No Image

Электроды для сварки чугуна со сталью

СОДЕРЖАНИЕ
57 просмотров
15 ноября 2019

Чугун, несмотря на относительную схожесть по химическому составу со сталью, тяжело подвергается сварочным процессам. Объясняется это весьма высоким содержанием углерода, входящего в состав чугуна. Причем углерод может располагаться в виде как мелких, так и крупных зерен в теле чугунной детали. В первом случае деталь еще можно варить, во втором — даже вроде бы успешно проведенные сварочные работы не обеспечат необходимого качественного результата. Еще более сложным является процесс сваривания чугуна со сталью , тем более, что это, как говорилось выше, похожие материалы — весьма разнородны.

Для сваривания чугуна со сталью, промышленностью выпускаются специальные электроды. Из отечественных можно отметить электроды марки ЦЧ-4. Для получения качественного шва свариваемые кромки в обязательном порядке зачищаются — они не должны иметь посторонних включений, например, масла. Поскольку сама фактура чугуна такова, что он достаточно легко пропитывается маслом или другими техническими жидкостями, необходимый участок разделывается до получения абсолютно чистой поверхности.

Для сваривания чугуна со сталью устанавливается сварочный ток обратной полярности. Данное правило характерно для большинства сварочных трансформаторов, имеющих стандартный ток холостого хода порядка 54 Вольт.

При наличии сварочного аппарата с высоким током холостого хода, имеется возможность производит сварочные работы между чугуном и стальной деталью с использованием переменного тока.

И в первом и во втором случае обе заготовки необходимо подогреть до температуры порядка 600 градусов Цельсия. Производится это для того, чтобы не допустить излишне большого расширения металла в зоне сварки, при которых происходят необратимые деформации металла как во время сварочного процесса, так и при остывании. Данная технология позволяет получить абсолютно герметичный шов между чугунной и стальной деталью буквально за один проход.

При невозможности произвести подогрев детали (имеются легкоплавкие включения или сама деталь очень большая) можно производить сваривание чугуна и стали без предварительного подогрева, однако в этом случае технология несколько иная. Сваривание производится короткими валиками, максимальная длина которых составляет не более 25 мм, причем производится охлаждение каждого валика, перед нанесением следующего. Данный способ применим только в тех случаях, если не требуется высокая герметичность шва, поскольку полная сварка валиков между собой невозможна именно из-за охлаждения, а также если не будет производиться дальнейшая обработка места сварки, поскольку сам шов при такой технологии обладает повышенной хрупкостью.

Для повышения качества шва, а также возможности его дальнейшей обработки имеются некоторые другие марки электродов, например ОЗЛ-25, которые позволяют получить относительно гомогенный шов, пригодный для обтачивания или резания, однако его проницаемость несколько выше, нежели при использовании предыдущих электродов. Именно некая неоднородность металла в зоне шва снимает внутренние напряжения, не позволяя металлу шва лопнуть во время дальнейшей обработки.

Проведение строительных работ или различных восстановительных операций нередко сопряжено с необходимостью сварки различных металлов. Типичный пример – сталь и чугун.

По сути, данные металлы близки друг к другу по химическому составу, основная разница заключается в процентной доле углерода. Этот момент и усложняет проведение работ.

Второй нюанс заключается в том, что вкрапления углерода в структуре могут быть представлены гранулами различного размера. Если они мелкие, то особых сложностей процесс не вызывает, а вот в ситуации, когда гранулы крупные приходится очень тяжело, даже если визуально шов кажется однородным, правильным и надежным, большой прочности достичь не удастся.

Читайте также:  Сова из резиночек на станке

Итак, разберемся, как сварить чугун со сталью электросваркой, какие технологические требования нужно соблюдать, существуют ли какие-то эффективные альтернативы для соединения.

Основные методики

Выделяют несколько наиболее эффективных технологий:

  1. Горячий метод. Перед началом работы обе детали нагреваются до 600 градусов. Допускается местный нагрев посредством паяльной лампы. Определить достижение нужной температуры можно по тому, что чугун приобретает малиновый цвет. Достаточно долгий, тяжелый, но наиболее надежный в плане прочности метод.
  2. Полугорячая технология основана на нагреве до 200-300 градусов. Оптимальный выбор для сплавов высокой степени легирования.
  3. Холодная методика не предполагает предварительного нагрева. Она проста в реализации, но может быть использована исключительно при формировании наплава, то есть шва, функционирующего на сжатие.

Сварка чугуна со сталью осложняется особенностями структуры первого материала. Верхний слой не очень плотный, а потому деталь нуждается в предварительной подготовке. Она не просто обезжиривается, а зачищается, пока не покажется чистый слой.

Если данное требование проигнорировать, то готовый шов окажется рыхлым, пористым и непрочным.

Выбор электродов

Практика показывает, что лучшего результата можно достичь использованием следующих элементов:

  • ЦЧ-4. Электроды данного типа подходят для сварки и по холодной, и по горячей методике. На этом сфера применения не ограничивается, допускается использование изделий при наплавке, напайке, устранении дефектов поверхностей, изготовленных литьевым способом.

Обязательное требование – сварка должна вестись в нижнем положении при постоянном токе с обратной полярностью.

  • ОЗЧ-2. Обязательное требование к процессу сварки аналогично предыдущим исполнениям. Сварщики с опытом рекомендуют использовать данные элементы во время работы с деталями с тонкими стенками, так как исключено прожигание металла на значительную глубину.
  • МНЧ-2. Эффективные, но специализированные электроды. Достойный результат можно получить только в том случае, если работа ведется по горячему методу.

Если говорить об импортных аналогах, то лучшие электроды для сварки – это модели Ficast NiFe, позволяющие формировать соединения, выдерживающие нагрузки на изгиб и скручивание, и Zeller под индексами 866 и 855.

Второй вариант универсален и позволяет вести работу без предварительного нагрева металла.

Рабочая инструкция

Перейдем непосредственно к тому, как приварить чугун к металлу:

1. Устанавливаются необходимые параметры электрического тока. Работа ведется при постоянном токе с обратной полярностью — это в случае, если напряжение холостого хода не превышает 54 В . Если напряжение холостого хода выше 54 вольт, то соединение выполняется при переменном токе.

Работа ведется постепенно, малыми участками. Максимально допустимая длина валика – 30 миллиметров. Сначала обрабатывается чугунная деталь, а уже к ней прикрепляется стальное изделие.

2. Если формируется шов большой толщины, то он проваривается постепенно, причем необходимо выполнять проковку перед тем, как делать последующие слои. Проковка выполняется при помощи молотка, свежий шов уплотняется до тех пор, пока он не начнет издавать характерный звон.

Направление швов различно, то есть второй делается перпендикулярно первому. Это позволяет добиться достаточных прочностных характеристик.

3. Если сварка электродом ведется горячим или полугорячим способом, то следует обеспечивать достаточное охлаждение зоны наплавки. Периодически проводится нагрев шва, чтобы исключить его быстрое остывание.

Резкое падение температуры приведет к тому, что внутри него возникнут температурные напряжения, способные спровоцировать и деформации, и разрушение.

Читайте также:  Какой нужен шуруповерт для бурения льда

Посмотрите видео, где показывается технология сварки чугуна со сталью электродами ЦЧ-4 (холодная методика):

В этом видео показывается, как приварить стальной болт к чугунной детали с помощью медной проволоки:

Аргонодуговая технология

Соединение указанных разновидностей железа возможно и при помощи аргонодугового метода. Для достижения качественного результата необходимо придерживаться определенного набора рекомендаций:

  • Выбор присадки – важный момент. Точный сорт присадки зависит от того, какой именно вид чугуна участвует в процессе. Наибольшее распространение получила порошковая проволока на никелевой основе, с которой предварительно удалена обмазка.
  • Аргон – газ, формирующий защитную атмосферу, препятствующий окислению сварного шва.
  • Лучшие рабочие элементы – это электроды из вольфрама, тугоплавкого металла.
  • Если свариваемые поверхности отличаются небольшой толщиной, то альтернатива никелю – тонкие чугунные пластинки.
  • Если сварной шов будет подвергаться исключительно статическим нагрузкам (сдавливанию), то никелевый сплав – лучший вариант. Этот металл хорошо сцепляется со всеми разновидностями стали, вне зависимости от сорта.

Подведем итоги

Соединение чугунных и стальных элементов – это вполне осуществимая задача. Главное – придерживаться указанных выше советов и рекомендаций.

Важный момент состоит и в том, что с повышением степени легирования стали увеличивается и показатель рыхлости сварного шва. Для достижения необходимой прочности нужна тщательная проковка и уплотнение.

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.

Читайте также:  Генератор газ бензин 5 квт автозапуск

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).

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.

Комментировать
57 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector