Cварка чугуна электродами – технология, виды стержней

Изделия из чугуна, как известно специалистам, очень плохо соединяются методом сварки, а также отличаются повышенной хрупкостью. Между тем, сварка чугуна может быть эффективно выполнена с использованием специальных электродов.

Процесс сварки чугуна электродом

Процесс сварки чугуна электродом

Основные сложности процесса

Сложность сварки чугуна объясняется в первую очередь химической структурой и свойствами этого материала. Чугун, как известно, является сплавом, содержащим железо и углерод, в составе которого дополнительно присутствуют как примеси (сера, фосфор, марганец, кремний), так и легирующие добавки (хром, алюминий, магний, ванадий, никель и др). Те марки данного металла, которые не содержат легирующих добавок и не подвергаются термической обработке, отличаются невысокой прочностью и твердостью. Детали из такого металла, кроме того, очень хрупкие.

Плохая свариваемость чугуна объясняется целым рядом факторов. К ним относятся следующие:

  • В сварочной ванне происходит окисление различных элементов, в том числе и кремния, в результате на ее поверхности образуются тугоплавкие оксиды. По причине своей тугоплавкости такие оксиды приводят к образованию в зоне соединения непроваренных участков.
  • Место соединения охлаждается очень быстро, и в структуре металла образуется цементит, который отличается повышенной твердостью. Участки металла с цементитной структурой, которые называются отбеленными, очень сложно поддаются дальнейшей механической обработке.
На фото изделие из чугуна после сварочных работ

На фото изделие из чугуна после сварочных работ

  • Чугун относится к категории жидкотекучих материалов, в расплавленном состоянии из него очень сложно сформировать соединение и удержать металл в его зоне. Если посмотреть на видео процесса сварки чугуна, то заметно, как металл буквально вытекает расплавленными ручейками из-под электрода.
  • При осуществлении сварочных работ с чугуном необходимо обеспечивать равномерный нагрев, а также охлаждение деталей. Если пренебречь этими требованиями, то велик риск появления трещин в зоне соединения.
  • В расплавленном состоянии такой материал, как чугун, склонен к активному выделению газов, что приводит к пористости сварного шва.

Выполнение сварки чугуна электродами

Технология сварки чугуна предполагает использование угольных или покрытых электродов для чугуна, применение инверторов, а также газосварочных аппаратов. Если для сварки чугунных деталей используется газовая горелка, то для формирования шва применяется присадочный материал.

По типу формируемого шва технологии сварки чугуна разделяют на три категории:

  • сварочный шов формируется с использованием цветных металлов, а также их сплавов;
  • для получения шва используется низкоуглеродистая сталь;
  • шов формируется из чугуна.

По способам предварительной подготовки деталей технологии сварки чугуна бывают:

  • без предварительного нагревания деталей (так называемая холодная сварка);
  • с предварительным нагревом деталей до 450 градусов;
  • с предварительным нагревом до 650 градусов.

Подогрев чугунных деталей перед сваркой позволяет защитить их от появления участков с отбеленным металлом и минимизировать риск возникновения трещин в зоне соединения. Данная технология позволяет придать чугуну в области сварного шва те же характеристики, что и у основного металла. Холодная технология востребована в тех случаях, когда шов формируется за счет использования электродов, стержни которых изготовлены из цветных металлов или стали.

Процентное содержание элементов в электродах из чугуна марки А и Б

Процентное содержание элементов в электродах из чугуна марки А и Б

При предварительном подогреве применяют электроды, изготовленные из чугуна (марки «А» и «Б»). Работы выполняются на токах с большим значением и в непрерывном режиме, что очень важно иметь в виду. Даже если необходимо выполнить большой объем работ по сварке одной конструкции, то они не прекращаются, что обеспечивается за счет задействования нескольких специалистов, работающих посменно.

