Сварка чугуна аргоном технология

Сварка чугуна аргоном: особенности и основные правила

Содержание:

Сварка чугуна – процесс непростой и требующий определенных навыков и применения специальных технологий. Каждый, кто сталкивался с такой задачей, знает, насколько сложно бывает добиться высокого качества сварного шва, сделать его физические характеристики точно такими же, как и у основного материала изделий.

Во многих случаях шов или «закаляется» (то есть становится слишком прочным, что усложняет дальнейшую обработку детали), или в нем появляются поры и трещины, приводящие к его быстрому разрушению. Избежать таких последствий помогает сварка чугуна аргоном, признанная одним из самых надежных способов получения сварного шва требуемого качества.

Особенности технологии сварки чугуна аргоном.

Применение такой технологии, как сварка чугуна аргоном позволяет получить сварной шов, материал которого по своим характеристикам абсолютно идентичен основному материалу деталей или максимально приближен к нему. Для того чтобы добиться такого результата, процесс включает в себя этап постепенного прогрева свариваемой зоны и последующего ее охлаждения.

Прогревание детали позволяет изменить структуру чугуна – в результате такой процедуры на его поверхности выделяется графит, и пластические свойства материала повышаются. А для того чтобы в сварной шов не попадали посторонние металлы, в процессе сварки используют графитовые электроды или прутки. Кроме того, для сварки такого типа можно применять специальные пластины из чугуна или порошковую проволоку.

После того, как процесс сварки будет завершен, полученное изделие необходимо охладить. В данном случае недопустимо резкое снижение температуры (например, использование для охлаждения воды) – процесс должен быть постепенным. Даже простое оставление детали в условиях комнатной температуры не всегда помогает добиться требуемого эффекта. Поэтому во многих случаях остывание детали происходит с применением особых изоляционных материалов, которыми покрывают изделие, или песка, которым полученную сварную деталь засыпают. Такой метод сварки наиболее часто применяется в домашних условиях.

Что касается промышленной сварки чугуна аргоном, то здесь большое распространение получила также холодная сварка чугуна – то есть сварка чугунных деталей без предварительного их прогрева. В настоящее время существует не один десяток вариантов подобной сварки, но чаще всего применяются три из них:

• сварка с использованием стальных электродов;
• сварка с применением электродов из цветных металлов;
• сварка, в процесс которой вовлекаются электроды малого диаметра, содержащие в составе минимальный процент углерода.

Применение холодной сварки позволяет упростить (а значит, и удешевить) всю процедуру изготовления изделия, выпустив из него сразу два этапа. Кроме того, правильный подогрев детали до нужной температуры требует вовлечения в процесс специального оборудования. Сварка чугуна с применением аргона имеет и еще одну особенность: она должна вестись на небольших сварочных токах – это позволяет свести к минимуму возможность того, что элементы, составляющие сварочную ванну, перемешаются. Также малый ток помогает снять остаточное напряжение металла, которое впоследствии может привести к разрушению сварного шва. Защита сварочной ванны аргоном и при горячей, и при холодной сварке чугуна позволяет при этом справиться с таким «минусом» чугуна, как его хрупкость.

Основные моменты сварки чугуна аргоном в домашних условиях.

Сварка чугунного изделия под защитой аргона позволяет оградить всю зону сварки от воздействия воздуха, а значит, и от появления на ней окислов. Как известно, аргон тяжелее воздуха, и в процессе сварки он надежно обволакивает чугунное изделие, не допуская к нему не только кислород, но и другие газы, из-за которых в сварной ванне могут появляться пузырьки, впоследствии преобразующиеся в поры в сварном шве и снижающие его качество в разы.

При сварке чугуна аргоном в домашних условиях важно соблюдать некоторые основные правила:

• Перед началом сварки поверхность чугунной детали необходимо хорошо очистить от любых загрязнений – это даст гарантию, что в сварном шве не окажется посторонних веществ.
• Лучше использовать предварительный нагрев детали – в домашних условиях для этого можно использовать различное подручное оборудование. Также не забудьте о том, что деталь должна остывать постепенно.
• Весь процесс сварки должен происходить при небольших показателях тока.
• Сварка ведется короткими участками – максимальная длина одного «отрезка» должна составлять примерно 2,5 см.

И еще один совет от профессионалов: даже при сварке на малых токах в материале изделия остается остаточное напряжение, которое может негативно сказаться на долговечности сварного шва. Для того чтобы снять это напряжение, можно не слишком сильно простучать сварной шов молотком.

Основные технологии сварки чугуна

Во многих отраслях нашего многогранного народного хозяйства применяются различные виды чугуна — серый, высокопрочный и ковкий. Используются они в строительных конструкциях, для изготовления ответственных деталей, которые применяются в машино-, авиа-, самолетостроении, железнодорожном транспорте, при изготовлении изделий и деталей сантехники и т.д.

Отличительная особенность этого материала заключается в высоком отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение и его хорошие антифрикционные свойства. Эти качества выделили чугун при изготовлении конструкций и деталей в особую категорию. Как и любые изделия, чугунные, в процессе эксплуатации могут выйти из строя или у них может износиться поверхность. Чаще всего возникает такой дефект, как трещины. И одним из методов восстановления работоспособности изделия являются сварка чугуна и его наплавка. Также с помощью сварки устраняют дефекты при производстве отливок из чугуна.

Чугуном называют сплав, состоящий их железа, углерода и других элементов, которые имеются в его составе или специально вводятся туда для придания ему тех или иных свойств, при этом количество углерода в нем может быть от 2,14 до 6,67%. Свойства чугуна зависят от следующих факторов:

• структуры металлической основы;
• включений графита – его количества, величины, формы и характера распределения.

Для придания жаростойкости, износостойкости, кислотостойкости и других особых свойств, при производстве чугуна в него вводят специальные добавки – никель, хром, молибден, алюминий, медь, титан и т.д., которые при введении определенного их процента и делают свойства чугуна особыми. Такие чугуны называются легированными.

Основные трудности при сварке чугуна

К ним относятся:

• высокое содержание углерода (чем выше, тем хуже сваривается);
• высокая жидкотекучесть;
• возможность образования в процессе сварки тугоплавких окислов (их температура плавления гораздо выше температуры плавления самого чугуна);
• склонность к появлению трещин (из-за неоднородности металла), пор (из-за выгорания в процессе сварки углерода).

Все это негативно сказывается на свариваемости и чугун справедливо считают материалом, который плохо поддается сварке. Особенно когда сварку производят дома и нет возможности узнать, какой же марки чугун сваривается. Многие судят о свариваемости чугунного изделия по его излому.

Если излом черный или темно-серый, то придется поднатужиться, чтобы восстановить первоначальные его свойства или вообще не заниматься сварочными работами, не имея специальных электродов и не зная тонкостей технологии.

Основные виды сварки

Специалисты используют 2 вида сварки чугуна – холодный способ и горячий. При холодной сварке необходимо применение электродов, специально предназначенных для сварки чугуна.

Можно сваривать чугунные изделия в холодном состоянии (без подогрева) с применением стальных электродов, изготовленных из низкоуглеродистой стали, но это требует больших усилий от сварщика и понимания им процессов, которые происходят в зоне сварки. Обусловлено этой свойствами чугуна. Металл после окончания сварки быстро охлаждается и это приводит к его хрупкости, что может вызвать появление трещин.

Кроме того, между швом и основным металлом образуется отбеленный чугун, а за ним следует закаленный, что может вызвать появление пор, которые являются недопустимыми дефектами.

При сварке холодным способом еще используют электроды, изготовленные из аустенитного чугуна и из цветных металлов.

Электроды изготовляют из прутков круглой формы, выполненных методом литья, марка применяемого чугуна при этом А или Б. Их диаметр лежит в пределах 4 ÷ 12 мм, при этом прутки Ø 4 мм имеют длину 250 мм, Ø 6 мм – 350, остальные имеют длину 450 мм. Прутки из чугуна марки А применяются при проведении газосварочных работ и являются материалом для изготовления стержней электродов, применяемых при сварке чугунных изделий горячим способом. Прутки марки Б помимо сварки чугуна в горячем состоянии, могут применяться для изготовления стержней электродов, которые используются при проведении сварки полугорячим и холодным способами.

Сваривать такими электродами можно только в одном положении — нижнем. Сила тока зависит от Ø электрода и находится в пределах 270 ÷ 650 А.
Из электродов, изготовленных из цветных металлов, при сварке чугуна используют медные электроды, изготовленные из монель-металла и из никелевого чугуна, имеющего аустенитную структуру.

Медные электроды рекомендуется применять для сварки изделий, которые должны иметь плотные швы и работающих при незначительных статических нагрузках. Их изготавливают из стержней меди Ø 3 ÷ 6 мм, обернутых стальной проволокой или лентой, имеющих низкое содержание углерода. На стержень наносят специальное покрытие — меловое или состоящее из сложного состава.

Такого же диаметра и длины изготавливают стержни из монель-металла (медно-никелевые) и никелевого аустенитного чугуна.Сварка может выполняться как на постоянном токе, так и на переменном.

Отбеливание чугуна и появление закалочных структур можно избежать, применив более продуктивный вид сварки – горячую. В зависимости от температуры предварительного подогрева изделия перед сваркой, различают следующие виды горячей сварки:

• теплую (не более 200 0С);
• полугорячую (нагрев в районе 300 ÷ 400 0С);
• горячую (500 ÷ 600 0С).

В любом случае температура предварительного подогрева не должна превышать 650 0С, чтобы избежать структурных превращений в самой структуре чугуна.

Формовка места сварки (1-деталь, 2-формовка, 3-графитовые пластины)
A — несквозной раковины
B — облицовка графитовыми пластинами
C — недолива кромки

Этапы процесса проведения горячей сварки следующие:

• подготовка изделия к сварке;
• прогрев до необходимой температуры (в горне, муфельной печи, нагревательном колодце и т.д.);
• сборку (с применением струбцин или прихваток) и установку изделия под сварку;
• собственно сам процесс сваривания;
• охлаждение (медленное).

