Электроды для сварки чугуна

Особенности материала

Чугун

Данный материал характеризуется рядом свойств, затрудняющих процесс сваривания, а именно:

  • формирование трещин и пор;
  • образование каленых структур вследствие обработки;
  • тонкие заготовки рассыпаются от перегрева.

В зависимости от состава, материал разделяется на белый и серый. Первые особенно трудно поддаются свариванию из-за своей хрупкости и твердости. С серыми работать значительно легче. Они более податливы обработке.

Мастера, имеющие значительный опыт работы и знающие, как сварить чугун, способны даже по разрезу определить его свариваемость. Мелкодисперсная структура металла является более приближенной к серому. Это значит, что работать с ней легче, чем с материалом имеющим в своем разрезе крупные зерна.

Длительное нахождение материала в масляной или водной среде делает его непригодным к сварке. В связи с этим не каждую деталь можно подготовить должным образом для получения качественного соединения.

Технология сварки чугуна.

В связи с ограниченной свариваемостью подобного металла необходимо принимать во внимание следующие его основные особенности:

данный материал – жидкотекучий, в связи с чем работать с ним можно только лишь в нижнем положении;
важно строго соблюдать температурные режимы, иначе можно выпалить углерод и сформировать поры;
низкая пластичность и неправильные термические нагрузки приводят к развитию напряжений;
при расплавлении образуются окислы с температурой плавления, превышающей таковую для основного материала.

Одной из основный трудностей, с которыми часто сталкиваются сварщики – формирование трещин в области сварки во время охлаждения изделия.

Указанные особенности этого материала, а также дефекты и недостатки могут доставлять трудности только при несоблюдении технологии сварки.

Существует несколько методов, позволяющих обрабатывать данный металл. Достаточно часто используется горячая сварка чугуна, может также применяться сварка чугуна аргоном или же, например, полуавтоматом.

Не стоит забывать и про необходимость правильно выбирать электроды по чугуну. Учитывая все тонкости работы с подобным материалом возможно достичь наилучших результатов.

Особенности эксплуатации

Электроды Э42 просты в применении, легко поджигаются и хорошо переносят броски напряжения. Большинство видов варит ржавый и влажный металл без потери прочности и пластичности соединения.

Шлаковая корка на поверхности шва легко отделяется, что удешевляет и ускоряет финишную обработку.

Режимы сварки

Это понятие обозначает действия и параметры, призванные обеспечить высокое качество шва при заданных условиях.


Режимы сварки обеспечивают высокое качество шва.

Показатели делятся на 2 группы:

  • основные;
  • дополнительные.

К первым относят:

  • род и силу тока;
  • диаметр электрода;
  • напряжение дуги.

К дополнительным:

  • пространственное положение шва;
  • скорость перемещения расходника;
  • состав и толщину металла.

Данные сведены в таблицу:

Толщина свариваемых деталей, мм0,51-234-56-89-1213-1516
Диаметр электрода, мм11,5-233-444-556-8
Сила тока, А10-2030-4565-100100-160120-200150-200160-250200-350

Неправильный выбор электрода приводит к тому, что диаметр становится:

  1. Уменьшенным. Повреждается обмазка, дуга теряет стабильность.
  2. Увеличенным. Плотность тока падает, дугу водит по поверхности заготовки. Т.к. сложно выдержать постоянную длину, шов получается кривым, теряет прочность.

Режим сварки подбирают с учетом возможностей инвертора, т.е. максимального для данной модели ампеража. Вертикальные и потолочные швы варят расходником диаметром 4 миллиметра, независимо от толщины соединяемых деталей.


Режим сварки подбирают с учетом возможностей инвертора.

Скорость процесса влияет на ширину шва. При быстром перемещении тот сужается, и наоборот. Необходимо поддерживать оптимальную скорость, определяемую опытным путем.

В противном случае наблюдаются следующие последствия:

  1. Ускорение. Материал не успевает прогреться и расплавиться, стык получается плохо проваренным.
  2. Замедление. Металл вытекает, сечение наплавки и, как следствие, ее прочность уменьшаются.

Оптимальная длина дуги — 3-4 мм. Растягивание дает негативный эффект:

  1. За время пути от электрода до заготовки металл успевает окислиться.
  2. Дугу водит по поверхности, тепло распределяется на большую площадь, и материал хуже прогревается. Расплавленные капли застывают на нем, засоряя шов.

Существующие ограничения

Расходники Э42 не подходят для следующих условий:

  1. Выполнения вертикальных швов сверху вниз. Металл из сварочной ванны вытекает на необработанный участок.
  2. Соединения заготовок из средне- и высоколегированной стали, чугуна, цветных металлов.
  3. Сварки постоянным током прямой полярности (электрод-отрицательной).