Кроме этого, электроды для сварки чугуна могут быть и угольными с диаметром стержней от 8 до 20 мм. В таком случае работы выполняются на токе прямой полярности, а руки сварщика защищаются от теплового излучения специальным щитком, закрепленным на держателе.

Хотя технология горячей сварки и является безальтернативной во многих ситуациях, она имеет ряд существенных недостатков. К ним, в частности, относятся:

  • высокая стоимость технологического процесса;
  • его продолжительность по времени;
  • трудоемкость работ по выполнению такой сварки (так как требуется равномерный нагрев всей поверхности деталей и формовка мест соединения).

Виды электродов для сварки чугуна

Электроды, используемые для соединения деталей из чугуна, классифицируются в первую очередь в зависимости от материала, из которого выполнен их стержень. Такими материалами могут быть:

  • проволока, изготовленная из легированных сталей;
  • сварочная проволока из углеродистой стали;
  • прутки, выполненные из чугуна;
  • медная проволока (или выполненная из сплавов этого металла).

Электроды по чугуну, изготовленные из стали, покрываются специальным составом, который в обязательном порядке содержит ферросилиций. Использование такой присадки в обмазке электрода дает возможность получить сварочный шов, состоящий из серого чугуна. Как правило, такие электроды применяются для сварки несложных деталей, которые не испытывают серьезных нагрузок при эксплуатации.

Такими электродами нередко выполняется сварка чугуна также и в домашних условиях. Прежде чем выполнять такую сварку, лучше всего посмотреть обучающее видео, что даст возможность ознакомиться с основными нюансами процесса. Опытный специалист может получить плотный и надежный шов даже при помощи таких электродов.

Электроды, которые изготавливаются из стальной проволоки, имеют маркировку Св-08 и Св08А. Кроме этого, используются электроды следующих марок:

  • ЭМЧС — электроды с сердечником из низкоуглеродистой стали. Многослойное покрытие таких электродов выполняет одновременно несколько функций: защищает зону сварки, образует газ, формирует шлак и легирует металл шва. При применении таких электродов нет необходимости в предварительном нагреве деталей из чугуна. Между тем использование таких электродов для чугуна возможно лишь для соединения деталей, толщина которых не превышает 10 мм.
  • ЦЧ-4 — наиболее распространенный тип электродов, используемых для соединения деталей, изготовленных из чугуна. Покрытие таких электродов содержит в своем составе компоненты, которые активно вступают в химическую реакцию с углеродом, в результате чего образуются карбидные соединения, не растворяющиеся в железе.
  • МНЧ-1 — электроды, стержень которых изготовлен из монель-металла, представляющего собой сплав никеля (60–70%) и меди (25–30%). Сварочный шов, сформированный из такого металла, характеризуется повышенной устойчивостью к образованию трещин и обладает хорошей обрабатываемостью. Кроме того, такие электроды способствуют графитизации металла шва, а также уменьшают в нем количество растворенного углерода, что минимизирует риск формирования цементитной структуры (отбеливания).
Электрод для сварки чугуна МНЧ-2

Электрод для сварки чугуна МНЧ-2

  • Электроды, стержни которых изготовлены из чугуна. Такие электроды выпускаются с покрытиями двух типов. Первые из них состоят из смеси углекислого бария (24%) и карборунда (55%), которые соединяются жидким стеклом. Второй тип обмазки изготавливается из компонентов графитообразующей группы.

Электроды для сваривания чугуна также изготавливаются и из стержней комбинированного типа. В частности, это могут быть:

  • cтержни из сплава железа и меди, в качестве их покрытия используется специальная смесь УОНИ-13, соединенная с железным порошком;
  • стержни, состоящие из одного или двух медных прутков, соединенных в пучок со стальной проволокой;
  • медные электроды с жестяной оплеткой.
Решая вопрос, какими электродами воспользоваться, следует учитывать как характеристики металла деталей и их геометрические характеристики, так и требования, которым должны удовлетворять готовые соединения. В процессе электросварки следует придерживаться всех требований и правил безопасного проведения сварочных работ.