Технология сварки чугуна со сталью с использованием плавящихся электродов
Перед началом сварочных работ любого типа нужно подготовить соединяемые металлы. Обязательно производится зачистка их поверхностей на участке соединения до характерного металлического блеска. Чугун представляет собой пористый металл, поэтому в его тело достаточно легко и глубоко способны проникать маслянистые жидкости. Поэтому участки, на которых обнаружены жирные пятна, должны зачищаться до полного их исчезновения. Сам сварочный режим полностью зависит от выбранного оборудования.
- Приварить сталь к чугуну при напряжении холостого хода агрегата более 54 В можно только при использовании переменного тока.
- При напряжении холостого хода агрегата менее 54 В (для многих моделей сварочного оборудования это стандартное значение) сварочные работы выполняются постоянным током, имеющим обратную полярность.
Детали из чугуна и стали в обеих ситуациях нагреваются до 600 градусов, чтобы предотвратить их расширение в процессе сваривания.
Важно понимать! Чем больше металл расширяется, тем больше он сужается после охлаждения. Если выполнять вышеперечисленные требования, то шовное соединение будет получаться высокого качества всего за одно прохождение по нему электродом.
Какими электродами варить сталь с чугуном
Ранее на сайте про ММА сварку уже рассказывалось про электроды по чугуну и как их сделать своими руками. Что же касается электродов для сварки чугуна со сталью, то наибольшую эффективность в этом деле показали следующие марки электродов:
Электроды ЦЧ-4 — используются для достижения отличного результата при сварке стали с чугуном, как по горячей, так и по холодной технологиям. Сварка электродами ЦЧ-4 ведётся на постоянном токе с обратной полярностью, и, как правило, только в нижнем положении.
Электроды ОЗЧ-2 — достаточно эффективно показывают себя при сварке тонких металлов.
Электроды МНЧ-2 — специализированная марка электродов, которые дают достойные результаты при сварке чугуна со сталью.
Импортные электроды для сварки стали с чугуном, также пользуются немалой популярностью, среди наших мастеров. В первую очередь, это электроды для чугуна Ficast NiFe, электроды Zeller 855 и 866.
Сварка толстостенных образцов с легированными добавками
Чтобы сварить чугун и сталь, когда в их структуру входят легированные добавки или соединяемые образцы достаточно большого сечения, необходимо учитывать следующие моменты.
- Предварительный подогрев деталей не производится.
- Соединение двух разных металлов осуществляется при помощи небольших валиков длиной до 2.5 мм.
- Второй валик формируется после полного охлаждения первого.
Герметичность шовного соединения зависит именно от двух крайних пунктов. При использовании этой методики сварки говорить про герметичность соединения стали с чугуном не приходится, так как накладка каждого последующего валика осуществляется на предыдущий валик, полностью холодный. При этом получаемый шов будет достаточно хрупким.
Электроды по чугуну
Для РДС (ММА) используют следующие:
• чугунные сейчас редко встречаются. Могут быть очень большого диаметра от 6 до 15 мм. Рекомендуется применять электроды с минимальным диаметром и на малых токах. • на медной основе, • на никелевой основе • стальные.
Применение стальных электродов
Для чугуна – хуже не придумаешь. Целесообразно, если ремонтируются небольшие дефекты и не планируется дальнейшая мех.обработка. Из-за процесса отбеливания шов становится податливым и хрупким. Применяют электроды ЦЧ-4 стержень которых составлен из чистого Fe или УОНИИ-13/45 , которые используются для заварки «черных » и малолегированных сталей
Наилучшие же характеристики показывают электроды на основе никеля (электроды ESAB ОК 92.18, ОК 92.58 ). Ими осуществляют холодную сварку чугуна (см. ниже), но рекомендуется незначительный подогрев до 40 градусов. Полученный шов обладает хорошими прочностными характеристиками и обрабатывается резцом или фрезой без ограничений
Электродами на медной основе варится чугун хорошо, но прочностные свойства шва и околошовной зоны вы не получите, связано это с тем, что Cu и Fe не взаимодействуют друг с другом до растворения Cu.
Для полуавтоматической сварки
применяют стальную, никелевую и кремний-бронзовые проволоки в сочетании с защитным газом или его смесями.
Различают горячую и холодную сварку
• При горячая сварке чугун подогревают до температуры от 250 до 650 градусов с последующей плавлением на малых токах. Перегрев и большие токи могут привести к растрескиванию. После сварочной операции чугун медленно охлаждают. Для этого его можно поместить в песок или накрыть теплоизоляционным материалом.
• Холодная сварка для чугуна производится без подогрева, но нужно делать швы как можно короче, необходимо, чтобы они остывали постепенно.
Читайте Ремонт чугунных изделий сваркой. Из опыта Уралмашзавода.
Шлифмашинка Макита от брызг
Сварщик может столкнуться с «обилием» брызг. В таком случае должна помощь зачистка на глубину более 0,5мм. Дело в том, что при изготовлении песчано-глинистой формы, в которую отливают чугун, используются не только песок и глина, а еще и связующие компоненты, среди которых и канифоль. При нагреве возможно попадание этих примесей в поверхностный слой, и они «газят» при нагреве. Используйте шлифмашинку Макита с зачистным или обдирочным кругом для удаления поверхностного слоя.
