Сварка чугуна полуавтоматом - технология процесса

Подготовка поверхности

Перед тем как варить трубы электросваркой, нужно подготовить их к процессу соединения. Последовательность подготовки поверхности:

Трубы должны соответствовать всем параметрам, которые указанны в проекте. По всей длине они должны иметь равномерную толщину стенок, а срез должен быть круглым.
Трубу подрезают под углом в 90° и на расстоянии в 1 см от среза зачищают до блеска.
Затем срез обезжиривают. Для этого удаляют все масляные подтеки и счищают ржавчину. Если есть краска, то ее снимают.

При необходимости торец дополнительно обрабатывают. Кромка среза трубы должна иметь угол раскрытия в 65° с величиной притупления до 0,2 см. Такой срез поможет качественно соединить изделия.

Безопасность при работе

При выполнении сварки необходимо соблюдать следующие правила:

Перед началом работы проверяют исправность всех блоков аппарата, целостность питающего кабеля. Необходимо использовать заземленное оборудование, гарантирующее защиту от поражения током.
Обязательно применение маски сварщика, защитного костюма и рукавиц. Рядом со сварочным оборудованием стелют резиновый коврик.
Детали, имеющие трещины или поры, нельзя закреплять на большой высоте.
Работать нужно в помещении с хорошими освещением и вентиляцией.

Рабочее место снабжают аппаратом, удаляющим образующуюся во время сварки пыль.

Рекомендуем ознакомиться
Как приварить чугун к металлу

Как правильно подготовить материал для сварки

Технология сварки чугуна включает и грамотный процесс подготовки металла, учитывающий свойства материала, и предотвращающий появление дефектов после окончания работы. В подготовку включается:

Распил трещин. Часто трещины в чугуне имеют тонкую и глубокую структуру. Если обрабатываемая деталь толще 4 мм, то наложенный сверху шов минимально заплавит верхнюю часть трещины, оставив разрозненную структуру внутри. Сопротивление на разрыв и излом будет очень слабое. Чтобы хорошо заваривать подобные места, необходимо распиливать трещины «болгаркой» с тонким диском. Чем толще металл, тем глубже можно делать запил.
Просверливание краев. Окончания трещин могут быть глубже и дальше, чем позволяет увидеть зрение

Поэтому перед тем, как сваривать трещину, важно просверлить отверстия по ее краям, отступив на 5 мм от визуально различимого конца разлома. Это позволит хорошо заполнить металлом пространство внутри и поможет предотвратить продолжение раскола.
Разделка кромок

Свариваемость чугуна отличается перекалкой в месте соединения, что ведет к хрупкости участка. Чтобы предупредить это явления важно осуществлять равномерный прогрев по всей длине шва, и достаточно разбавить место соединения присадочным металлом. В этом помогает грамотная разделка кромок. При соединении толстых пластин стоит выполнить скосы краев под 45 градусов, и оставить небольшое притупление у основания в 3-4 мм. Подобная разделка поможет хорошо заполнить место соприкосновения и создать устойчивый к трещинам участок.
Подформовка. Когда варится тонкий элемент из чугуна, то велика вероятность протечки жидкого металла. Подкладка из графита позволит поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму изделия.

Разделка кромок

После того, как были выбраны электроды по чугуну, необходимо подготовить кромки детали к свариванию. В первую очередь следует позаботиться о чистоте поверхности изделия, о чем уже упоминалось ранее.

Далее, перед тем, как варить чугун электросваркой, следует разделать кромки. Особенно это касается ремонта различных приспособлений. В таких случаях разделка дефектных мест крайне необходима. Она осуществляется с одной или с двух сторон в Х-образной форме.

Сварка стали с чугуном будет более надежной, если перед началом работы сделать наплавку на кромку последнего никелевой присадки. Это позволит сформировать так называемый переходной слой, который положительно скажется на качестве шва.

Конечно же, маркировка электродов по чугуну в данном случае будет отличаться. Подходящими вариантами для соединения со сталью будут стрежни марок ЦЧ-4, ОЗЧ-2.