Расходники Э42 не подходят для вертикальных швов.

В последнем случае катодом выступает расходник. В сравнении с анодом температура у него выше (для плавящихся изделий).

Возможна ли работа с нержавейкой

Такие материалы варятся электродами, в составе которых присутствуют никель и хром. Э42 к этой категории не относятся, поэтому для работ с нержавеющими сталями непригодны.

Хранение электродов

Покрытие расходников, благодаря пористой структуре, является гигроскопичным, т.е. имеет склонность впитывать влагу. Отсыревшая обмазка крошится и плохо горит, вследствие чего шов не получает защиты от атмосферного кислорода, становится непрочным и хрупким.

Поэтому к месту хранения электродов выдвигаются следующие требования:

  1. Относительная влажность — менее 50%.
  2. Показания на термометре — не ниже +15°С. Значит, в холодный период года расходники должны находиться в отапливаемом помещении.
  3. Отсутствие перепадов температур.
  4. Защита от прямых солнечных лучей.


Если упаковка вскрыта, расходники рекомендуется переложить в специальный герметичный пенал.

П. 2 и 3 призваны исключить конденсацию влаги на изделиях.

Указанные условия соблюдаются и в том случае, если электроды находятся в герметичной заводской упаковке. При повышенной влажности они и в ней могут со временем отсыреть.

Если упаковка вскрыта, расходники рекомендуется переложить в специальный герметичный пенал с утепленными стенками. Его можно изготовить своими руками из пластиковой трубы среднего или большого диаметра.

Перед использованием изделия подвергают прокалке, т.е. прогревают с целью высушить обмазку. Время процедуры и температура указаны на упаковке, необходимо строго их придерживаться. Перегрев особенно опасен для расходников с органическими веществами в обмазке.

Высушенные электроды пригодны к работе в течение 8 часов. Если за это время ими не воспользовались, прокалку можно повторить. Но количество процедур ограничено и для разных моделей составляет 2-4. Последующий нагрев приведет к отслоению покрытия.

Препятствия, представляющиеся при сваривании деталей с чугуна

Углерод, входящий в состав чугуна, затрудняет процесс сварочных работ. Поэтому стоит с ответственностью выбирать тип электродов.

Обстоятельства, которые затрудняют сварку чугуна:

  • при сваривании чугунных  деталей образовывается достаточно газа, в результате образовываются пузырьки, которые способствуют образованию трещин на сварочном шве. В случае недостаточного охлаждения – шов потеряет свою прочность из-за повышения пористости.
  • при сваривании деталей из очень тонкого чугуна, нужно быть предельно внимательными, так как из-за превышения допустимых температур, детали просто могут рассыпаться.
  • накалины, которые могут возникнуть из-за нарушения правил сваривания, очень трудно удалить с чугунных деталей.
  • так как температура плавления некоторых окислов, что входят в состав, очень большая некоторые части могут плохо поддаваться свариванию. Поэтому между материалом и расплавом может образоваться пленка. Если она возникла, то чтобы удалить ее, нужно приложить немалые усилия.
  • в сплав, который находится в сварочном шве, очень быстро снижается температура. В результате образовывается цементит. Он придает белый цвет свариваемым деталям и плохо поддается обработке.
  • также возможна утечка расплава из сварочного шва.

Порядок проведения сварочных работ  с чугунными деталями включает:

  • перед началом работы необходимо зачистить свариваемую поверхность и удалить оксидную пленку, если она всё-таки образовалась.
  • шлифовка кромки, один из важных этапов. Потому что, если на поверхности есть трещины, то в процессе сварки можно ожидать утечку массы со сварочного шва. Для недопущения такой ситуации применяют форму с вставками с графита. Ее можно сделать, используя песок.

3 Электроды по чугуну – какими бывают?

Сварочные электроды для работы с чугунными деталями описываются и выбираются по используемому виду стержня. Он может быть сделан из следующих материалов:

  • проволока из сталей легированного класса;
  • сварочная стальная проволока;
  • чугунные прутки;
  • проволока из меди либо сплавов данного химического элемента.

Сварочные электроды из стали обязательно имеют покрытие, в котором в немалых количествах присутствует ферросилиций. Его наличие в покрытии дает возможность получить при сварке серый чугун. Стальные стержни обычно применяются при соединении несложных по форме деталей, которые планируется эксплуатировать в дальнейшем при малых нагрузках. Если сварочные работы с такими электродами производит опытный специалист, полученное соединение отличается превосходной плотностью, что позволяет осуществлять механическую обработку изделия.