Некоторые технические моменты сварочной процедуры
- Для такого варианта соединения разных металлов подбор сварочных параметров, материалов осуществляется, исходя из ограничений свариваемости чугуна. Если к сварочному шву не предъявляются особые прочностные требования, используются только присадочные материалы из никеля.
- Не рекомендуются сварочные процессы с повышенным удельным тепловложением, формированием значительной сварной ванны.
- Ряд чугунов, в состав которых входит большое количество углерода, из-за склонности к формированию трещин считаются несвариваемыми.
- Сваривать вместе чугунные и стальные элементы конструкций можно напрямую с применением присадочного материала из никеля, изготавливаемого специально для соединения чугунов. Но при проявлении критической деформации материала, значительных нагрузках этого будет недостаточно. В подобных ситуациях, прежде чем приваривать стальной элемент к чугунному изделию, рекомендуется на поверхности детали из чугуна выполнить наплавление присадочного материала из никеля.
- Сварка чугуна со сталью может производиться без выполнения предварительного разогрева металла, но только в том случае, если деталь впоследствии будет работать в температурных условиях больше 300 градусов. В данном случае свариваемые изделия небольших размеров подвергаются общему нагреву, при соединении крупных деталей разогревается только сварочная зона.
- Коэффициент линейного расширения чугуна достаточно низкий, также этот металл отличается низкой пластичностью. Поэтому усадочное напряжение, возникающее в соединении, необходимо понижать. Для этого сразу после завершения сварки необходимо выполнить проковку шва.
- Качественного результата соединения можно достичь, если для сварки использовать электроды малого сечения, наплавку выполнять короткими валиками (не более 5 см) в поперечном направлении. С подобной целью нужно наклонять сварочную дугу на предшествующий валик, но не в направлении основного металла.
Практика показывает, что все разработанные на сегодняшний день технологии соединения стали и чугуна достаточно эффективны, но только если правильно подобран сварочный режим, расходные материалы.
Аргонодуговая сварка
В принципе, что говорилось выше, полностью касается и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа. Единственное, что добавляется в сварочную технологию, это присадка и газ. С газом все понятно, потому что он является одинаковым для всех видов сварки в независимости от типа и вида соединяемых заготовок, а точнее, их металлов.
А вот присадочный материал выбирается по свойствам основного свариваемого металла. А так как их два, то придется учитывать способности каждого из двух к свариванию. И так как чугун является, если так можно сказать, слабым, то и присадка должна выбираться по нему. Так вот в качестве присадочного материала можно использовать сварочную порошковую проволоку, от которой отбивают обмазку. Некоторые мастера используют полоски чугуна, нарезанные небольшими отрезками.
Правда, оба материала можно использовать лишь в том случае, если у сварщика достаточно опыта использования данной технологии. Все дело в том, что неправильно выставленный режим и неправильная скорость плавки присадки может привести к образованию в сварочной ванне так называемых интерметаллидных структур. Они обладают повышенной хрупкостью. Вот почему практический опыт считается важной составляющей качества конечного результата сварки стали и чугуна неплавящимся электродом из вольфрама.
Поэтому несколько чисто практических советов.
- Для сварки двух металлов лучше всего использовать присадки на никелевой основе, которые специально были изобретены для сварки чугунных изделий. Но если требования к прочности и надежности стыка достаточно большие, то даже такая присадка не сможет их выполнить.
- Нельзя варить чугун со сталью широкой ванной и большими тепловложениями.
- Рекомендуется перед началом сварочных работ провести наплавку никелевой присадки на чугунную кромку. То есть, образовать так называемый переходный слой.
- Приваривать чугун к стали можно без предварительного нагрева или с таковым. Первый вариант выбирается лишь в том случае, если в процессе эксплуатации сваренной детали она не будет подвергаться большому нагреву, не больше +300С. Если такие требований нет, то придется производить нагрев. Мелкие заготовки нагреваются полностью, большие только в зоне сваривания.
- Чугун – это металл с низкой пластичность и очень низким линейным расширением в сравнении со сталью. Поэтому очень важно добиться того, чтобы в сварочном шве понизить усадочные напряжения. Чугун усаживается мало, сталь, наоборот, много.
Что можно предпринять по последней позиции. Самый большой эффект можно получить путем ударов молотка по сварному шву. Такой процесс называется проковкой. Для этого используется молоток со скругленным бойком. Бить металл надо до такой степени, чтобы извлекался звонкий звук.
Есть другой вариант повысить эффект. Для этого придется сварку проводить присадочной проволокой большого диаметра. Сам шов необходимо делать валиками длиною по 4-5 см каждый. При этом электрическая дуга должна быть направлена в сторону предыдущего валика. Варить надо ровно вдоль стыка без колебательных движений.
Проверка качества и типы соединений
Способ и вид соединения чугунных труб зависит от категории выбранного материала, но даже с учетом этого необходимо тщательно следить за качеством, чтобы в дальнейшем не возникло проблем. Необходимо обращаться к производителю, который производит качественную продукцию, например, Smart SML. Основные моменты, на которые необходимо обратить внимание:
- внешняя сторона труб должна быть чистой и гладкой — никаких пятен, бугристостей и вмятин;
- вся поверхность должна быть ровной и не допускать каких-либо деформаций;
- структура материала должна быть мелкозернистой, обязательно равномерной, что можно увидеть на срезе;
- стенки трубы должны быть одинаковыми по толщине — проверить это можно с помощью простукивания, в результате которого звук окажется чистым и однородным в любом месте.
Существует несколько способов соединения чугунных труб, которые повсеместно применяются с использованием современных технологий. Среди них можно отметить:
- соединение раструбных труб с помощью резиновой прокладки;
- при помощи соединительной муфты;
- седелкой — соединяется основной трубопровод и второстепенный, диаметр должен составлять от 80 до 600 мм.
Принцип соединения чугунных труб канализации зависит от нескольких факторов, среди которых можно отметить используемые материалы, технические требования к трубопроводу, расположение основной сети и многое другое. Если не учитывать данные моменты, возможно значительное нарушение водопроводной системы. Типы соединения чугунных труб влияют на принцип герметизации водопровода в местах стыков.
Соединение труб
Соединяются чугунные трубы очень просто. В раструб одной трубы вставляется основная часть другой трубы. Для повышения герметичности и надежности соединения оно уплотняется каболкой. Под каболкой подразумевается шнур из органического волокна (чаще из льняного), пропитанного смесью масел.
Однако такое соединение не обеспечивает надежность крепления, не исключается смещение труб. А при прохождении воды под высоким давлением не исключено выдавливание уплотнителя. Поэтому свободное пространство раструба заливают цементным раствором, расплавленным свинцом или расплавом сернистых соединений.
Если требуется создать соединение сложной формы, то применяются крестовины, тройники и переходники. В случае установки запорной арматуры для соединения берутся фланцы с паронитовыми прокладками.
Наиболее часто чугунные трубы используются для подвода холодной воды к домам. Внутри помещений они уже не применяются.
Укладываются трубы на значительную глубину. При этом закладывать их можно непосредственно в грунт, без использования защитных железобетонных каналов.
Протекание воды под высоким давлением и подвижки грунтов иногда приводят к расхождению стыков труб.
Используются водопроводные чугунные трубы и для устройства канализации. И в данном случае они служат надежнее, так как в системе нет высокого давления.
Соединения не расходятся, и система служит долго, практически не требуя ремонта.
Особенности монтажа
Чтобы обеспечить надежное соединение чугунного водопровода с пластиковым при частичной замене, используют один из приведенных ниже способов:
- Резиновая прокладка используется, если раструб удалось сохранить в хорошем состоянии и подготовить для соединения.
- Пластиковый переходник с резиновым уплотнителем. Если раструб пришлось отрезать по ряду причин (сильная деформация или повреждения), используется данный способ.
- Пресс-фитинг представляет собой специальный соединитель, оснащенный раструбом для пластиковой трубы и резьбой для чугунной части водопровода.
- Зачеканка льняной подмоткой. До появления силиконовых герметиков такой способ использовался чаще всего, его до сих пор применяют с чугунным водопроводом.
- Силиконовый герметик. Если разъем стыка между пластиковой и чугунной трубами не превышает 2 мм, возможно применять герметизацию сантехническим силиконом.
- Фланцевое соединение. Используется с применением дополнительных комплектующих и сварочного оборудования.
Важно уделить внимание процессу закрепления труб. Существует два способа — подвижный и неподвижный. Неподвижное крепление жестко фиксирует трубу, но если есть температурное воздействие, приводящее к стягиванию в местах контакта с креплениями, предпочитается подвеска.
Установка чугунной муфты
Так как соединяться чугунные трубы могут и при помощи специальных муфт, необходимо внимательно отнестись к процессу монтажа. Он включает в себя такие этапы:
- Для нанесения уплотнителя по всей окружности муфты и трубы необходимо обеспечить свободный доступ, поэтому подготовительные работы могут занять какое-то время (удаление части стены и т.д.).
- Установка трубы в муфту производится до упора, чтобы уплотнитель не попал в систему.
- Зачеканивание кабалки обязательно происходит в несколько слоев, а каждый оборот вокруг трубы нужно уплотнять.
- После установки уплотнителя стык заливается раствором цемента.
Стыкование металла и пластика
Поскольку нередко происходит частичная замена трубопровода с металлического на пластиковый, и так как соединить чугунную трубу с другим материалом достаточно непросто, необходима стыковка. Ее производят следующими способами:
- при сохранении специального раструба вставляется резиновый элемент, который предварительно смазывается герметиком, а уже после в него вставляется пластиковый отрезок;
- если конец гладкий, то резиновый манжет надевается на него, а уже сверху крепится пластиковый переходник;
- одним из самых надежных способов считается пресс-фитинг или использование специального переходника с раструбом под пластик с одной и резьбой под металл с другой стороны.
