Варим чугун без труда и стресса

Можно ли варить чугун?

Мастера могут определить свойство свариваемости чугуна по разрезу. Если на срезе выявляют, что материал имеет мелкозернистую структуру, то соединение деталей не вызовет трудности. Однако, если материал на срезе имеет крупную структуру, то при сварке необходимо применять дополнительное оборудование и комплектующие. Непригодным к обработке считается чугун, который длительное время подвергался воздействию влаги, масла, а также кислой среды.

Чугун представляет собой металл с ограниченной свариваемостью, при соединении деталей учитывают следующие особенности материала:

• при сварке заготовки устанавливают в горизонтальном, нижнем положении, так как металл жидкотекучий;
• соблюдают температурный режим, при нарушении в месте шва могут образовываться дефекты;
• в результате превышения температур, а также низкой текучести чугуна могут увеличиваться внутренние напряжения в месте сварного шва;
• при плавлении металл образует оксиды, которые расплавляются при высоких значениях.

На сварном шве при остывании могут появляться трещины. Для предотвращения такого явления рекомендуется соблюдать технологию.

Особенности чугуна

Быстрое охлаждение серого чугуна после температуры нагрева более 750°С ведет к превращению графита в карбид железа — цементит. Сам чугун превращается из серого в белый. Такой чугун сварке не подлежит.

Методы и особенности сварки чугуна

Отличительными особенностями сварочного процесса считаются:

• после завершения работ происходит быстрое падение температуры в области созданного шва;
• образование тугоплавких оксидов;
• высокий показатель текучести;
• не удаётся создать равномерный нагрев;
• при перегреве происходит образование и интенсивное выделение различных газов;
• присутствие в его составе кремния и других элементов, способных формировать тугоплавкие окислы, которые вызывают появление слабо проваренных мест или вообще к непровару.

В настоящее время для учёта перечисленных особенностей разработаны три метода:

• горячий метод (с предварительным подогревом);
• полугорячий;
• холодный (без предварительного подогрева).

Каждая из этих методов применяется для решения отдельных практических задач. Первая применяется в основном в тяжёлой промышленности. Для его реализации необходимо специальное оборудование позволяющее нагревать изделие до высокой температуры. Основным ограничением в этом методе является поддержание необходимой температуры и недопущение его перехода в стадию расплава. Что приводит к изменению в структуре металла и образованию новых трещин. После завершения процесса охлаждение должно производиться медленно, естественным образом.

Второй метод сварки (полугорячая или с предварительным подогревом) предполагает нагревание свариваемых деталей до температуры в 300 градусов с постепенным введением в зону огня графитизирующих веществ. В качестве таких элементов используется алюминий или кремний. Они обеспечивают высокое качество полученного шва.

Для повышения качества шва при использовании этих методов применяют предварительное воздействие на заготовку:

• легирование с помощью, так называемых, графитизаторов (позволяют стабилизировать внутреннюю структуру в процессе охлаждения);
• легирование для получения перлито-ферритовой структуры, особенно это необходимо при сваривании чугуна с низкоуглеродистой сталью;
• добавление кислородосодержащих компонентов для повышения степени окисления (выжигания) углерода, что способствует получению шва из низкоуглеродистой стали;
• добавление сплавов цветных металлов (например, медно-никелевых, медно- железных и так далее, имеющих температуру плавления близкую к чугуну), что повышает пластичность шва.

Холодная сварка чугуна (без предварительного подогрева) предполагает точный контроль параметров сварочной дуги и кромок свариваемого металла. Целесообразно использовать этот метод для изделий, у которых длина шва не превышает 25 мм. Реализация всех трёх методов производится с помощью следующих процессов:

• ручной дуговой сварки (с применением требуемых электродов);
• полуавтоматической;
• аргонодуговой.

Для них применяются электроды следующих типов: чугунные, с медной основой, никелевым стержнем, стальным сердечником.

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка — это сварка чугуна без предварительного подогрева деталей.

Для холодного метода сварки тебуются специальные электроды. Сюда относят такие марки, как МНЧ-2 (хорошо сваривают детали в ответственных конструкциях) ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 (особенно эффективны при работе с тонкостенными изделиями), ЦЧ-4, а также ОЗЖН-1 (устранение серьезных дефектов).

Горячая сварка чугуна

Горячая сварка — это сварка, при которой требуется предварительная прокалка чугуна.

Собственно «горячим» методом называется тот, при котором металл нагревается до температуры +500… + 600 °С, «полугорячим» — температура достигает +300 +400 °С, «теплым» — +200 °С. Наиболее часто для этого используются универсальные электроды марки ЦЧ-4, а также OK 92.18 («теплый» способ) и ОМЧ-1. Также в этом случае применяются электродные прутки марок УОНИИ, АНО, угольные и другие электроды.

Лучшие электроды по чугуну

Отзывы профессионалов о качестве таких изделий и надёжности соединения, которое получается с их помощью, показал, что наиболее востребованными считаются изделия следующих марок: ОЗЧ-2 и 4; МНЧ-2; ЦЧ-4; ОЗЖН-1, ОК 92.18.

Популярные марки электродов для сварки чугуна

Теоретические разработки и многолетний опыт сварочных работ с чугунными изделиями позволил выявить определённые марки, которые позволяют наиболее эффективно решать поставленную задачу.

Маркировка электродов по чугуну

Современные стандарты устанавливают для применения различные типы изделий для сварки. В них приведено, какие марки, для каких условий сварки пригодны. Маркировка состоит из двух составляющих. Первая это набор заглавных букв, каждая из которых позволяет расшифровать состав. Заглавная М указывает на наличие в его составе меди, буква Н свидетельствует о присутствии никеля. Последняя буква объясняет, для какого металла он предназначен, например буква Ч – это чугун. Последующий набор цифр указывает на марку в предлагаемой серии. В отдельных случаях в маркировку добавляют аббревиатуру, позволяющую уточнить конкретную принадлежность. Например, буквы УД – свидетельствуют о необходимости их применения для сварки стали углеродистой и низколегированной.

Электроды для горячей сварки чугуна

Для реализации этого метода предполагается получение для чугуна температуры равной 600 градусов Цельсия. Наиболее приемлемыми считаются изделия с обозначением ЦЧ-4. Они обеспечивают высокое качество сварки чугуна со сталью. При этом металл не теряет своих первоначальных свойств. Хорошо зарекомендовали себя никелевые, например, ОК 92.18. Такой образец – это гарант высокого качества и надёжности получаемого шва. Его основу составляет никелевый сердечник. Отличительной особенностью является малое количество шлака, которое образуется при сварке. Добавленный никель позволяет получить наилучшие показатели вязкости в наплавляемом металле. В дальнейшем он достаточно легко обрабатывается.

На производствах применяют образцы с добавлением меди. К ним относятся изделия марки УОНИ-13/45 или К-5. Медный электрод обеспечивает мелкокапельный перенос металла на шов.

В основе обоих типов имеется стальная проволока. На неё нанесено соответствующее покрытие. Для проведения сварки этими образцами применяется стандартный сварочный аппарат.

Электроды для холодной сварки чугуна

К технологии холодной сварки относится процесс, который протекает, при температуре около 200 °С. Для столь низкой температуры применяются следующие марки: ОЗЧ (2 или 6), МНЧ-2 или так называемые, универсальные к которым относятся ЦЧ-4. Сварка чугуна электродами при холодном способе производится при нижнем или вертикальном расположении деталей. Каждый из перечисленных типов хорошо проявляет себя в соответствующих условиях. Хорошо зарекомендовали себя электроды для холодной сварки и наплавки марки ОЗЧ-6. Задача качественной сварки важных стыков и наплавка без подогрева производится изделиями марки МНЧ-2. При определённых условиях для наплавки без подогрева используют марку ОЗЖН-1. Они позволяют наплавлять большие объёмы металла.

Электроды для сварки чугуна и стали

Часто возникает задача сваривания таких металлов как чугун и сталь. В этом случае стараются подобрать наиболее подходящие изделия для стали. К ним относятся универсальные марки ЦЧ-4. Они хорошо зарекомендовали себя при проведении горячей и холодной сварки этих двух металлов. Кроме отечественных образцов хорошо зарекомендовали себя импортные изделия марок Ficast NiFe и ZELLER 855. Они показали хорошие результаты и обеспечивают ровный и прочный шов.

Электроды по ковкому чугуну

Для получения наиболее крепкого и надёжного шва при работе с кованым чугуном применяют сварочные электроды следующих марок: МНЧ-2, ОЗЧ-6 (2) или ЦЧ-4.

Электроды по серому чугуну

Наилучшие результаты соединения деталей из серого чугуна, устранение трещин и дефектов получаю при применении чугунных электродов следующих марок: ОЗЧ-6 (2), ОЗЖН-1 или 2.

Основные марки электродов по чугуну

МНЧ-2

Универсальные никелемедные электроды, позволяющие работать с любыми видами чугуна — ковким, серым и высокопрочным. Изделия этой марки специально разработаны для того, чтобы сварку можно было выполнять без предварительного прокаливания. Сердечник из монель-металла (большая часть — никель, 28,5% медь, также присутствуют железо и марганец) имеет специальное покрытие. Основное назначение: холодная сварка, наплавка, заварка дефектов литья. Сварка возможна в любых пространственных положениях кроме потолочного и сверху вниз, производится при постоянном токе обратной полярности. Помимо универсальности применения в ряду преимуществ:

• отсутствие в необходимости прокалки — незначительный подогрев требуется только при работе с толстыми изделиями;
• легкий поджиг, стабильное горение дуги, высокая скорость расплавления при сравнительно низкой температуре, легкое отделение шлаковой корки;
• отличное качество получаемого шва по прочности, пластичности, стойкости к коррозии;
• цветовая идентичность основного и наплавляемого металла;
• низкая твердость шва, благодаря чему при эксплуатации конструкции риски образования трещин в районе соединения минимальны.

Данная марка электродов по чугуну для электродуговой сварки повсеместно применяется при ремонте изношенных деталей в шестернях, насосах, редукторах, экскаваторных ковшах и других узлах и механизмах. Аналоги марки МНЧ-2 по международной классификации — электроды типа ENiCu-B.

Важно. Если осуществляется многослойная наплавка, валик необходимо постепенно охлаждать до температуры 60 °С и проковывать легкими ударами молотка. Таким образом снижается внутреннее напряжение в структуре металла и снижаются риски появления в околошовной зоне трещин. Длина самого сварочного валика — от 30 до 50 мм.

ОЗЧ-4

Важно. Наиболее эффективно электроды ОЗЧ-4 проявляют себя при сварке последних слоев, обеспечивая металлу шва высокую сопротивляемость истиранию и ударную вязкость.

ЦЧ-4

Электроды с основным покрытием, предназначенные как для горячей, так и для холодной сварки ковкого, высокопрочного, серого чугунов. Основное назначение — заварка дефектного литья, наплавка при ремонте чугунных деталей. Также это — электроды по чугуну и нержавейке, они позволяют качественно сваривать два этих сплава с разной структурой. Нередко для получения более эфективного результата применяются только для наплавки первых слоев, после чего она выполняется другими, специальными электродами.

ОЗЧ-2

Это медные электроды для сварки чугуна (медный сердечник) с кислым покрытием. Имеют ограниченную сферу использования — применяются для работы только с ковким (мягким и вязким) и серым чугуном. Спектр работ — холодная сварка, а также наплавка и заварка дефектов литья при восстановлении чугунных изделий. Длина валика, которыми рекомендуется выполнять сварку, — небольшая, в диапазоне 30… 50 мм. Полученный валик необходимо охладить до 60 °С и далее проковать несильными ударами молотка. Перед сваркой электрод следует прокалить в течение часа при температуре 190-210 градусов. Сварка допустима в нижнем и вертикальном положениях постоянным током обратной полярности.

ОЗЖН-1

OK 92.18

Новое название этих электродов — OK Ni-Cl. Имеют основное покрытие с высоким содержанием графита. Предназначены для сварки с минимальным подогревом. Работают и на постоянном, и на переменном (при этом пониженных) токах. Хорошо зарекомендовали себя при ремонте изделий из нетолстых деталей (заварка повреждений и дефектов в коробках передач, корпусах насосов, блоках двигателей и т. д.). Отвечая на вопрос, какие подходят электроды для сварки чугуна и стали, отметим, что наряду с ЦЧ-4 подходят и эти.

Сколько стоят электроды по чугуну

Основные факторы, определяющие стоимость этого расходного материала, — бренд и страна-производитель, тип электродов, их марка и состав покрытия. Традиционно более дорогими считаются качественные европейские и американские аналоги — например, продукция таких известных брендов, как ASPIK или UTP. Отличные потребительские свойства при работе с чугуном демонстрирует электрод UTP 86 FN немецкого производства и также немецкая продукция марки Capilla. Российские аналоги стоят дешевле, при этом качество современной отечественной продукции находится на высоком уровне.

Рекомендации и советы по выбору

Желательно выбирать для каждого вида чугуна специализированную марку электрода с особым стержнем, не обращая внимания на универсальные предложения.
Важна наружная обработка используемого изделия. Проявления кислого и основного покрытия в условиях эксплуатации отличаются друг от друга. Толщина покрытия показывает себя с лучшей стороны во время работы со старым загрязненным чугуном.
Толщина заготовки и расходуемого изделия должны совпадать. В противном случае появится залипание либо заготовка проплавится насквозь. Для первых работ лучше использовать МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ серии 2, 3, 4. Если есть желание применить качественный импортный электрод, то рекомендуется компания UTP с ее универсальными товарами.

Выбирайте марку электрода с особым стержнем.Покупка и приблизительная стоимость

На стоимость расходного материала влияют бренд, вид электродов, марка, состав покрытия. Самыми дорогими будут продукты от компании UTP. Дешевле обойдутся отечественные аналоги, но по характеристикам они уступать не будут.
Товар хорошего качества могут предложить только популярные производители и проверенные профессионалами и любителями поставщики. На российском рынке лидирует «Магнитогорский электродный завод», который предлагает:

ОЗЧ-6 — 879,48 руб.;
ОЗЧ-2 — 918,12 руб.;
МНЧ-2 — 2492,32 руб.;
ЦЧ-4 — 1176,12 руб.

Способы сделать электроды своими руками

Электроды для чугуна можно сделать в домашних условиях, если имеются проволока из меди и электрод для стали. Потребуется УОНИ или АНО-4, проволока диаметром до 2 мм. Ее нужно накрутить на электрод, после он годится для чугунной сварки.
Есть еще один распространенный способ, для которого потребуются жидкое стекло, прутки из меди диаметром не более 5 мм, порошок из металла, истолченная электродная обмазка.
Создание специальных изделий происходит следующим образом:

Нарезанные прутки очищают наждачной бумагой и обезжиривают.
Измельченную обмазку смешивают с опилками из металла, затем в нее заливают жидкое стекло.
Приготовленные прутки держат в электродной обмазке до тех пор, пока толщина покрытия не достигнет примерно 2 мм.
Конечный продукт прокаливают в электрической духовке при 200ºC.

Желательно выбирать для каждого вида чугуна специализированную марку электрода с особым стержнем, не обращая внимания на универсальные предложения.

Толщина заготовки и расходуемого изделия должны совпадать. В противном случае появится залипание либо заготовка проплавится насквозь. Для первых работ лучше использовать МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ серии 2, 3, 4. Если есть желание применить качественный импортный электрод, то рекомендуется компания UTP с ее универсальными товарами.

Самостоятельное выполнение сварки по чугуну в домашних условиях

Устранять дефекты можно следующим образом:

1. Подготовить место для работы, нужные расходные изделия, сварочный аппарат.
2. Разделать дефект, который требует сварки.
3. Установить требуемый режим аппарата для сварки.

При выполнении работ необходимо соблюдать технику безопасности.

Способы сделать электроды своими руками

Электроды для чугуна можно сделать в домашних условиях, если имеются проволока из меди и электрод для стали. Потребуется УОНИ или АНО-4, проволока диаметром до 2 мм. Ее нужно накрутить на электрод, после он годится для чугунной сварки.
Есть еще один распространенный способ, для которого потребуются жидкое стекло, прутки из меди диаметром не более 5 мм, порошок из металла, истолченная электродная обмазка.
Создание специальных изделий происходит следующим образом:

Нарезанные прутки очищают наждачной бумагой и обезжиривают.
Измельченную обмазку смешивают с опилками из металла, затем в нее заливают жидкое стекло.
Приготовленные прутки держат в электродной обмазке до тех пор, пока толщина покрытия не достигнет примерно 2 мм.
Конечный продукт прокаливают в электрической духовке при 200ºC.

Электроды для чугуна можно сделать в домашних условиях, если имеются проволока из меди и электрод для стали. Потребуется УОНИ или АНО-4, проволока диаметром до 2 мм. Ее нужно накрутить на электрод, после он годится для чугунной сварки.

Есть еще один распространенный способ, для которого потребуются жидкое стекло, прутки из меди диаметром не более 5 мм, порошок из металла, истолченная электродная обмазка.

Создание специальных изделий происходит следующим образом:

1. Нарезанные прутки очищают наждачной бумагой и обезжиривают.
2. Измельченную обмазку смешивают с опилками из металла, затем в нее заливают жидкое стекло.
3. Приготовленные прутки держат в электродной обмазке до тех пор, пока толщина покрытия не достигнет примерно 2 мм.
4. Конечный продукт прокаливают в электрической духовке при 200ºC.

Преимущества и недостатки применения электродов

Трудности, возникающие при сварке чугуна

Очень важно со всей ответственностью подойти к выбору углеродов для сварки чугуна, поскольку в процессе работы придется столкнуться с рядом трудностей, обусловленных большим содержанием углерода в сплаве:

• в процессе создания шва постоянно будут появляться трещины и поры, это связано с тем, что при сварке чугуна выделяется много газа, поэтому в расплаве много пузырьков. Если не соблюдать баланс в скорости охлаждения, то шов будет пористым, а это негативно сказывается на его прочности, 
• если сваривается тонкий чугун, то следует быть очень осторожным, поскольку если его перегреть – он рассыпется,
• могут образовываться различные каленые структуры, которые сложно убираются с поверхности материала,
• из-за того, что в сварочной ванне присутствуют тугоплавкие окислы, некоторые места могут не провариться. Это обусловлено тем, что температура при которой плавятся окислы – очень высокая, и поэтому дуга может попросту из не расплавить. Итог – между основным материалом и расплавом появляется пленка, от которой трудно избавиться механическим путем.
• в участке шва сплав охлаждается очень быстро. Возле обрабатываемого участка образуются твердые зоны с выделением цементита. Эти места приобретают белый оттенок и по завершению сварочных работ их очень сложно обработать.
• высокая вероятность того, что из участка шва, расплав может вытечь.

Выполняя сварку чугуна в домашних условиях, не пренебрегайте следующими рекомендациями и специалистов и старайтесь максимально точно соблюдать технологию работы.

1. В первую очередь, необходимо подготовить поверхность изделия, она должна быть хорошо зачищена, также стоит избавиться от оксидной пленки.
2. Далее надо отшлифовать кромку. Если вы видите, что на материале присутствуют трещины, сколы, неровности, то знайте, что в процессе сварки масса может просто вытечь из шва. Именно поэтому обязательно используйте специальные формы с графитовыми вставками. Изготовить такую форму можно при помощи песка.

3.Далее переходим к самому трудоемкому процессу – прогреву заготовки. Чугун плавится при достаточно низкой температуре 1200-1250°С. В связи с этим температура предварительного нагрева не должна быть выше 500-700°С. Также нужно очень аккуратно прогреть как непосредственно сам участок соединения, так и пространство около него. Благодаря этой процедуре, металл на растрескается.

4.После того, как сварка будет выполнена, заготовку надо охладить: для этого она засыпается песком или мелким древесным углем. Чем дольше заготовка будет остывать, тем меньше будет вероятность образования трещин и выделения цемента.

Осуществить полноценную горячую сварку с прогревом до 600°С в домашних условиях – непросто. Поэтому следует ограничиться полугорячим способом, который заключается в прогреве детали до 300-400°С. Такой способ чаще всего используется для ремонта несущих конструкций или соединения ответственных деталей. Во всех остальных случаях подойдет метод холодной сварки. При соединении заготовок, швы укладываются последовательно, один слой за другим. Снизу свариваемую деталь можно охладить водой. Стоит отметить, что электроды для холодной сварки чугуна и для горячей ничем отличаются.

После выполнения работы, для улучшения качества шва, нанесите на него кастолин – специальный состав, который увеличит срок службы изделия.

Источники: https://magelectrod.ru/article/luchshie-ehlektrody-dlya-svarki-chuguna/, https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/ehlektrody-dlya-svarki-chuguna.html, https://weldelec.com/naznachenie-elektrodov/dlya-svarki-i-naplavki-chuguna/, https://metalloy.ru/obrabotka/svarka/elektrody-dlya-chuguna, https://svarkaved.ru/materialy/elektrody-dlya-svarki/pravila-podbora-elektrodov-dlya-svarki-chuguna, https://svarkaed.ru/rashodnye-materialy/elektrody/elektrody-primenyaemye-dlya-svarki-chuguna.html

05.11.2020