Все виды горячих способов сварки требуют медленного охлаждения изделия или конструкции после проведения сварочных работ. Это позволит избежать нежелательного отбеливания чугуна, что делает его хрупким. Чаще всего изделие сразу после сварки отправляют в печь и там охлаждают, выключив печь. Иногда такое охлаждение может происходить сутками — зависит от габаритов изделия. В домашних условиях пользуются специальными средствами, которые защитят изделие от быстрого остывания (теплосберегающий материал, например, асбест, шлак, сухой кварцевый песок, древесный уголь).

Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Иногда сварку проводят переменным током, но только в том случае, если длина кабелей от сварочного трансформатора не большая, а напряжение холостого хода более 70 В.

Подготовка к сварке

Место, где будет производиться сварка, должно быть тщательно очищено от загрязнений, масел и других включений. Достигается это с помощью щетки, напильника, наждачной бумаги или болгарки. Масло удаляют с помощью растворителей (бензин, керосин и т.д.) или выжиганием пламенем газовой горелки. В зависимости от толщины свариваемых деталей делают одностороннюю, двухстороннюю, V- и Х-образную разделку кромок (под 90 0).

Разделку обязательно делают при толщине чугунного изделия свыше 20 мм, но иногда разделку кромок выполняют у деталей, толщина которых 4 мм им выше. Концы трещин, при их наличии, обязательно засверливают. Чтобы выявить концы трещин применяют травление слабыми растворами соляной или азотной кислоты (2 ÷ 6%).

В более сложных случаях, когда варят ответственные изделия, тяжелые и громоздкие, к которым предъявляются требования по прочности, используют болты или шпильки, которые ввертывают в подготовленные кромки обязательно в шахматном порядке. При этом диаметр шпилек (болта) не должен превышать 0,4 толщины детали, подвергающейся сварке. Шпильки (болты) должны обязательно вкручиваться так, чтобы выступать над поверхностью детали (не более 1,2 Ø шпильки или болта.) Изделия вкручиваются не только в местах разделки кромок, но и с каждой стороны детали (в один ряд). Между шпильками (болтами) расстояние тоже оговаривается и оно не должно превышать не 6 Ø шпилек.

Сварка чугуна с применением стальных шпилек
A — установка шпилек при V-образной подготовке кромок
B — обварка шпилек

Сварка далее проводится следующим образом. Каждая шпилька обваривается стальным электродом Ø 3 мм кольцевыми швами. Сварка ведется на малых токах и вразброс, во избежание перегрева. Затем вся поверхность все теми же кольцевыми швами покрывается слоем наплавленного металла толщиной, которая не должна превышать толщину чугуна.

Так как чугун обладает высокой жидкотекучестью, то для придания металлу нужной формы производят в некоторых случаях, формовку места сварки. Для этого пользуются графитовыми пластинками, скрепленными специальной формовочной массой, состоящей из кварцевого песка с жидким стеклом. Могут использоваться огнеупоры или другие аналогичные материалы. На производстве это определяется в нормативной документации. Для формовки могут применяться формовочные материалы, которые используются в литейном производстве.

Особенности сварки стальными электродами

Стальные низкоуглеродистые электроды применяются для сварки чугуна в виду их дешевизны и доступности. Ими допускается сваривать изделия неответственных деталей и при небольших дефектах. Но чтобы ими качественно варить, необходимо первый плакирующий слой в разделке выполнять электродами марки ЦЧ-4.

Применяя обычные электроды марки АНО-4, УОНИИ 13/45 и др. марок наиболее часто используемых при сварке электродов, используют еще и медную проволоку. Она наматывается прямо на электрод, при этом ее масса должна превосходить саму массу электрода в 4 ÷ 5 раз или она используется в качестве присадочного прутка.

Технология сварки чугунными электродами

Сейчас свободно можно приобрести специальные электроды по чугуну, выпускаемые различными производителями. В основном они изготовлены на основе железа, никеля, меди и представляют собой стержни из металла, покрытые тонким слоем обмазки. Выпускаются, как правило, по техническим условиям предприятия-изготовителя.

В состав обмазки входит железный порошок. К ним относятся электроды по чугуну марки ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, ОЗЧ-6, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2, МНЧ-2. Диаметр выпускаемых электродов лежит в пределах 2 ÷ 20 мм, а длина их – 300, 350 и 450 мм. Все они имеют отличительную характеристику – с их помощью хорошо формируется сварочный шов. Многие из этих марок допускают соединение деталей внахлестку, встык, а также выполнять угловые соединения.

Величина сварочного тока находится в прямой зависимости от Ø электрода и лежит в пределах 50 ÷ 600 А. Обычно сварочный ток выбирают в районе 50 ÷ 90 А на 1 мм Ø электрода. Сварку ведут небольшими валиками (не более 50 мм) с их последующим охлаждением до температуры 50 0С. В процессе сварки швы в обязательном порядке проковываются молотком, вес которого не должен превышать 1,2 кг. У молотка должен быть боек закругленого типа. И надо помнить следующее, что первый и последний слой в многослойной сварке не подлежат проковке, т.к. это может привести к появлению трещин.

