершить многослойную варку сверху, а потом снизу. После проковки швов поверхность поддается шлифовке.

Сварка чугуна – сложный высокотемпературный процесс, ведь наличие в сплаве 2,14% углерода отрицательно влияет прочность соединения. На месте шва могут образоваться трещины или поры, на инструменте появляется окалина, он быстро тупится и может даже рассыпаться от перегрева. Для качественного и долговременного результата нужны электроды по чугуну, точно соответствующие типу сплава и виду сварки.

Выбор типа электродов

Сварочные электроды по чугуну различаются материалом. Они могут изготавливаться из:

  • проволоки из легированной стали;
  • чугунных прутков;
  • нержавеющих стальных прутков;
  • меди или ее сплавов.

Электроды для сварки чугуна на основе стальной проволоки маркируются следующим образом – СВ-08 и СВ-08А

Для удобства выбора электроды маркируются. Ниже список известных универсальных вариантов:

1. Серия ЭМЧС сделана из проволоки с минимальным количеством углерода. Имеет трехслойную обмазку. Газозащитный слой защищает от образования пузырьков, легирующий улучшает качество шва, шлакоформирующий предотвращает окисление. Такие расходники созданы для низкотемперотурной сварки мелких деталей (до 1 см).

2. ЦЧ-4 – популярный вариант. Многокомпонентный стержень при плавке соединяется с чугуном, делает шов ровнее и прочнее. Электродом получится выполнить сварку любой температуры.

3. Чугунные стержни с нержавеющим покрытием: карборундом, углекислым барием с добавлением жидкого стекла и графита.

4. Неплавящиеся расходники. Вольфрамовые, графитовые или угольные стержни не плавятся, при работе нужно добавлять присадочный материал (проволоку или чугунный круг).

5. Ficast NiFe K – железноникелевые стержни для соединения чугуна со сталью.

6. МНЧ-1 – наиболее дорогостоящие расходники. Изготовлены из монель-металла (70% никеля и 30% меди), укрепляют шов и делают его пластичнее. При быстром остывании не образовывается трещин, место сварки легко поддается обработке. Цементит почти не выделяется.

Кроме того, на рынок постоянно выходят новые расходники для сварки чугуна.

Стержни для горячей сварки

Горячий способ предъявляет больше требований к оборудованию, чем к расходникам. Сварка чугуна проводится:

  • простыми стальными стержнями (АНО-4, АНО-5; УОНИИ 13/45);
  • чугунными прутками (серия А или Б);
  • расходниками серии ОМЧ-1.

Диаметр стержня подбирается под определенную толщину стенок детали. ОМЧ-1 подходит исправления дефектов и соединения частей, отлитых из серого чугуна. Он сделан из прутков с защитным покрытием. Стержни серии А используют при дуговой сварке. Марка Б подходит также для холодной сварки. Стабилизирующие добавки в составе препятствуют быстрому остыванию металла и улучшают качество шва.

Электроды для холодной сварки

Результаты холодной сварки зависят от качества применяемых расходников и тщательного соблюдения технологии. Стержни должны обязательно содержать много никеля и меди. Никель растворяется в шве, и место сварки отлично поддается механической шлифорвке, не имеет пор или трещин. Медь, наоборот, делает шов тверже и прочнее.

Читайте также:  Программа для гравера чпу

Стержни для холодной сварки бывают 3 групп:

  1. Железно-медно-никелевые (серия МНЧ-2);
  2. Железно-никелевые или никелевые без меди (ОЗК-3, ОЗК-4, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2);
  3. Железно-медные (ОЗЧ-2, ОЗЧ-6)

Серия ОЗЖН подходит для высокопрочного чугуна любой толщины. ОЗЧ-2 предназначены для исправления дефектов и соединения изделий из ковких чугунов. ОЗЧ-6 – для тонкостенных изделий. ОЗЧ-4 – для получения устойчивого к ударам и трению шва на высокопрочном чугуне. Также применяют низкоуглеродистые расходники ЦК-4.

Как изготовить электрод для сварки чугуна из обычного

Если покупать китайские расходники не хочется, а качественный товар слишком дорогой, электроды по чугуну вполне можно сделать самим.