Как приварить чугун к стали

Чугун и сталь очень схожие металлы, единственное, что их различает, это содержание углерода. В чугуне его больше. И именно этот химический элемент усложняет процесс сваривания чугуна. Но самое главное, что углерод в его составе может быть небольшими гранулами или крупными. Так вот первый вариант еще можно сваривать, а второй практически невозможно. Даже при кажущейся качественно проведенной сварной операции результат будет все равно плохим. И когда встает разговор о таком технологическом процессе, как сварка чугуна со сталью, необходимо понимать, что схожие металлы все равно являются разнородными. И в этом вся сложность.

Приварить сталь к чугуну можно электродуговой сваркой, используя различные электроды. К примеру, отечественными марками ЦЧ-4, ОЗЧ-2 или ОЗЛ-25. Совершенно разные электроды, поэтому их используют, если сварочный шов будет в дальнейшем обрабатываться или не будет. Если сварка производится с дальнейшей обработкой, то применяется электрод ОЗЛ-25 или ОЗЧ-2, в другом случае ЦЧ-4. Первый электрод образует в сварочном шве металл гомогенного типа с высокой проницаемостью и неоднородностью. Последнее значение дает возможность металлу не лопнуть в процессе обработки, потому что с его помощью снимается напряжение внутри сварочного шва.

Методы сварки чугуна

Существует три способа сварить чугун:

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.
Полугорячая сварка. Практически ничем не отличается от предыдущего способа, за исключением температуры нагрева. Здесь изделие прогревают до 300 – 350 градусов.
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.

Требования к оборудованию для полуавтоматической сварки алюминия

Сварка алюминия полуавтоматом может выполняться на любом оборудовании, но лучших результатов позволяют добиться импульсные сварочные аппараты. Инверторные устройства (ТИГ), на которых сварка выполняется на переменном токе высокой частоты, также обеспечивают высокое качество получаемого соединения, но процесс на них происходит в три раза медленнее, по сравнению с импульсным оборудованием. Однако для тех домашних мастеров, которые собираются варить детали из алюминия своими руками, ТИГ-аппараты являются оптимальным выбором.

Технология сварки алюминия полуавтоматом подразумевает использование защитного газа, в качестве которого используется аргон или смесь этого газа с гелием (если варить необходимо заготовки большого сечения). В отдельных случаях полуавтоматическая сварка данного металла может выполняться и без газа, но тогда необходимо использовать специальную порошковую проволоку, испарения которой формируют защитную среду, либо осуществлять процесс под слоем флюса.

Полуавтомат для сварки алюминия должен соответствовать ряду требований, которые учитывают особенности как свариваемых деталей, так и расходных материалов, используемых для выполнения соединения. Среди таких требований необходимо выделить следующие:

Диаметр отверстия в наконечнике, через которое подается сварочная проволока, должен иметь некоторый запас по своему размеру. Объясняется это требование тем, что алюминиевая проволока, используемая для сварки, в процессе нагрева значительно расширяется, что может привести к ее застреванию в подающем отверстии.
Шланг полуавтомата, через который подается сварочная проволока, должен быть не слишком длинным (не более 3 метров), что объясняется мягкостью используемой проволоки из алюминия, которая может деформироваться. Не допускается, чтобы на таком шланге были скручивания и сильно изогнутые участки.
Чтобы минимизировать силу трения сварочной проволоки, подающейся через шланг полуавтомата, рекомендуется заменить обычный канал подачи на тефлоновый.
Чтобы механизм подачи сварочного полуавтомата не заминал мягкую алюминиевую проволоку, он должен быть оснащен 4 роликами, имеющими U-образные канавки. Использование такого подающего механизма позволит обеспечить минимальное механическое воздействие на поверхность проволоки.

Четырехроликовый механизм, обеспечивающий плавную подачу алюминиевой проволоки

Если вы собираетесь выполнять сварку заготовок из алюминия своими руками достаточно часто и вам важна производительность данного технологического процесса, то лучше использовать для этих целей специализированное оборудование, работающее в импульсном режиме. В таком полуавтомате изначально заложен синергетический режим сварки, что дает возможность эффективно использовать это устройство для соединения деталей, изготовленных из алюминия.

Если же вас в первую очередь интересует качество формируемого сварного шва, а не скорость технологического процесса, то лучше использовать для сварки алюминиевых деталей в среде аргона упомянутый выше инвертор ТИГ. Такое оборудование стоит значительно дороже, но обеспечивает высокое качество сварного шва, его однородность и отсутствие в нем пор.

Инверторный полуавтомат марки «Кедр» с выносным механизмом подачи проволоки

Сварка полуавтоматом

Сварка чугуна полуавтоматом выполняется достаточно просто, главное внимательно изучить все действия. Обязательным условием для процесса является подготовка детали из чугуна, именно от подготовки будет зависеть показатель прочности сварного шва. Также потребуется специальная проволока для сварки полуавтоматом чугуна.

Чтобы правильно выполнить сварку чугуна полуавтоматом, нужно рассмотреть правильную технологию. Обычно данный метод производиться при помощи трех способов сварки:

холодная сварка чугуна с использованием сварочной проволоки по чугуну ПП АНЧ-1. Она подходит для небольших коротких швов, заделки трещин, для работы с тонкими деталями из чугуна. Никакого подготовительного этапа не потребуется, достаточно только лишь провести кончиком проволоки по области сварки. Схватывание дуги происходит практически сразу, потребуется удержать ее в течение нескольких секунда, а в это время нужно провести проволокой по месту шва;
полугорячая сварка чугуна полуавтоматом обычной проволокой применяется для сваривания более сложных участков. К примеру, ее используют при установке заплатки на канализационных трубах. Уровень температуры нагревания составляет около 350 градусов Цельсия. Для полугорячей сварки подходит проволока для сварки чугуна ПП АНЧ-2. Для нагревания может применяться паяльная лампа. После сваривания производится плавное охлаждение;
горячая сварка применяется для изготовления сварных швов с высокой прочностью, которые обладают повышенными качествами на изгиб и излом. Во время него применяется проволока сварочная для чугуна ПП АНЧ-3. Нагревание производится в печи или при помощи газовой горелки. Нагревание производится до температуры 600 градусов Цельсия. А вот процесс графитизации выполняется естественным путем.

Как правильно заваривать чугун

Особые свойства металла вызывают повышенные требования к осуществлению сварочного процесса. Правильный подход обязывает к проведению тщательной подготовки. Рабочая зона должна быть хорошо очищена от любых загрязнений. Используются: болгарка, металлические щетки, «наждачка». Масляные пятна удаляются растворителями. При сильном загрязнении применяются горелки или пескоструйный аппарат.

Частое явление — трещины на поверхности по краям чугунных изделий. К их заделке необходим особый подход. Трещины разделываются и очищаются на всю длину для полноценного заполнения расплавом. При необходимости заготовки засверливаются по краям, а торцы разделываются под нужным для сварки углом.

Технология и способы сварки

Выделяется 3 основных способа сварки чугуна в зависимости от предварительного нагрева:

Горячий метод. Перед сваркой детали нагреваются до 600-680 °С, что повышает пластичность металла и снижает риск растрескивания. Такая техника идеально подходит для производственных условий, где имеются специальные печи. В доме подобный нагрев обеспечить крайне сложно, да и опасно.
Полугорячая технология. Металл предварительно нагревается до 320-360 °С. Разогрев производится специальными фенами. В домашних условиях способ осуществить трудно, но при наличии отдельной мастерской можно провести процесс.
Холодная сварка. Это наиболее распространенная методика для работ дома. Предварительный разогрев не производится или не превышает 60–80 °С. При этом способе придется учитывать все сложности работы с чугуном.

При выборе метода необходимо учитывать безопасность, тип металла и наличие необходимого оборудования.

Особенности сварки в домашних условиях инвертором

Для электросварки в домашних условиях можно использовать обычный инвертор или специальный домашний полуавтомат. Наиболее распространенный способ — холодная сварка электродами, когда в качестве источника тока используется инвертор. При подключении аппарата устанавливается обратная полярность. Он включается на минимальную мощность для данного типа электрода. Сварка производится короткими швами длиной 40–50 мм.

Применяется 2 способа обеспечения прочности сварного шва:

Сварка со шпильками. Как правило, используются стальные шпильки диаметром до 0,4 толщины чугунной заготовки. Они вставляются в просверленные по краям отверстия. Вылет их не превышает 4–5 мм, а шаг установки — до 5 диаметров. На начальном этапе выступающая часть обваривается вокруг, а расплав заполняет шов. Затем, металл проваривается от шпильки к шпильке, формируя кольцевой шов. Постепенно вся поверхность в месте соединения должна равномерно заполниться наплавляемым металлом.
Многослойная сварка. После тщательной подготовки кромок заготовок и формирования фасок, детали стыкуется и начинается послойное формирование сварного шва. После нанесение первого слоя осуществляется его тщательная проковка молотком. Затем, процедура повторяется со вторым слоем, и т. д. Если должны вариться плоские заготовки, то после наложения каждого слоя детали переворачиваются и слой накладывается на обратной стороне.

Справка! При проведении сварки важно помнить о том, что перегревать металл нельзя, а поэтому необходимы частые остановки процесса.

Методы избежания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
Не рекомендуется пытаться сварить сталь и чугун с наибольшим содержанием углерода. Он склонен к появлению трещин и потому считается несвариваемым. Необходимо прибегнуть к альтернативным вариантам соединения.
При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
Работы надо вести с умеренной скоростью. При быстрой сварке образуются горячие и холодные разломы.

Наиболее надежными швы получаются при следующих условиях:

использовании электродов малого диаметра;
нанесения наплавки отрезками по 5 см, давая чугуну остыть.

Режим и материалы подбирают по чугуну.

Дуге придают уклон в сторону заваренного участка, стараясь не затрагивать основной металл.

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.

Не являющийся металлом углерод не способен образовывать связей с железом, он содержится в сплаве в виде графитовых вкраплений.

Сплав обладает следующими характеристиками:

Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
Низкая пластичность.
Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

Как приварить чугун к металлу электросваркой

При проведении ремонтных работ возникают ситуации, когда необходимо соединить разнородные металлы. Можно ли соединить сваркой чугун со сталью? Да, но это под силу людям с опытом. Чугунные сплавы отличаются высоким содержанием углерода, при его выгорании структура металла меняется. Стык проваривается в низкотемпературном режиме, до 120°С. Сталь, наоборот, необходимо сильно разогревать. Для соединения чугунных деталей с другим из черных сплавов разработана технология буферного слоя. Никелевый наплав обеспечивает прочное соединение разнородных металлов.

Горячий – перед соединением детали предварительно нагревают печи до 600°С полностью. Допускается разогрев паяльной лампой только в рабочей зоне (чугунина становится малинового оттенка). Применяется для надежных соединений.
Полугорячий, хорош для легированных сплавов. Соединяемые части частично или полностью нагревают до 200–300°С.
Холодный – детали соединяют без подогрева, применяется для наплавов – швов, работающих на сжатие.

Соединение металлов ручной электросваркой подразумевает предварительную подготовку поверхностей. Чугунный сплав – пористый, хорошо впитывает масло. Пятно недостаточно обезжирить, его нужно зачищать до чистого слоя, иначе шов получится рыхлым.

Как приваривают сталь к чугуну:

Сначала нужно выбрать параметры тока. Если сварочный аппарат, работает только на постоянном, переключают Полярность на обратную. Необходимо учитывать показатель холостого хода (напряжением между полюсами без дуги), допустимое значение – до 54 В. Работать на переменном токе разрешается только при холостом ходе от 54 В.
Сварка производится небольшими участками, валики делаются длиной не более 3 см. Сначала наплавляется чугун, затем к буферному слою приваривается стальная деталь.
Толстостенные швы проваривают многослойно, каждый проковывают перед нанесением следующего

Его делают перпендикулярно первому – так достигается прочность соединения.
После соединения чугунного сплава со сталью горячим и полугорячим способами важно соблюдать режим охлаждения зоны наплавки. Шов периодически подогревают, чтобы он остывал постепенно

При резком охлаждении чугунный сплав трещит из-за возникающих внутренних напряжений.

Выбор электродов

Используют специальные, обладающие:

легким розжигом при запуске,
низкой проплавляющей способностью,
высокой скоростью наплавки,
твердостью получаемого валика.

Марки российского производства:

ЦЧ-4 – многофункциональные с целлюлозным покрытием отличаются стабильным горением, хорошей наплавкой,
ОЗЧ- 2, ОЗЧ- 25 – применяют для сварки тонкостенных элементов, они не прожигают металлы на большую глубину,
МНЧ-2, ОЗЖН-2 используют только при горячем способе соединения чугунных деталей с металлами.

Импортные, используемые при ответственных швах:

Zeller 866, Zeller 855 – универсальные, ими варят чугун с железом без предварительного разогрева,
Ficast NiFe – создают соединения, стабильно работающие на изгиб, кручение.

Перед работой важно электроды хорошо просушить, разогреть, их нагревают от 160 до 300°С. Но из пачки берут только несколько штук – при повторной сушке и нагреве обмазка будет осыпаться

Методы сварки чугуна с инструкцией

Выбор технологии зависит от толщины деталей и условий эксплуатации будущей металлоконструкции.

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет заварить детали многослойным способом. В сложных случаях устанавливают шпильки с резьбой. Их монтируют в шахматном порядке по кромкам соединяемых заготовок.

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

Диаметр крепежного элемента должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение – 1,2 см.
Шпилька вкручивается на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
Размер выступающей части должен составлять 0,7-1,2 сечения шпильки.

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

Холодный способ

Метод применяют для устранения незначительных повреждений чугунных конструкций. При холодной сварке не выполняют предварительной подготовки. Качество соединения ниже, чем при использовании горячих способов, поэтому технологию не используют при ремонте двигателей и других важных конструкций. При соединении деталей, испытывающих повышенные нагрузки, применяют усиливающие стальные шпильки. Их заваривают с наружной стороны, покрывают верхним швом.

При холодной сварке соблюдают следующие условия:

Минимизируют нагрев детали, применяя тонкие стальные электроды. Медленному повышению температуры материала способствует применение постоянного тока.
Электрод подсоединяют к плюсу агрегата. Такой вариант подключения называется обратной полярностью.
Решая, какие электроды выбрать для сварки серого чугуна холодным методом, предпочтение отдают тем, что содержат минимальное количество углерода.

Желательно использование стержней, содержащих никель или медный сплав. Эти материалы считаются дорогими, поэтому их редко применяют в бытовых условиях.

В газовой среде

Газ используется для защиты и нагрева обрабатываемого участка. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяют присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления пруток обрабатывают флюсом. Иногда проволоку прогревают восстановительной часть горелки.

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
Очищают сварное соединение от шлака, при необходимости шлифуют.

Дуговая сварка электродами

Такой способ разрешен к применению, однако он характеризуется высокой стоимостью, отсутствием преимуществ перед остальными методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

исключают перегрев обрабатываемых областей;
постепенно повышают температуру сварочной ванны;
медленно охлаждают готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

фиксацию деталей в правильном положении с использованием тисков или струбцины;
формирование защитного газового облака (подачу аргона начинают за 15 секунд до возбуждения дуги, прекращают через 7 секунд после завершения работы);
настройку аппарата (силу тока и скорость подачи расходного материала выбирают с учетом толщины свариваемых заготовок);
наложение шва (электрод ведут по направлению соединения);
завершение сварки путем постепенного снижения мощности дуги реостатом.

При аргонодуговой технологии применяют полуавтоматический аппарат с никелевой проволокой или неплавящиеся электроды.

Рекомендуем ознакомиться
Сварка чугуна аргоном

Методика наплавки

В таким случае используют специальные электроды следующих типов:

МНЧ-2. Используется при формировании сложных металлоконструкций. Наплавку осуществляют без подогрева.
ОЗЖН-1. Стержни применяют при устранении крупных дефектов.
ОЗЧ-2. Электроды этой марки помогают осуществлять наплавку серого или ковкого чугуна.

Газовая наплавка выполняется за счет тепловой энергии, выделяющейся при сгорании ацетиленовой смеси. В качестве присадочного материала применяют литые прутки и флюсы.

Сварка чугуна полуавтоматом обычной проволокой