Иногда сварку производят с помощью заплат. Для этого применяют вставки, изготовленные их чугуна или стали. Таким способом обычно заделывают пробоины в чугунной конструкции. Электроды при этом должны быть марки ОЗЧ-6.

Сварка чугуна неплавящимися электродами

Изделия из чугуна можно сваривать неплавящимися электродами (угольным, графитовым, вольфрамовым), но обязательно используя присадочный пруток — стержни или прутки из чугуна, содержащие такие металлы как никель, медь, алюминий и другие.

Зону шва в процессе сварки от вредного воздействия воздуха защищают с помощью флюса (буры) или инертного газа (аргона). Чаще всего используется такой вид сварки как сварка переменным током в среде аргона вольфрамовым электродом с применением никелевых прутков.

Особенности сварки чугуна аргоном

Сварка чугуна полуавтоматами с защитой газами (аргоном) позволяет получить швы высокого качества, особенно когда сварку производят инвертором. Обязательно проводится местный прогрев изделия до температуры не менее 300 0С. В качестве присадочного материала используются прутки, изготовленные из никеля. Иногда пользуются алюминиевобронзовыми прутками, но не для изделий, которые будут впоследствии подвергаться нагреву.

Более производительный вид сварки чугуна с помощью автоматов выполняется с применением порошковых проволок, специально разработанными специалистами для такой сварки. В них содержится полный комплекс специальных модифицирующих элементов. Они вводятся в виде лигатуры, основой которой является кремний. Каждая марка используется для проведения следующих работ:

• ПП-АНЧ-1 — заваривания без предварительного подогрева небольших дефектов, при этом в дальнейшем поверхности не подвергаются механической обработке;
• ПП-АНЧ-2 — заварки дефектов на изделиях большой толщины с предварительным подогревом и без него;
• ПП-АНЧ-3 — заварки дефектов самых различных размеров с предварительным подогревом до высокой температуры (горячая сварка);
• ПП-АНЧ-5 – ремонтной сварки изделий из высокопрочного чугуна с предварительным подогревом;
• ППСВ-7 – заварки дефектов на отливках.

Газовая сварка чугуна

Применяется только для осуществления ремонтных работ. В качестве присадочного металла используют прутки, изготовленные из латуни. Это позволяет получить сварной шов необходимой плотности. Кроме того, такой шов хорошо поддается механической обработке.

Присадочным металлом служит сварочная проволока марки Св-08 и Св-08А, стержни из чугуна марки А. Непосредственно перед сваркой разделанные кромки детали прогревают, а затем засыпают из флюсом. Выбор наконечника горелки зависит от толщины свариваемых деталей. При толщине до 5 мм необходимо использовать наконечник № 3 или 4, от 5 до 10 мм — № 4 или 5, от 10 до 15 мм – № 5 или 6, а металл толщиной свыше 15 мм сваривают с помощью наконечника № 6 или 7. Расход ацетилена может колебаться от 50 до 75 л/ч на 1 мм толщины детали.

В процессе сварки сварочную ванну постоянно помешивают концом прутка и туда же периодически подсыпают флюс. Флюс может состоять на 100% из буры или быть многокомпонентным (сода, поташ, бура, поваренная соль и борная кислота в различных количествах). Эти же флюсы применяются и при пайке чугуна.

Сварка чугуна аргоном технология

Сварка чугуна аргоном или Перлы интернета.

Интернет пестрит информацией об универсальности сварки аргоном, но порой некоторые статьи просто набор слов автора-дилетанта. Вот, например: http://svarkasite.ru/tehnologiya-svarki-chuguna-argonom.html

«Для надежного соединения деталей применяется сварка чугуна аргоном.»

Технология аргоновой сварки имеет свои особенности. Во-первых, сварочные работы с применением аргона проводят после предварительного прогрева чугунных конструкций.

Во-вторых, в качестве расходных сварочных материалов используют специальные вольфрамовые электроды, которые работают в защитной газовой среде, металлические прутки и особые присадочные материалы. Газ аргон защищает сварную ванну от соприкосновения с окружающим воздухом. Благодаря такой защите, сварной шов не имеет вкрапления шлака.

Вольфрамовые электроды практически не оплавляются в процессе работы. Они прекрасно выдерживают высокие температуры. Благодаря вольфраму, сварные швы получаются прочные и высокого качества. Сварка чугуна аргоном используется практически на всех предприятиях, изготавливающих ответственные металлоконструкции из чугуна. С помощью аргона можно сваривать и белый и серый чугун.