1 вариант

Понадобится дрель, простые электроды для стали (АНО-4, УОНИ 13/45 или другие) и медная проволока около 2 мм в диаметре. Процесс прост: накручиваем проволоку на стальную основу, включив дрель на малые обороты. Комбинированный стержень подходит для поэтапной обработки небольших поверхностей.

2 вариант

Намного проще работать с присадочным прутком из меди. Потребуются:

  • полуметровые прутки из проволоки 4-5 мм диаметром;
  • жидкое стекло;
  • металлический порошок или опилки;
  • измельченная обмазка с электродов для стали.
  1. Прутки нужно проработать наждачкой, затем обезжирить.
  2. Обмазку смешать с металлическими опилками или порошком (1:1). Затем добавить в смесь 30% жидкого стекла.
  3. Окунуть медь в смесь и медленно поднять. Процедуру повторять, пока покрытие не достигнет толщины 2 мм. Высушить готовые стержни.
  4. Перед работой прокалить электроды в духовке при 200-250 градусах.

Такими расходниками работать намного удобнее. Их состав максимально приближен к популярным заводским маркам.

В заключении хочется сказать, что выбор электродов для сваривания чугуна достаточно большой и зависит от конкретных целей. Главным недостатком является высокая стоимость. Если же вам требуется разовое выполнение работ в домашних условиях и дополнительных требований к прочности и качеству сварочного шва не применяется вполне можно обойтись вариантом самодельного изготовления.

Срок службы чугуна вдвое больше чем у стали, однако из-за высокого содержания углерода ремонт обычной электросваркой деталей из этого материала неэффективен. В месте соединения образуются микротрещины, а на шве — поры. В промышленности эта проблема решается специальной подготовкой, которая неприменима для сварки чугуна в домашних условиях. Однако создание прочных соединений возможно и при самостоятельном ремонте с использованием электродов для сварки чугуна.

Особенности сварки чугуна

Установлено что сварку серого чугуна с мелкодисперсной структурой производить проще, чем крупнозернистого металла тёмного оттенка. Детали длительное время контактировавшие с маслом или подвергавшиеся окислению сварке не поддаются. Чугун относится к материалам с ограниченным свариванием, поэтому при работе учитываются его особенности:

  • из-за высокой текучести в жидком состоянии сварка осуществляется преимущественно в нижнем положении;
  • образование пор в местах выгорания углерода;
  • из-за низкой пластичности при нарушении температурного режима возникают внутренние напряжения, создающие трещину на шве;
  • при расплавлении в чугуне образуются окислы с температурой плавления выше, чем у него.

Методы сварки

Для создания прочных швов разработаны три способа:

  1. Технология горячей сварки сложна, но практически исключает образование трещин. Выполняется с предварительным подогревом до температуры 600 — 650⁰C при последующем медленном охлаждении. На производстве эта процедура выполняется на индукционных установках. Некоторые новички сомневаются можно ли варить чугун этим способом самостоятельно. Это реально, если для нагрева воспользоваться горном, газовой горелкой, паяльной лампой, а для медленного охлаждения горячим песком.
  2. Полугорячая сварка аналогична предыдущему способу, но температура нагрева 300 — 350⁰C.
  3. Холодную сварку осуществляют специальными электродами без предварительного подогрева деталей. Однако чтобы заварить чугун этим способом необходимо учитывать технологические особенности материала.

Выбор электродов для сварки чугуна

При холодной сварке чаще всего пользуются недорогими электродами ОЧЗ с индексом от 2 до 6. Основой являются медные стержни со специальной обмазкой. Марка МНЧ-2 применяется для наплавки металла, для изготовления стержней применяется сплав, в который добавляется никель, марганец, железо, медь. Эти электроды дефицитны и стоят дорого. К более дешёвым относятся ЦЧ-4 и ОЗЖН-1.

Читайте также:  Как снять аккумулятор с шуруповерта

В зависимости от марки электродов и диаметра выбирается сила тока:

Марка Ток, А

Ø 3 мм

Ток, А

Ø 4 мм

Ток, А

Ø 5 мм

Ток, А

Ø 6 мм

ЦЧ-4 63 — 80 90 — 120 130 — 150 ― ОЗЧ-2 90 — 110 120 — 140 160 — 190 220 — 250 ОЗЖН-1 100 — 120 130 — 150 160 — 180 ― МНЧ-2 90 — 110 120 — 140 160 — 190 210 — 230

При отсутствии заводских делают самодельные электроды, используя медные стержни нужного диаметра. Для покрытия берётся обмазка, сколотая со стальных электродов. Её размельчают, добавляют такой же объём железных опилок и смешивают с жидким стеклом до густоты сметаны.

Стержни зачищаются, обезжириваются и вертикально опускаются в смесь. После неспешного извлечения, чтобы успело стечь лишнее, должен образоваться слой толщиной 1,5 — 2 мм. Установленные вертикально электроды сушат сначала без нагрева, а затем в духовке при 250⁰C.

Чугун можно заваривать обычным электродом после навивки на него медной проволоки диаметром от 0,5 до 2,0 мм. Наматывать начинают с рабочего конца, плотно укладывая витки на обмазку без зазоров между ними. Вес проволоки должен быть в 4 — 5 раз больше массы стального сердечника.

Независимо от того какими электродами варится чугун нужно соблюдать следующие условия:

  • сварка ведётся швами длиной 3 — 5 см с перерывами;
  • прерывистый режим позволяет избежать недопустимого нагрева участков выше 80⁰C;
  • подключение полярности обратное.

Технология сварки чугуна электродом

В зависимости от вида дефектов и возможностей применяются несколько вариантов. Сварку чугуна электродом в домашних условиях осуществляют многослойным способом. С краёв соединяемых толстостенных деталей болгаркой снимаются фаски под углом 45⁰. При заделке трещины её углубляют тонким диском, а на концах просверливают отверстия. Такая подготовка обеспечит лучшее заполнение дефекта расплавленным металлом.

Затем, используя специальный электрод, наплавляется первый слой участками по 3 — 5 см. Сваривать начинают с концов соединения, чтобы получилась ванночка. Если есть возможность, аналогично обрабатывают дефект с обратной стороны детали. Следующие слои, ещё горячие, проковываются молотком с закруглённым бойком.

Поскольку специальные электроды стоят дорого их иногда заменяют обычными. Однако их использование возможно только для наплавления последующих после первого слоёв. Сварка чугуна электродами по стали обходится дешевле, но надёжность такого соединения невысокая. Поэтому не рекомендуется применение в ответственных случаях.

Электродами, сделанными из чугуна, пользуются для устранения изъянов на изделиях после отливки. Для повышения качества применяется полугорячий метод. Для работы возможно использование аппаратов переменного и постоянного тока. Его величина рассчитывается исходя из величины диаметра электрода. На каждый миллиметр добавляется 50 — 60 А.

Чтобы сварить чугун в среде инертного газа неплавящимся электродом необходимы большие денежные и временные затраты, а качество улучшается незначительно. Поэтому такая технология домашними мастерами применяется редко.

Сварка чугуна по шпилькам

Так как заварить чугун с крупнозернистой структурой многослойным способом не всегда удаётся, соединение осуществляется с помощью установки шпилек с резьбой. Их размещают в шахматном порядке по краям соединяемых частей. Размер шпилек выбирается, руководствуясь рекомендациями:

  • по диаметру не более 0,3 — 0,4 толщины детали, максимальный — 12 мм;
  • вкручиваются на глубину 1,5 своего диаметра, но не больше 0,5 толщины материала;
  • длина выступающей над поверхностью части — 0,75 — 1,2 диаметра шпильки.

После установки по периметру шпилек наваривается несколько слоёв металла. Чтобы избежать перегрева наплавку производят попеременно на разных концах. В завершение металл вокруг шпилек соединяется одним или несколькими швами.

Заключение

Имея инвертор и зная, как правильно варится чугун электросваркой, можно оперативно делать ремонт самостоятельно. Для этого необязательно покупать специальные электроды, их успешно заменят самодельные. При отсутствии опыта желательно сначала потренироваться на ненужных чугунных изделиях. При сварке следует помнить о недопустимости перегрева участков свыше 80⁰C, поэтому спешить не надо.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector