Сварка чугуна электродом: какие электроды для этого можно использовать

Для соединения деталей из чугуна различных марок применяются электроды по чугуну, а маркировка изделий указывает на их состав и назначение. Выбор связан с технологией сварки и маркой свариваемого материала.

Чугун – это сплав элементов железа и углерода с легирующими добавками (никель, хром, ванадий, магний) для формирования необходимых физико-механических свойств. В нем содержится высокий процент углерода (свыше 2%), что придает твердость и хрупкость, но затрудняет свариваемость.

Процесс сопровождается повышенным газообразованием, что приводит к пористости и неоднородности шва. Неравномерный прогрев становится причиной появления трещин, а по причине окислообразования остаются непроваренные зоны. Замечено, что термовоздействие приводит к растеканию металла, что затрудняет формирование шва.

Специфика обработки чугунных изделий

Рассматриваемый материал содержит более 2% углерода в составе, из-за чего становится одновременно твердым, но хрупким. Это осложняет его обработку. Подбираемые «расходники» должны компенсировать ряд отрицательных качеств материала, вытекающих из физико-химических свойств.

Для соединения каждого типа материала выбираются электроды для чугуна с определенным соотношением химических элементов, а также метод термообработки. Наиболее качественным считается аргонодуговая сварка, однако это весьма затратно. Электроды же применяются как на предприятиях, так и в бытовой обстановке.

Главное требование к изделиям — совпадение времени остывания со свариваемым металлом, а у чугуна оно достаточно большое. Второе — одинаковая концентрация углерода в основном и присадочном материале. Грамотный выбор поможет избежать перенапряжения внутри заготовки или выгорания углерода.

Электроды для чугуна толще аналогов для стали, поскольку материал весьма массивен. Он служит основой громоздких конструкций. Большинству присуще основное покрытие (кислое — реже); это расширяет сферу использования расходников. Производство, маркировка, химические особенности электродов регламентируются ГОСТ 7293-85.

Важные рекомендации

Нужно помнить, что электроды для стальных заготовок непригодны для сварки чугуна по причине других физических свойств и структуры материала. Остаточные напряжения и усталостные явления способны вызвать разрушение сварного шва при дальнейшей эксплуатации. Электроды для чугуна куда толще расходников для стали, что определяется массивностью материала.

У применяемых электродов должно соответствовать время охлаждения с основным металлом, которое у чугуна очень большое. Процент содержания углерода в чугуне и присадочном материале должен совпадать. Соблюдение основных условий поможет избежать выгорания углерода и возникновения избыточных внутренних напряжений.

Чаще используются стержни с основным типом покрытия. Кислое напыление менее распространено.

Методы сварки чугуна

Таковых два:

• горячая;
• холодная.

Первый метод требует выполнения двух условий:

• предварительного подогрева заготовки до 500 градусов (+/- 200 град.);
• использования проволоки порошковой с присадкой.

Подогрев — краткосрочное действие, осуществляемое за счет силы тока. Остывает же материал равномерно, в течение 70-100 часов. Здесь подойдут электроды по чугуну диаметром около 10 мм, используемые при сварке током от 600 А до 1 кА.

Холодная сварка — более популярный метод соединения деталей, классифицируемый по типу используемого электрода (сталь, никель и др.). От горячей отличается длительной подготовительной работой, включающей зачистку, фрезеровку и сверление с целью придания ей максимальной чистоты и гладкости.

Как применить электроды УОНИ по чугуну

В некоторых обстоятельствах работать с чугуном можно медно-стальными электродами. Их делают, накручивая на предназначенные для сварки стали УОНИ 13/45 спираль из медной, иногда латунной проволоки, толщиной 1,5-2 миллиметра. Ее вес должен превышать в пять раз массу металлического стержня электрода. В случае необходимости проведения горячей сварки деталей из чугуна можно применить УОНИ.

Хорошие результаты получают, применяя УОНИ-13/55. Но при их использовании важно учесть и то, что не нужно допускать сильного нагрева детали. Это приводит к появлению трещин в месте термического влияния. Поэтому сварщику нужно следить за тем, чтобы не допускать перегрева изделия, а это происходит уже при +400 +500 градусов Цельсия. Также важно следить за тем чтобы не прогревался металл на расстояние более 100 миллиметров от шва.

Разновидности изделий

Специалисты сварочного ремесла советуют применять электроды, произведенные из стали, железа, никеля или сплавов, содержащих данные элементы. Конкретно для чугуна подойдут следующие типы расходников:

• стальные;
• никелевые;
• медно-никелевые;
• ферро-никелевые;
• медно-железные.

Электроды из стали применяют при обработке старых поверхностей, которые уже были подвержены действию экстремальных температур. Также это относится к некачественному или загрязненному металлами и шлаками чугуну, коим являются конструкции промышленных печей или, например, насосов. Обязательна подготовительная работа (зачистка поверхности, описанная выше).

Чугун, в состав которого входит графит, сваривается посредством биметаллических электродов. Данные материалы, как и ковкий аналог, легко сплавляются при помощи ферро-никелевых электродов.

ОЗЧ-2

Ключевая сфера применения данной номенклатуры электродов — это устранение литейных дефектов отлитых изделий, а также нанесение ряда слоев в компонентах и сопряжениях холодным методом. Применимо к продукции, изготовленной из различных типов чугунов.

Опытные сварщики рекомендуют производить нанесение шва на нижнюю или вертикальную плоскость. Обратная полярность постоянного тока способствует достижению высокого качества сварки. Такие технологические параметры лучше всего сочетаются с ОЗЧ-2. Отличительная черта ОЗЧ-2 – безупречное сваривание деталей и составляющих механизмов и штучных компонентов готового изделия, которые имеют незначительную толщину стенок и сечений в перпендикулярной оси.

Пара слов о маркировке

Наименование изделий, установленное ГОСТом, даст информацию об элементах, образующих электрод. Хоть железо и является основным элементом для большинства марок, часто попадаются другие. Если рассмотреть популярную марку МНЧ-2, обнаружатся следующие химические элементы (с количеством для данного электрода):

• медь (М) — здесь порядка 30%;
• никель (Н) — около 65%;
• Ч — предназначенность строго для чугунных изделий;
• 2 — порядковый номер электродов данной серии, указывающий на соотношение элементов (встречаются с тем же составом, но другим количеством).

Теперь предлагаем читателю ознакомиться с самыми известными моделями для соединения чугуна.

ОЗЧ-4

Используются в технологических операциях при сварке с большинством марок чугуна. Холодная сварка, наплавка, рихтовка отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом – операции, не создающие дополнительных затрат времени, ресурсов и энергии.

В случае если место сварного шва в процессе дальнейшей эксплуатации будет подвергаться ударам, трению об чугун или другой метал, обязательно используйте ОЗЧ-4. Обработка резанием, шлифовка поверхности также тянут за собой использование таких электродов. Есть отливки и изделия, к которым применяются высокие требования к качеству чистоты поверхности. Благодаря вышеперечисленным особенностям шва, полученного при помощи ОЗЧ-4, такие свойства достигаются на больших объемах производства.

Режимы сварки и методика наложения шва аналогична с ОЗЧ-2

Популярные электроды

Ниже приведен перечень марок, пользующихся спросом среди любителей и профессионалов.

1. МНЧ-2 и ОЗЧ-4

Универсальные расходники, подходящие для всех чугунов. Позволяют сваривать детали в любом положении (ОЗЧ-4 — кроме полупотолочного). Помимо соединения, применимы при заварке брака или наплавке. Для нормализации работы применяют постоянный обратнополярный ток.

1. ОЗЧ-2

Отличается от ранее названного узкой сферой применения — для серого и ковкого чугуна. Подогрев заготовок не производится, допустимые положения для работы — все, кроме полупотолочного.

1. ОК-92.18

Подойдут для горячей сварки. В отличие от указанных ранее, в обработке применяют еще и переменный ток.

1. ЦЧ-4

Универсальные электроды для сварки чугуна обоими методами. Узкий диапазон использования (строго нижнее положение), сварка постоянным током обратной полярности (при повышенном напряжении используют переменный), возможность соединения чугуна с некоторыми марками стали — в этом специфика ЦЧ-4.

1. ОЗЖН-1

Для холодной обработки серых и высокопрочных чугунов. Умеренный расход элементов позволяет выполнить объемные работы.

Помимо шести вышеописанных изделий, при подборе электродов для обработки чугуна рекомендуется обратить внимание на таких зарубежных производителей, как UTP и ASPIK. Любой изготовитель предлагает собственный способ сварки материала путем внедрения в состав новых элементов и изменения концентрации ключевых. В каждом случае пользователю необходимо знать тип обрабатываемого чугуна, его толщину, чтобы правильно подобрать расходники. О других принципах подбора электродов — далее.

Основные сложности при сваривании чугуна

Какие электроды используются для подводной сварки

Чугун обладает гораздо большей текучестью, чем у стали, поэтому варить различные изделия из чугуна в домашних условиях, рекомендуется только в нижнем положении. Если сильно перегреть чугун во время сварки, то это приведёт к образованию больших пор и напряжения в сварочном шве. Поэтому не рекомендуется сильно перегревать чугун и подвергать его быстрому остыванию.

Основные дефекты при сварке чугуна связаны именно с неравномерным нагреванием и охлаждением свариваемых изделий. Появление трещин при этом, самый сложный дефект, от которого очень трудно избавиться в дальнейшем

Кроме того, при сварке чугуна очень важно осуществлять правильную подготовку материалов

Подготовка чугуна к сварке

Чтобы получить качественное сварное соединение, поверхность чугуна перед сваркой должным образом подготавливается. Во-первых, её нужно очистить от любых загрязнений, после чего обезжирить, например, ацетоном или растворителем.

Если необходимо варить тонкий чугун, то обязательно следует предусмотреть специальные теплоотводящие подкладки под места сварки. Обязательным условием при сварке чугуна, является и разделка кромок изделий. Для этих целей ещё перед свариванием, их кромки обрабатываются напильником или УШМ с диском по металлу.

В том случае, когда нужно заварить трещину в чугуне, то она обязательно засверливается по краям, после чего, как и с кромками, разделывается по всей своей длине. Некоторые сварщики сначала вырезают трещины, после чего засверливают края, чтобы не допустить их дальнейшего распространения.

В зависимости от выбранного способа сварки чугуна, а их бывает всего лишь три (горячий, полугорячий и холодный метод), требуется нагрев изделия. Рассмотрим более подробно технологический процесс сваривания чугунных изделий в домашних условиях.

Способы сварки чугуна

Существует три способа сварки чугуна:

Горячий способ — требует нагревания чугунных изделий перед соединением до температуры не менее 600°С.

Полугорячий способ — мало чем отличается от горячего способа сварки чугуна, за исключением температуры, которая почти что вполовину ниже (300-350°С).

Холодный способ — осуществляется штучным электродом без предварительного прогрева чугунных заготовок. Сварка чугуна в домашних условиях осуществляется как раз данным методом соединения.

Нюансы выбора

Соответствие изделия марке свариваемого материала — основной критерий покупки. Желательно для конкретного типа чугуна подбирать изделия с особым материалом стержней, невзирая на наличие универсальных марок.
Также стоит присмотреться к обмазке (наружной обработке). Основное и кислое покрытие по-разному реагируют на определенные условия эксплуатации, о чем важно помнить. Если вы собираетесь наплавлять электроды на заготовку, важную роль играет толщина этого покрытия. Предпочтите наиболее толстые модели для работы со старым, некачественным или загрязненным чугуном.

При сварке тонкостенного чугуна электроды подбираются так, чтобы толщина их и самой заготовки совпадали, либо были максимально приближены. В противном случае проявится либо залипание, либо проплавка детали насквозь, что ухудшит ее внешний вид и не позволит достичь требуемого результата.

Правильный выбор электродов для сварки чугуна — залог успешной, быстрой, результативной работы. Если вам предстоит впервые варить этот непростой материал, не утруждайтесь выбором — используйте изделия марок МНЧ-2, ЦЧ-4 или ОЗЧ серии 2, 3, 4. Их толщина варьируется от 3 до 6 мм, что позволяет получить качественный шов. Если хочется подобрать качественный расходный материал зарубежного производства, рекомендуются универсальные изделия марки UTP.

Чем, на ваш взгляд, можно дополнить список хороших электродов по чугуну? Поделитесь своим мнением в комментариях.

Маркировка электродов по чугуну

В маркировке электродов по чугуну указывается из чего они сделаны, для чего предназначены и номер серии. Для примера расшифруем МНЧ-2.

• М – обозначает, что в электроде есть медь,
• Н – говорит о содержании в нем никеля.
• Ч – показывает для какого вида металла предназначен электрод.
• Цифра 2 – это номер марки, в данной серии производятся и другие подобные продукты, но с отличным составом.

В некоторых маркировках могут содержаться и другие детали. Э46-ЛЭЗС-УД-Е431(3) РЦ13. Э46– это тип, означает, что электрод имеет временное сопротивление к разрыву 46 килограмм на миллиметр квадратный. В марке сокращенно указан производитель. Обращается внимание и на диаметр. УД – расшифровывается так: для сварки изделий из углеродистой и низколегированной стали, у него толстое покрытие. РЦ – означает что оно рутилово-целлюлозное.

Электроды для сварки чугунного коллектора

Чтобы успешно произвести работы по сварке коллектора чугунного, рекомендуется купить марку ЦЧ-4. Выпускаются эти электроды 3-5 миллиметров толщины. Ими нужно работать при размещении в нижнем пространственном положении деталей, установив 65-80 ампер, 90-120, 130-150, эти показатели тока зависят от диаметра электродов соответственно. Перед использованием их лучше прокаливать в течении двух часов при +170 +200 градусов.

МНЧ-2 подойдет для сварки любых чугунных деталей. Полученный шов отлично обрабатывается. Электроды для коллектора выбираются в зависимости от типа чугуна. Он бывает обычный, ковкий, серый, других разновидностей. Под состав коллектора выбирают металл стержня. Есть электроды, подходящие для любого его вида. Это может быть МНЧ-2. Учитывается также тип обмазки, толщина.

Виды и свойства

Основной характеристикой является материал изготовления. Производители используют следующие металлы:

• Сталь;
• Чугун;
• Медь.

При этом, если стальные и медные продукты имеют форму проволоки, то чугун выпускают в виде прутков различной длины.

Стальные стержни покрывают тонким слоем ферросплавов, который придает шву серый оттенок. Такие электроды способны работать с любым сварочным аппаратом, что послужило причиной их популярности у домашних мастеров.

Подготовка к сварке

Электроды для чугуна могут применяться профессионалами и домашними мастерами. В любом случае необходима предварительная подготовка изделий к этому процессу. Она заключается в очистке соединяемых поверхностей от загрязнений, ржавчины, пятен жира и краски. Также необходимо убрать оксидную пленку.

Свариваемые кромки необходимо подвергнуть шлифовке. При наличии на поверхностях трещин, неровностей, сколов существует опасность того, что в процессе сварочного процесса расплавленная масса начнет вытекать из этих трещин и других дефектов.

Наиболее значимой частью предварительной подготовки, когда используются чугунные электроды, является прогревание заготовок перед началом сварки. Чугун начинает плавиться при достаточно низкой температуре, достигающей 1200-1250 градусов. Из этого следует, что и предварительный нагрев изделий не должен превышать 500-700 градусов. Прогревать следует не только место будущего соединения, но и небольшую зону вокруг него. Такие действия позволят максимально снизить вероятность растрескивания чугуна.

Если сварка производится в промышленных условиях, то для предварительного прогревания используются особые тигли. Когда работы проводятся в домашних условиях, то можно применить газовую горелку, а работы производить в гараже.

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.