Сейчас в интернете можно найти практически все и обо всем. Но где правда, а где откровенный бред, может понять только специалист. Перлы интернета. Зачастую клиенты начитвашись подобного бреда начинают чувствовать себя специалистами в области сварки. Прочитав данную статью задаемся вопросом, а человек, который писал данное СОЧИНЕНИЕ вообще что-нибудь мыслит в сварке? Или данный набор фраз сформирован программистом для поисковых машин, а не для клиентов. Написав комментарии к данной статье, мы попробуем пролить свет на вопрос применения ручной аргонно дуговой сварки, далее РАДС, в простонародье – аргона на сварку чугуна. Скажем сразу, РАДС нами тоже применяется для решения специфических сварочных задач с чугуном, например при реставрации небольших антикварных вещей из чугуна. Просто для каждой задачи у нас есть свое оборудование: ручная дуговая сварка покрытым электродом, полуавтоматическая сварка, РАДС, пайка твердыми и мягкими припоями, газопрошковая наплавка, газосварка и т.д.

Начнем по порядку:

-тезис 1. « На сегодняшний день аргоновая сварка является самым надежным видом сварки всех марок чугуна » это автор так решил?

При аргонно-дуговой сварке теплоемкость пожалуй наиболее сильная, чем при других видах сварки. То есть чугун будет постоянно перегреваться и как следствие вся околошовная зона будет в микро и макротрещинах. О какой надежности речь?

— тезис 2 « в качестве расходных сварочных материалов используют специальные вольфрамовые электроды, металлические прутки и особые присадочные материалы .» Данный тезис говорит о дилетантстве автора и полном незнании как основ РАДС (ручной аргонно-дуговой сварки), так и рынка расходников РАДС. Вольфрамовый электрод лишь условно является расходником, так любую часть сварочного аппарата можно к расходникам отнести. Особо забавляют «особые сварочные материалы». Наверное прутки из дерева особых пород, которые идут в дополнение к «металлическим пруткам». На самом деле присадочные прутки для сварки чугуна аргоно-дуговой установкой применяются в основном железо-никелевые и из различных бронз (оловянистой, алюминиевой, кремнистой). Причем последние – это больше пайка, чем сварка. Расходники, особенно железо-никелевые, очень редкие, дорогие, и во многих случаях малоэффективные, поэтому массового применения аргонная сварка чугуна не получила. Мы не рассматриваем кустарщину по присадочным материалам вроде применения нержавеющей проволоки либо стержней обычных электородов для чугуна у которых ОСОБЫЕ ЛЮБИТЕЛИ аргонно-дуговых установок просто отбивают обмазку.

-тезис 3. « Благодаря защите аргоном, сварной шов не имеет вкрапления шлака, Благодаря вольфраму, сварные швы получаются прочные и высокого качества » И всего-то, зато при применении РАДС чугун интенсивно кипит, происходит интенсивное выгорание графита, как следствие шов, особенно на массивных изделиях без шлака, но С ПОРАМИ, НЕПРОВАРАМИ и ТРЕЩИНАМИ. А тонкостенный чугун лопается от РАДС практически сразу по шву от перегрева. И это, видимо, критерий прочности и качества. Но автору видимо это невдомек, он теоретик. И причем здесь вольфрам?

-тезис 4 « Сварка чугуна аргоном используется практически на всех предприятиях, изготавливающих ответственные металлоконструкции из чугуна ». По моему это слишком даже для дилетанта. Какие металлоконструкции изготавливаются из чугуна? Никогда не встречал ни профильных труб, ни двутавров, ни листов ,ни уголка из чугуна. А как без сырьевых заготовок что-то изготавливать?? Автору наверное невдомек, что на предприятиях во первых практически не используют РАДС даже при сварке алюминия и нержавейки 9основных металлов, где она применяется) ввиду крайне низкой производительности и высокой затратности, не то что чугуна, во вторых из чугуна не изготавливают никаких металлоконструкций, тем более ответственных.

— тезис 5 « С помощью аргона можно сваривать и белый чугун ». Это вершина инженерных изысканий автора. Думаю, чо пора подавать документы в патентное бюро и на Нобелевскую премию. Еще никому и ничем не удалось сварить белый чугун. В отличие от ограниченно свариваемого серго чугуна, его сварить невозможно.

Читайте статьи вдумчиво, осмысливайте прочитанное. А еще лучше, задумав работу, в которой вы специалистом не являетесь, найдите профессионала. Пекарь должен печь хлеб, строитель — строить. Если сварщик всю жизнь варивший трубопроводы, металлоконструкции, кузовные детали авто предложит Вам свои услуги по сварке чугуна — подумайте. Не может быть человек мастером спорта по всем видам спорта, если его познания по сварке чугуна основаны на вышеизложенных и подобных им статьях и нет практического опыта — результат будет один — испорченное изделие.

Сварка чугуна в аргонной среде

Чугун – это сплав железа и углерода. Он имеет различные свойства, в зависимости от состава. Содержание углерода в сплаве колеблется от 2до 6%. Он делает чугун прочным материалом, плохо поддающимся деформации, ковке, а также сварке. Не зря чугун считают одним из самых трудносвариваемых. Без предварительной подготовки детали невозможно надежно сварить швы этого сплава без дефектов. Поэтому важно выбирать правильный сварочный аппарат, припой. Ну и, конечно, только соблюдение технологии сварки, позволит сделать по-настоящему качественный шов.

Подготовка чугуна к сварке

Процедура подготовки чугунных деталей более кропотливая, чем у стали. Обуславливается склонностью этого материала к образованию трещин и саморазрушению.

Для начала необходимо внимательно осмотреть деталь на предмет дефектов, которые нужно удалить. Первым делом выявляются трещины. Если они обнаруживаются, их локализуют путем засверливания по краям, и разделывается на всю глубину, чтобы не допустить дальнейшего их распространения. Сверления можно избежать, для этого края трещины должны быть закруглены.

Помимо механических дефектов, необходимо удалить пятна и другую грязь. Устранение масляных пятен иногда превращается в настоящие мучение, из-за того, что они глубоко проникают, благодаря пористой структуре чугуна. Вывести их можно при помощи растворителя или газовой горелки.

Кромки шва не должны быть острыми. Они специально закругляются при помощи болгарки, а если ее нет под рукой, можно воспользоваться напильником или наждаком. Необходимо место сварки обязательно очистить от окалин. Для этого также можно воспользоваться болгаркой, шлифовальной машинкой, или металлической щёткой. Очень хорошо помогает очистить поверхность пескоструйная аппарат.

Виды сварочных аппаратов для сварки чугуна

Для сварки в аргонной среде используют аргонодуговой аппарат. Данный вид аппаратов сочетает в себе два способа сварки: электрическую и газовую. Он позволяет получить качественные неразъемные соединения. Существует огромное многообразие моделей с различными функциями. Они могут быть как полностью автоматическими, так и полуавтоматическими.

При использовании полуавтомата получается качественный шов, особенно при наличии инвертора. Но использование этого аппарата требует обязательного подогрева места сварки до 300 градусов. Для того что получить хороший результат необходимо правильно настроить аппарат. Для этого нужно отрегулировать силу тока, скорость подачи проволоки, скорость подачи тока. Обычно в прилагаемой инструкции по эксплуатации описано какое напряжение нужно выставлять для каждого конкретного случая.

Лучшей производительностью обладают автоматические аппараты. В них используется порошковая проволока. Участие человека здесь ограничивается установкой аппарата на место шва, остальную работу аппарат выполняет самостоятельно.

Виды припоя. Как выбрать

В сварке чугуна аргоном обязательно необходимо использовать припой. Материал припоя выбирается индивидуально, в зависимости от вида чугуна и способа сварки. Для сварки чугуна используют неплавящийся электрод из вольфрама. Для высокотемпературной сварки полуавтоматом в большинстве своем используются припои из никеля. Намного реже используются припои из сплава серебра с никелем. Он является более качественным вариантом, шов обладает точно такими же качествами, как и металл детали.

Для горячей сварки полуавтоматом применяют присадочные пруты марки «А». Если был нагрет только шов, то лучше выбирать присадку марки «Б». Если чугун имеет большую толщину, то при холодном способе применяют марку НЧ-1, при небольшой толщине НЧ-2. Для них нужно использовать горелки ГЗУ-1-62 и ГЗМ-1-62

У автоматов используется порошковая проволока, основой которой является кремний. Согласно классификации, для сварки небольших дефектов подойдет проволока марки ПП-АНЧ-1. При ее использовании деталь нагревать ненужно.

Для толстых и предварительно разогретых деталей подойдет марка ПП-АНЧ-2, температура должна быть до 350 градусов. Настройки сварочного аппарата в зависимости от толщины могут колебаться:

• сила тока: 120-600 А;
• напряжение: 24-36 В;
• вылет проволоки: 15-30 мм;
• расход газа: 5- 20 л;

Для всех разогретых до 600 градусов чугунных деталей подойдет ПП-АНЧ-3.

Для того чтобы сварить Высокопрочный чугун необходима проволока ПП-АНЧ-5. Характеристики аппарата во время использования этого материала:

• сила тока: 140-500 А;
• напряжение: 24-36 В;
• вылет проволоки: 15-50 мм;
• расход газа: 5- 20 л;

Заварку дефектов при отливах делают маркой ППСВ-7.

Для более эффективного схватывания шва, свариваемые поверхности обрабатываются специальным флюсом. Ни в коем случае нельзя использовать припои в основу которых составляет фосфор. Это приводит к образованию соединений железа и фосфора, которые по своим свойствам очень хрупкие. Лучше избегать припоев на основе меди, так как у них высокая температура плавления. Перегрев металла в швах приводит к образованию белого чугуна, который после этого приобретает хрупкие свойства, а также перестает свариваться.

Технологии сварки

В сеть включается сварочный аппарат, проверяется его рабочее состояние. Далее производятся необходимые настройки. Для сварки чугуна требуется использовать низкий сварочный ток, для того чтобы избежать смешивания элементов в сварочной ванне. Расход газа устанавливается на отметке 5-8 л/мин. По ротаметру, или 0,2 бар по барометру.

При горячем способе нужно подогреть места свариваемых чугунных частей. Выделяют три варианта: горячий (t=500-600C), полугорячий (t=300-400C), теплый (t=150-200C). Это способствует выделению графита, также увеличивается пластичная способность металла. Выше 600 градусов прогревать нельзя, иначе в чугуне наступают необратимые изменения. При всем при этом нагревание должно проходит плавно, не больше 250 градусов в час. Производить нагрев можно любым доступным способом, но лучше использовать печь, горн или колодец.

После этого свариваемые детали крепко фиксируются, чтобы избежать неприятных последствий, если они зашевелятся. Присадочная проволока, также, как и поверхность свариваемых частей очищается от грязи. Если она содержалась в упаковке, то достаточно протереть ацетоном.

Далее, в одну ручку берется горелка со сваркой, в другую припой, и начинается сам процесс. Присадочный материал подается к месту сварки под углом приблизительно 30 градусов и на расстоянии сантиметра от сопла. Сначала части «прихватываются» в нескольких местах, чтобы обеспечить правильную и надежную стыковку. После этого шов проваривается небольшими участками, не больше 3 см, чтобы его не перегреть. Перегрев может привести к увеличению хрупкости, или образованию трещин.

Когда шов превратится в единое целое, крайне важно обеспечить плавное снижение температуры всей детали. Для этого можно поместить ее в нагретую печь, в которой ее нагревали, и выключить, если такая имеется. Существует вариант с упаковыванием детали в негорючий материал, который хорошо держит тепло. Одним из самых простых способов плавно остужение является засыпание детали в песок. Эта процедура поможет избежать появления трещин, вследствие резкого перепада температуры. Скорость остывания зависит от размера детали. Самые большие могут остывать до нескольких суток.

В отличии от горячего способа холодный в значительной степени экономит рабочее время, однако, возникает гораздо больше сложностей. Он гораздо дешевле предыдущего варианта. Данный способ не требует предварительного нагрева.В качестве присадочного материала обычно используется никель-стальных прутков. Процесс самой сварки почти не отличается. Необходимо также делать небольшие по размеру швы. Для снижения внутреннего напряжения шов нужно обработать при помощи ударов молотком. Его вес должен составлять приблизительно 1,2 кг, боек выбирается закругленного типа. Удары наносятся сразу же после проварки каждого куска. Они делаются несильными.

Во всех случаях не стоит перегревать чугун, чтобы не образовались поры и трещины. Если метал тонкий, то он может лопнуть по всей длине. Могут образовываться каленые структуры.

Использование аргонной сварки для соединения и ремонта чугуна имеет как свои преимущества, так и недостатки. К преимуществам можно отнести: надежный и равномерный шов, небольшой нагрев сварных деталей, увеличение скорости сварки. Недостатки у нее имеются следующие: необходимость приобретения сложного оборудования, обязательное наличие специальных знаний и опыт выполнения подобных работ. Несмотря на это, данный вид сварки остается одни из самых популярных видов при работе с различными видами чугуна. Во время выполнения работ в аргонной среде необходимо соблюдать технологию сварки, а также технику безопасности.

Технология сварки чугуна аргоном своими руками

Выражение «чугун — хлеб промышленности», впервые прозвучало в первой половине XX века. Прошло почти сто лет, появились новые его сорта, повысилось качество обработки.

И, кроме того, был получен положительный ответ на вопрос: можно ли варить чугун электросваркой, а главное, как это делать на практике.

Долгое время получение надежного сварного соединения чугунных деталей, по трудоемкости соперничало с изготовлением новых. Сегодня процессы хоть и остались непростыми, но стали доступным даже для домашних мастеров.

Особенности

Основу чугуна, как и стали составляет железо, но углеродом оно насыщено в десятки раз сильнее. Содержание этого элемента составляет от 2,14 до 6,7%. Различают два вида чугуна:

• белый или «передельный», в котором углерод присутствует в виде цементита (карбид железа или Fe3C);
• серый.

Второй и есть тот самый «хлеб», который используется для изготовления деталей и конструкций. Углерод в нем содержится в виде кристаллов графита.

Что касается белого, он служит сырьем для получения стали, изготовления ковких и высокопрочных сортов серого чугуна.

Для сварки чугунных деталей сегодня используют десятки технологий, одна из которых — это сварка чугуна аргоном, вернее — в аргоновой среде.

Характеристики свариваемости

Сложности сварки чугунных изделий вызваны особенностями его поведения при высоких температурах.

При нагреве металл начинает плавиться уже при 1150ºС. При этом его высокая текучесть оказывает сварщику плохую услугу. Металл плохо удерживается в сварочной «ванне», вытекая из шва.

Выгорание углерода, обильное газообразование в сварочной ванне вызывает образование пор и трещин.

Образование тугоплавких окислов за счет наличия кремния, приводит к частичному непровару.

При быстром охлаждении детали, углерод переходит в связанное состояние, образуя цементит. То есть чугун зоны сварки переходит из серого в белый — хрупкий и одновременно твердый.

Неравномерный нагрев и охлаждение, наличие отбеленных зон создает зоны напряжения, приводящие к появлению трещин.

Перечисленное выше относит чугун к трудно свариваемым металлам. Можно ли сварить чугун, с образованием надежного шва, зависит от того какая технология используется.

Особенности технологии

Аргоновую среду используют при любом из видов сварки чугуна, а именно:

• горячей, с предварительным нагревом заготовок до 600-650ºС и последующим постепенным охлаждением (иногда до 6 суток)
• полугорячей, когда детали нагревают лишь до 300-350ºС;
• холодной, выполняемой без нагрева, с естественным охлаждением. Устранить кислород из зоны сварки на все сто процентов невозможно. Так в сварочной ванне всегда присутствует некоторое количество закиси железа (FeO). Реагируя с углеродом, она создает угарный газ (окись углерода CO) , образующий поры, поскольку не растворяется в металле.

Тем не менее, наличие инертной среды на порядок снижает объем и скорость протекания окислительных процессов, поскольку устраняет присутствие атмосферного кислорода. Кроме того, отсутствие воздушного азота исключает возникновение азотистых соединений.

Все перечисленное позволяет получить даже при холодном способе соединение по прочности, мало уступающее основному металлу.

Что касается горячего и полугорячего способа, наличие аргонового компонента упрощает соединение и выполнить сварку различных по составу металлов. Причем, как сварить чугун и сталь (к примеру), так и ускорить процесс сварки чугуна.

При этом используют как обычные аппараты для дуговой сварки. Так и полуавтоматические устройства.

Подготовительный этап

В первую очередь, до начала работы выполняют подготовку самих заготовок. Свариваемые края очищают от грязи, ржавчины, шлаковых корок. Чем лучше это сделано, тем меньше в зоне сварки окажется веществ газообразующих, содержащих вредные добавки.

Острые грани скругляют, снимая фаску заточным диском «болгарки». Если выполняется заваривание трещины, ее предварительно прорезают на всю глубину. При этом поверхность очищается, одновременно сглаживаясь.

Наилучший эффект дает использование нижнего шва. Поэтому, если необходимо обваривание с нескольких сторон подготавливают соответствующие струбцины. Их задача — удерживать детали вместе на протяжении всего процесса. Делать возможным их поворот, не создавая нагрузки на незавершенный стык.

Для предотвращения вытекания расплавленного чугуна из сварочной ванны, с помощью графитовых пластин устраивают обечайки.

Кроме перечисленных мероприятий, готовят оборудование, вспомогательные инструменты. Подбирают сварочные прутки, проволоку, необходимые присадки для чугуна и аргонной сварки и т.д.

Последовательность действий

Методика соединения чугунных деталей зависит от их размеров, веса, а также формы. Иногда приходится использовать систему шпилек, многослойную сварку и т.д. Тем не менее, общая последовательность ведения работ приблизительно одинакова.

Закрепляем подготовленные к сварке элементы с помощью струбцин, либо иным способом.

Зажигаем дугу, включаем подачу аргона. Вводим присадочный пруток под углом 25-30 градусов (если автоматическая подача проволоки не используется).

Выполняем сварку отдельными участками по 2,5-3 см. Пока шов не остыл, молотком со скругленным бойком производим его проковку. Удары наносим точно, не особо сильно. Сигналом готовности служит «отбой» шва: он перестает подаваться, а звук удара становится звонче.

Выполнив один проход, немедленно приступаем к заполнению промежутков, затем (при необходимости) к следующему слою наплавки. Работы ведут непрерывно, пока стык не окажется заварен полностью.

Сварка чугуна полуавтоматом ведется по схожему алгоритму. Отличие — отсутствие присадочного прутка, поскольку его заменяет специальная проволока. Разумеется, баллон с углекислым газом заменяет емкость с аргоном.

При работе с использованием аргона штыревые плавкие электроды не используются. Основным материалом является присадка, оформленная как пруток или проволока.

Состав присадочных прутков выбирают в зависимости от необходимого качества шва. Для получения более пластичного стыка используют сплавы с никелем. Твердый шов получают, применяя медь.

Получить шов средней твердости (обычно, наиболее востребованный) возможно с использованием так называемого монель-металла. Это сочетание никеля и меди, в пропорциях приблизительно 60:40.

Сварочная проволока по чугуну представляет собой тонкую трубку из металла присадки, с флюсом внутри. Подбирают ее так же применительно к технологии. Для холодной сварки применяют тип ППЧ-1, полугорячей ППЧ-2, и ППЧ-3 используя горячую.

Кроме специальных марок, при аргоновой сварке используют нихромовую проволоку, омедненную стальную и некоторые другие.

Особенности в домашних условиях

Оборудование для аргоновой сварки сейчас не является чем-то из ряда вон выходящим. Некогда запредельные цены на TIG устройства сегодня свелись к вполне доступным для рядового мастера.

Как правило домашние мастера не используют аргоновую сварку для изготовления серийных изделий, крупных конструкций. Чаще этим способом ремонтируют элементы двигателей, коробок передач. Реже — чугунной запорной фурнитуры, деталей эл. двигателей.

Проверенное сочетание при этом — нагрев газовой горелкой до температуры порядка 350 градусов, с последующей обваркой инвертором.

Подробной инструкции для такой «штучной» сварки нет и быть не может. Ответ на большинство вопросов, возникающих в процессе, дает только практика.