Маркировка сварочных электродов для чугуна из стальной проволоки – Св-08А и Св-08. Также к данной категории сварочных стержней относят изделия:

  • ЭМЧС. Стержень этих электродов сделан из проволоки (низкоуглеродистой), а специальное покрытие состоит из трех слоев – газообразующего и шлакоформирующего, легирующего, газозащитного. ЭМЧС позволяют не выполнять предварительный нагрев заготовок, они идеальны для сваривания деталей малой толщины (до 10 миллиметров и не более того).
  • ЦЧ-4. Самые, пожалуй, распространенные электроды с особым покрытием из компонентов, вступающих очень интенсивно в соединение с углеродом. В процессе такой химической реакции формируются нерастворимые в железе карбиды.
  • МНЧ-1. Электроды из монель-металла (от 60 до 70 процентов никеля и от 25 до 30 процентов меди) обеспечивают стойкость материала к формированию трещин, характеризуются качественной обрабатываемостью наплава. Наличие в стержнях из монель-металла никеля и меди способствует процессу графитизации, а также снижению растворимости в железе углерода (и это при том, что указанные элементы с углеродом никаких соединений не образовывают). Озвученные процессы гарантируют значительное снижение опасности отбеливания.
  • Чугунные стержни. На них наносятся покрытия двух видов: из 24 % (примерно) углекислого бария и 55 % карборунда, соединенных жидким стеклом, и из графитообразующих компонентов.

Информация о том, какими электродами варить чугун, будет неполной без описания комбинированных сварочных стержней. К таковым относят далее приведенные изделия:

  • ОЗЧ-1: железомедные стержни сечением 4–5 миллиметров с покрытием из 50 % железного порошка и такого же количества специальной смеси УОНИ-13;
  • пучки стержней для сварки (стальной электрод плюс два прутка из меди, реже один);
  • медные виды электродов с жестяной оплеткой.

Технология

Рассмотрим технологические особенности сварки чугуна электродами.

Подготовка

При работе с чугуном в домашних условиях именно подготовительному этапу стоит уделить максимум внимания. От него зависит, не появятся ли дефекты в дальнейшем. Трещины внутри металла отличаются глубиной и весьма тонкой структурой. Их нужно разделывать как можно глубже. Практикуется разделка в варианте:

  • вырубки;
  • шлифовальных работ;
  • дуговой строжки;
  • кислородной подготовки;
  • термической резки.

Независимо от конкретного варианта, разделывают трещины на 5-6 мм шире их границ. Выходить на поверхность нужно плавно. Глубина разделки сквозной трещины на 1-2 мм меньше, чем толщина обрабатываемого изделия. Если работают с глухой трещиной, глубина разделки должна быть больше ее нижней точки залегания на те же 1-2 мм.

Разделанные трещины засверливают на концах. Если это почему-либо невозможно, их полностью вырезают, а концы скругляют. На кромках толстых деталей готовят скосы под углом 45 градусов, при этом следят, чтобы сами кромки не имели острых углов. Обязательна очистка поверхности перед началом работы, иначе никакой выбор режимов не поможет

Внимание: если обычные механические и термические способы очистки не помогают, придется использовать газовую горелку

Процесс

Горячая сварка чугуна практикуется главным образом в промышленных условиях. Дома почти невозможно прогреть его до 600-650 градусов Цельсия. Проблемы могут возникнуть и с обеспечением пожарной безопасности.

Сварка чугуна инвертором с плавящимся электродом обычно производится в холодном режиме. В этом случае применяют инструмент с содержанием меди либо никеля. При использовании ЦЧ-4 диаметром 3 мм нужно подавать ток на 65-80 А. Если используется электрод сечением 4 мм, силу тока увеличивают до 90-120 А. Пятимиллиметровые инструменты прогревают током от 130 до 150 А. Для ОЗЧ-2 эти показатели составляют соответственно 90-110, 120-140 и 160-190 А.

Разумеется, есть еще целый ряд технологических тонкостей и нюансов. Непрерывный шов можно делать длиной не более 3-5 см. Категорически следует избегать перерывов при работе – их делают только в самых критических случаях. Варить чугун, если не указано другое в конкретном случае, надо только на обратной полярности.

Отдельно стоит рассказать про обработку ковкого чугуна. Его электродуговая сварка возможна различными способами, в том числе с использованием разнообразных электродов. Стальной инструмент можно применять только в том случае, когда потом будет проводиться дополнительный отжиг. Отказ от такой процедуры вызовет избыточную хрупкость шва и сильно ухудшит качество готового изделия. Гораздо практичнее поэтому использовать латунные либо медно-никелевые электроды, снимающие проблему дополнительной обработки.

Довольно широкое распространение получили сварочные инструменты с медным стержнем сечением от 3 до 6 мм. Снаружи используется оборачивание тонкой жестью и нанесение дополнительного покрытия. Периодически применяют даже медные трубки с сердечниками из железа. Если работать правильно и аккуратно, можно сформировать отличные швы такими электродами. Но надо понимать, что есть риск образования пор, особенно на границе чугуна с наплавленным металлом.

Варить чугун на полуавтоматах надо с проволокой марок:

  • Св-08ГС;
  • Св-08-Г2С;
  • Нп-30ГХСА.

Иногда применяют также и порошковую проволоку. Силу тока всегда делают меньше, чем при сварке стали. В околошовной области температура не должна подниматься выше 80 градусов Цельсия. После любого прохода, пока металл не успел остыть, делают «проковку» валика. Шпильки с резьбой можно расставить в шахматном порядке по краям свариваемых деталей.

В следующем видео представлен мастер-класс по сварке чугуна электродами.

Газовая

Нагрев газовой горелкой выполняют медленно для того, чтобы при доведении стыка до жидкого состояния графит успел растворится в жидкой ванне. Его выгорание и выдувание приведет к отбеливанию, а значит повышения хрупкости стыка.

Горелку держат на большем расстоянии, чем при сварке сталей, чтобы получить равномерный прогрев по возможности большей поверхности.

Для поглощения выделяющейся окиси углерода (угарный газ) используют специальные флюсы. Самый простой — плавленая бура (гидрат тетрабората натрия).

Для присадки используют сварочные прутки из чугуна. По мере расплавления их вводят в свариваемую зону, распределяя колебательными или спиральными движениями.

При работе с легированными чугунами, в состав присадок вводят аналогичные добавки (из простых — нержавейка).

Холодная

Поскольку при холодной сварке неизбежно отбеливание металла в месте стыка, качественное соединение, аналогичное горячему способу, получить нельзя. Тем не менее, ряд методов дает прочность достаточную для большинства случаев.

Чтобы решить задачу как заварить чугун обычным электродом в домашних условиях, воспользуйтесь простым способом. Намотайте на его стержень медную проволоку, толщиной не менее миллиметра, виток к витку. После чего варите на минимально возможном токе.

Прочность подобного стыка невысока, поэтому на производстве используют специальные электроды.

Они представляют собой стержень, имеющий покрытие из двух или трех слоев. Первый состоит из легирующих добавок, графита, различных присадок. Второй и третий содержат флюсы, обеспечивающие защитное газообразование, а также шлаковое покрытие.

При соединения полуавтоматами используют проволоку, создающую шов с высоким содержанием серого чугуна. Защитная среда образуется подачей углекислоты.

Электроды и проволока

Метало-порошковая проволока представляет собой слой флюса, «обернутого» в металл. Различные ее типы применяют как для горячего, так и для холодного процесса. Обозначается она аббревиатурой ППЧ-1 (проволока порошковая для чугуна), ППЧ-2 и т.д.

Для сваривания деталей с помощью полуавтоматов используют проволоку типа ESAB OK Nicore 55. Работать ей можно лишь в аргоновой среде. Применяется для ковких и высокопрочных чугунов, позволяя получить прочный, легкообрабатываемый шов.Для электродной сварки используют электроды типа ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки и покрытием из шлакообразующей смеси флюса. Кроме них существуют и другие виды, в частности ОЗЧ, ОЗЖН и т.д. Какими электродами варить чугун решают в каждом конкретном случае, в зависимости от условий, марки металла, необходимой прочности, и т.п.

Виды чугуна и особенности сварки изделий

Чтобы разобраться, как сварить чугун, решить возникающие при этом сложности, нужно знать, что он собой представляет, чем отличается от стали.

Существует два основных вида этого металла:

  • белый;
  • серый.

Первый отличается хрупкостью, которую придают ему включения цементита — карбида железа (Fe3C). Он же дал чугунам этого типа название, окрашивая излом металла белым или светло-серым цветом.

Используют их для переделки на сталь (передельный), получения ковкого чугуна.

Серый получил название от излома темно-серого цвета, с блесками, который придает графит. Возможность получать материал разной степени прочности и пластичности, высокие литьевые качества, сделала его основным сырьем промышленных изделий.

Одновременно, текучесть усложняет сварку чугунных деталей. Металл стремиться вылиться, не образуя шва. Помимо этого, температура дуги приводит к появлению тугоплавких окислов. Графит на стыке выгорает, образуя поры.

На этом проблемы того, как сварить чугун электросваркой не заканчиваются.

При снижении температуры от 750ºС, графит соединяется с железом, образуя цементит. При этом шов из серого становится белым и хрупким.

Как сварить чугун в домашних условиях

Проведение ремонта чугунных деталей в условиях домашней мастерской возможно при соблюдении следующего порядка действия. Получения качественного результата возможно при наличии определённых навыков проведения сварочных работ. Порядок действий заключается в следующем:

  • подготовительный этап (выбор сварочного аппарата, необходимых электродов, подготовка рабочего места);
  • аккуратная разделка дефектного места, на котором будет производиться сварка;
  • установка требуемого режима сварочного аппарата;
  • соблюдение техники безопасности в процессе проведения работ.

Каждый из этих этапов требует тщательного подхода, и соблюдения существующих правил. Всё в этой операции можно сделать своими руками. В различной литературе и на специализированных площадках Интернет предлагается большое количество схем и вариантов самостоятельной сборки сварочных аппаратов. Даже электроды можно приобрести готовые, а можно изготовить своими руками. Например, предлагается вариант изготовления электродов, в котором за основу (стержень) изготавливают из медной проволоки и наносят на его поверхность соответствующую обмазку.

Плюсы и минусы использования

Положительные стороны стержней:

  • доступность для всех пользователей;
  • быстрый поджиг и стабильное горение дуги;
  • горячий металл почти не разбрызгивается;
  • образование легко удаляемого слоя шлака;
  • прочность шва;
  • отсутствие чувствительности к гальванической защите и следам ржавчины на кромках свариваемого металла;
  • пониженная токсичность.

Отрицательные черты:

  • варит только металлы толщиной до 5 мм;
  • требуется применение флюсов;
  • невозможность сварки трубопроводов высокого давления.

Цены перекрывают все имеющиеся недочеты. Приобрести материалы разного диаметра в специализированных магазинах можно, заплатив за 1 кг 70-152 руб.


Пачка электродов весом 5 кг.

Технология сварки электродами УОНИ

Используется инверторный аппарат. Сварочники-выпрямители, вооруженные этими расходниками, не обеспечивают стабильность дуги.

Действуют в следующем порядке:

  1. Соединяемые детали очищают от масложировых пятен, ржавчины и грязи.
  2. При большой толщине разделывают кромки в соответствии с ГОСТами.
  3. Складывают детали вместе и размещают их на подкладках из меди для охлаждения.
  4. Подключают к заготовкам отрицательную клемму, к электроду — положительную.
  5. Прокаливают расходники.
  6. Регулятор тока на инверторе устанавливают в позицию, соответствующую диаметру электрода. Тот подбирается с учетом толщины соединяемых деталей.
  7. Кратким касанием или чирканьем возбуждают дугу.
  8. Выполняют шов, двигая электрод «елочкой». Варят углом назад, чтобы шлак ложился на уже пройденный отрезок.
  9. Переворачивают заготовки и выполняют шов с обратной стороны, двигая электрод прямолинейно.

Столкнувшись с неустойчивым горением дуги и залипанием расходника, необходимо проанализировать следующие возможные причины:

  1. Исполнителю не хватает опыта.
  2. Попался бракованный электрод. Рекомендуется приобрести по нескольку пачек от разных торговых марок и опытным путем подобрать надежного изготовителя.
  3. Фактический ток не соответствует показаниям на регуляторе. Рекомендуется проверить его измерительными клещами.
  4. В сети низкое напряжение либо периодически наблюдаются его просадки. В таких условиях дешевые аппараты плохо работают с основными электродами.

В последнем случае помогают такие меры:

  1. В цепь включают дроссель.
  2. Находят стабильную сеть.
  3. Приобретают дорогой сварочник профессионального уровня.

При соблюдении технологии шов получается высокого качества.


Схема направления сварки.

Сертификат качества

Законодательство РФ требует получать данный документ только на электроды, предназначенные для работ:

  1. На флоте. Сертификаты выдаются речным и морским регистрами.
  2. На опасных производствах. Бумаги выдаются Ростехнадзором.

Сертифицировать электроды общего назначения производителей не обязывают. Но многие делают это по собственной инициативе с целью убедить покупателя в высоком качестве своих изделий. Перед приобретением расходников рекомендуется поинтересоваться у продавца, оформлен ли на них сертификат. Его наличие послужит основательным аргументом в пользу приобретения данной марки.

Сертификат на электроды.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий