Сварка чугуна полуавтоматом: как заварить металл

Чугун применяется для производства коллекторов, шкивов и труб. Материал характеризуется хорошими литейными качествами, что помогает получать изделия разной конфигурации. Однако сплав имеет существенный недостаток – хрупкость. При ударах возникают повреждения, для устранения которых применяется сварка чугуна полуавтоматом. Существует несколько способов применения такого оборудования.

Сварочные работы по чугуну довольно сложны в технологическом плане.

Проблема сварки чугуна полуавтоматом

Заваривать трещины в деталях из такого сплава сложно. В процессе работы сварщик сталкивается с такими трудностями:

Повышенная текучесть чугуна мешает формированию прочного шва. Чрезмерное разжижение сварочной ванны не позволяет тщательно оценивать качество соединения. При сварке тонких пластин возникают прожиги, капли расплава вытекают наружу. Предотвратить развитие такой ситуации помогает использование огнеупорных подложек. Научиться формированию швов в условиях повышенной текучести металла можно, регулярно тренируясь на ненужных заготовках из подобного сплава.
Другой сложностью считается низкая температура плавления. Электрическая дуга разогревает место сварки до экстремальных температур. Чугун быстро перегревается, из-за чего в процессе затвердевания образуются зазоры между кромками и присадочным материалом. Если чугун содержит кремниевые или магниевые присадки, в структуре сварного соединения появляются твердые включения, усложняющие шлифование шва. Избежать образования дефектов помогает медленный нагрев заготовки перед сваркой, постепенное охлаждение конструкции после выполнения работ.
Заваривать чугун сложно и из-за наличия множества пор, возникающих при выделении углерода. Даже тщательная обработка шва не улучшает его эстетические качества, не повышает устойчивость к механическим воздействиям. Для защиты соединения применяют омедненную сварочную проволоку. Процесс протекает в среде защитного газа. Используемый при этом присадочный материал должен содержать флюс.

Чугун имеет низкую температуру плавления.

Чем заварить чугунный блок двигателя

Массивные корпусы для цилиндров изготавливаются методом литья из чугуна, Этот прочный материал имеет один существенный недостаток – он очень хрупкий. При ударах на нем образуются трещины или стенка разрушается полностью. Из-за небольших дефектов на СТО часто предлагают менять двигатель, хотя трещины эффективно устраняются сваркой блоков ДВС (двигателя внутреннего сгорания.)
Можно ли починить чугунный блок двигателя самостоятельно, как это правильно сделать, рассказывают профессионалы. Они на практике доказали, что в условиях гаража, имея сварочный аппарата и навыки работы, реально восстановить герметичность металла, его рабочие параметры. Такой двигатель эксплуатируется долгие годы.

Разновидности доступных методов сварки

Способ выбирают с учетом назначения соединяемых деталей. Методы отличаются скоростью формирования соединения, стоимостью работ.

Холодный способ сварки

Это наиболее простой метод соединения заготовок из сплава с большим содержанием углерода. Материал не прогревают перед началом работы, он должен иметь комнатную температуру. Холодный способ предназначен для сварки конструкций, подвергающихся минимальным нагрузкам. Он может использоваться для реставрации истертых поверхностей чугунных изделий.

Рекомендуем к прочтению Как сваривать чугун со сталью

Непрерывная подача присадочного материала помогает быстро формировать шов, выполнять объемные ремонтные работы за небольшой промежуток времени. Соединение, получаемое холодным способом, отличается средними эксплуатационными качествами.

Холодный способ сварки – простой метод соединения.

Полугорячий метод

Перед тем как варить чугун полуавтоматом этим способом, заготовки нагревают до +350 °С. Для этого применяют жар от углей, создающий нужные условия. Подготовительные работы препятствуют изменению структуры чугуна при сварке. В таком случае под воздействием электрической дуги появляется меньшее количество трещин.

Технология используется при сборке конструкций, подвергающихся средним нагрузкам.

Горячий способ сварки

Этот метод используется при необходимости получения прочного сварного соединения. Перед началом работы заготовки нагревают до +600 °С. Для этого применяют установки, вырабатывающие индукционные токи. Кабели подсоединяют к детали, измерительное устройство контролирует температуру. После достижения нужных значений возбуждается электрическая дуга, с помощью которой формируют шов.

Горячий способ сварки используется для получения прочного соединения.

Снизить вероятность образования трещин помогает оставление конструкции в золе до полного охлаждения. Длительность периода остывания зависит от толщины заготовки.

Горячий метод помогает получить прочный надежный шов, однако он сопряжен с существенными временными и материальными затратами.

Описание процесса

Оптимальная технология горячей сварки чугуна полуавтоматом подразумевает сначала прогрев металла до 600 градусов, а затем немедленное начало работы. Степень разогрева надо внимательно проконтролировать. Если все же перегрев допущен, придется исключить малейшее попадание воды. Даже единственная капля может спровоцировать растрескивание и окончательную порчу изделия. Само сварочное оборудование должно быть тщательно настроено.

Полуавтомату задают слабый постоянный ток и обратную полярность. Чтобы четко сварить чугун полуавтоматическим способом, необходимо вести держатель под углом от 50 до 60 градусов.

Важно: все время работы следует контролировать визуально кончик проволоки и весь ход процесса. Швы формируют послойно, делая 2 или даже 3 прохода.

Нежелательны перемещения в поперечной плоскости или колебания во время создания первого шва – это приемлемо только при работе со сталью.

Второй и последующие проходы позволяют немного расслабиться и водить кончиком проволоки в поперечной плоскости. Когда сварка завершена, шлак аккуратно удаляют. Остывание металла будет идти равномернее, если его накрыть или обсыпать негорючими материалами.

Рекомендация: стоит заблаговременно потренировать навык быстрого выполнения шва и аккуратной подачи проволоки. Защищать сварочную ванну от проникновения кислорода помогает подача инертных газов, прежде всего аргона.

Полуавтоматы базового уровня отличаются однокорпусным исполнением. В общем модуле содержатся:

генератор сварочного тока;
двигатель, подающий проволоку;
редуктор;
пассивные части толкающего механизма;
газовая нагнетательная система;
блок управления.

Многие люди пытаются заварить с углекислотой различные чугунные изделия. Частая причина их неудач — несоблюдение технологии. Чтобы нейтрализовать частично угарный газ, нужно применять проволоку с небольшой концентрацией марганца. Рекомендуется подключать ток с обратной полярностью, иначе невозможно получить, действительно, стабильную дугу. Но прямая полярность вполне допустима, когда идет наплавка металла.

В углекислотной среде можно применять осцилляторы. Темп подачи проволоки выбирают такой, чтобы дуга оставалась стабильной при конкретном напряжении.

Особое внимание следует уделять размеру рабочего сегмента электродов. Очень большой вылет приводит к порче шва. Очень короткие электроды усложняют наблюдение за процессом, и часто предотвратить выгорание наконечника оказывается невозможно.

Особенности сваривания чугуна полуавтоматом

С помощью такого оборудования можно самостоятельно реставрировать металл. При этом выбирают любой режим сварки: сварку MIG (с использованием химически неактивного газа) или MAG (наплавку с применением углекислоты).

При применении этих технологий присадочный материал распределяется равномерно, проволока подается в сварочную ванну автоматически. Использование точечной сварки для работы с чугуном не рекомендовано. Из-за ограниченной площади контакта тщательный прогрев детали становится невозможным.

Подготовка чугуна к работам

Прочность соединения зависит от качества разделки кромок. Трещины перед сваркой вырезают на всю глубину. Углы выравнивают, шлифуют. Разделка должна превышать ширину дефекта на 1-2 см, глубину – на 1-2 мм. Замковые точки засверливают, что повышает надежность соединения. Разделку выполняют под углом 45°. Масляные пятна удаляют обезжиривающим составом или обжигают. Под тонкие заготовки подкладывают графитовую подставку. В таком случае металл не будет растекаться. Кромки очищают от стружки и пыли, уменьшающих прочность соединения.

Рекомендуем к прочтению Как работать с чугуном с помощью холодной сварки

Перед выполнением сварки чугун нужно выровнять и отшлифовать.

Выбор присадочной проволоки

Для сварки в среде углекислого газа применяют плавящиеся электроды. Использовать обычную проволоку по стали нельзя. Это способствует появлению большого количества трещин в процессе охлаждения. Выбор проволоки для чугуна определяется режимом сварки:

при работе холодным методом используют плавящиеся электроды ПП АНЧ-1;
полугорячий метод подразумевает применение присадки ПП АНЧ-2;
при сварке с нагревом до +600 °C используют ПП АНЧ-3.

Символы «ПП» в маркировке свидетельствуют о наличии наполненной порошком сердцевины.

Материал содержит все нужные для сварки присадочные компоненты (кремний, железо, медь, никель). Они делают шов стабильным и прочным.

Необходимое оборудование

Полуавтоматическая сварка ведется с применением аппарата, непрерывно подающего присадочный материал в сварочную ванну. Также требуется защита рабочей области газом или флюсом. Простые полуавтоматы представлены единственным модулем, объединяющим редуктор, двигатель, подающий механизм, систему выпуска газа. При больших объемах работ применяют составное оборудование. Газовая горелка и средство подачи проволоки такого агрегата заключены в отдельные корпусы. С учетом устройства электрических цепей приборы делятся на:

Однофазные полуавтоматы. Характеризуются компактными размерами и удобством подсоединения к сети. Приборы работают от бытовых розеток 220 В.
Трехфазные агрегаты. Питаются от промышленной электрической сети 380 В.

Сварка ведется с помощью полуавтомата.
При выборе аппарата учитывают тип подающего механизма, который бывает:

Толкающим, находящимся в пределах корпуса. Устройство выводит присадку в рукав. При использовании тонкой проволоки материал может застревать.
Тянущим, встроенным в рукоять горелки. Он втягивает присадку, равномерно подавая ее в сварочную ванну. Недостатком считается возможность чрезмерного истончения проволоки.
Комбинированным, сочетающим 2 типа механизмов. Узлы работают синхронно, обеспечивая стабильную подачу расходного материала.

Процесс сварки

Соединение чугунных заготовок выполняют так:

Подготавливают кромки деталей, при необходимости устанавливают подложку.
При использовании полугорячего или горячего способа прогревают детали до нужной температуры. При работе холодным методом этот этап пропускают.
Фиксируют заготовки в правильном положении. Начинают подачу газа, через 10 секунд зажигают электрическую дугу.
Медленно ведут горелку вдоль шва, удерживая инструмент под наклоном.
Повторно сваривают шов (в зависимости от толщины металла действие выполняют 2-5 раз). На этом этапе допускается поперечное ведение электрода.
Обрывают дугу, через 30 секунд перекрывают газ.
Очищают швы, оставляют их под асбестовым или угольным слоем для медленного остывания.
Выполняют заключительную обработку соединения.

Рекомендуем к прочтению Как сварить чугунные тиски своими руками

Детали прогревают до нужной температуры.

Горизонтальный шов

Полуавтоматическая сварка дает возможность выполнить горизонтальные швы самого высокого качества вне зависимости от направления движения. Для получения высококачественного шва нужно учесть некоторые особенности:

нужно уравновесить силу тяжести капель расплавленного металла и силу горения электродуги;
важно выбрать оптимальную скорость перемещения электрода вдоль стыка;
чтобы контролировать расплав, следует выполнять сварочные работы непрерывно.

В некоторых случаях завершить шов одним проходом не удается. Тогда можно прибегнуть к технике, включающей периодическое гашение дуги. Можно использовать разные сварные рисунки на заготовках с кромками до 4 мм. Во всем остальном качество шва будет зависеть от опыта и мастерства сварщика.

Сварной горизонтальный шов создается за четыре этапа:

Формирование корневого валика. Он выполняется короткой электрической дугой. Электрод по отношению к рабочей поверхности держится под углом 80 градусов. Первичный валик формируется, как правило, на максимальной силе тока.
Наложение вторичного валика. Перед началом процесса устанавливается средняя сила тока. Выполняется валик за один проход электродом максимально большого диаметра. При формировании валика применяется технология углом вперед.
Создание третьего валика. В зависимости от ранее полученных результатов для формирования валика третьего используется один из двух способов. Площадь вторичного валика большая – третий ложится по центру. Когда размеры вторичного соответствуют норме, то выполнение третьего этапа совершается в два подхода.
Проверка качества работы.

Сварочные дефекты чаще всего образуются в верхней части шва. Поэтому следует внимательно следить за качеством работ на этом этапе.

Как варить ковкий и высокопрочный чугун

Работа с такими типами сплава ведется в среде углекислого газа с применением проволоки Нп-30ГХСА, Св-08Г2С или Св-08ГС. Предварительный нагрев заготовок не требуется. В процессе сварки соблюдают такие правила:

Для снижения объема присадки в шве сварку ведут, перекрывая 1/3 ширины валика. Дуга должна направляться в сторону расплава. Для сохранения структуры чугуна используют метод каскадного формирования соединения с применением отжигающих валиков.
Использование проволоки Нп-30ГХСА способствует появлению в соединении включений, повышающих прочность наплавленных слоев.
Первичную сварку особо прочного чугуна со сталью выполняют с подачей расходного материала марки Св-08Г2С. Последний слой наплавляют с помощью проволоки Нп-30ГХСА.

Когда не имеет смысла проводить сварку аргоном?

Часто в процессе эксплуатации автомобиля возникает необходимость провести смену датчика в корпусе двигателя или свечей. Вполне может оказаться, что эти элементы слишком сильно затянуты. В таком случае мастер или владелец может приложить чрезмерное усилие и просто отколоть кусок агрегата. Если это было произведено на месте установки свечки, придется покупать новый блок. При попытке сварки произойдут такие процессы:

мастер произведет максимально аккуратное восстановление поврежденного места, но посадочный диаметр уже невозможно сделать идеальным для свечи;
можно использовать вариант заплавки, а затем высверливания и нарезания нужной резьбы, но также невозможно сохранить необходимую высоту установки свечи;
если речь идет о датчике, его также просто заплавляют и не используют в дальнейшем, ведь иначе придется выполнить невероятно сложные работы по восстановлению места установки;
при трещине в самом корпусе снаружи можно быть уверенным в том, что трещина есть и внутри, поэтому варить ее можно только в некоторых ситуациях, о которых знает специалист;
непрофессиональная сварка аргоном принесет большие проблемы, в таком случае лучше не выполнять никаких работ с поломанным блоком цилиндров, а просто купить новый.

Сварка аргоновой смесью происходит с помощью вольфрамового электрода, который нагревается до температуры порядка 4000 градусов при максимальном режиме. Это требует не только повышенной осторожности, но и достаточно высокого профессионализма. Достаточно поставит электрод не в ту точку, и он просто сделает еще одну дырку вместо сварки необходимых элементов вашего двигателя.

Исправление сварочных дефектов

Способ устранения зависит от типа недостатка:

Кратер, представляющий собой углубление в конечной точке, снижает прочность соединения. Его повторно заваривают, обрывая дугу на готовом участке шва.
Подрез – местное утончение металла устраняют путем наплавления нового слоя. При небольшой глубине дефекта обходятся механической чисткой.
Непровар возникает при неправильных прерывании и возобновлении сварочного процесса. Такие дефекты негативно сказываются на устойчивости соединения к ударам. Для устранения непровара повышают силу тока.
Наплыв образуется при попадании расплава на поверхность детали. Для предотвращения его возникновения увеличивают напряжение дуги, уменьшают расход присадки. Устраняют дефект механическим способом.
Прожог представляет собой сквозное отверстие, образующееся при вытекании расплава. Для устранения дефекта повторно очищаются и провариваются поврежденные участки.

Прочность готовой конструкции зависит от качества сварки. Поэтому после завершения работ тщательно осматривают шов.

Подготовка к рабочим операциям

Независимо от применяемого метода и оборудования для сварки, чугунная заготовка требует специальной подготовки. Ее поверхности необходимо очистить от грязи, масляных пятен и по возможности удалить окалину со следами коррозии. Далее зубилом или углошлифовальной машиной следует по всей длине расширить кромки. Если планируется сваркой выполнять ремонт трещин, то изначально производится и рассверление отверстий в местах образования дефектов. По созданным углублениям будет проще выполнить качественную сварку чугуна полуавтоматом с оптимальным проникновением в зону формирования трещины. Заготовки толщиной более 5 мм подвергаются токарной обработке с целью получения угловых 50-60-градусных фасок по краям. Тонкие же детали, как выше отмечалось, варятся с применением графитовых подкладок, исключающих риск сквозного прожига.

Что учесть в организации защитной среды?

Следует предусмотреть два аспекта. Во-первых, это оборудование, которое обеспечит подачу газа к горелке. Во-вторых, непосредственно тип и свойства газа. Для технической организации потребуется баллон с соответствующим наполнением и монтажно-соединительная арматура с соплом, редуктором и прочей необходимой оснасткой. Что касается второго аспекта, сбалансированная сварка чугуна полуавтоматом в углекислой среде является наиболее распространенным методом. Углекислый газ как таковой является самодостаточным и обеспечивает нужную защиту для сварки. Другое дело, что он не всегда гарантирует устойчивость дуги и при высокоточных работах проявляет себя не лучшим образом. Альтернативным вариантом выступит аргоновая или углекислотно-аргоновая смесь, которая открывает больше возможностей для получения модифицированных легированных сплавов.

Читать также: Пила для циркулярки по дереву

Преимущества

Практически отсутствует длительная подготовительная работа, как это случается с другими проблемными металлами;
Процесс производительности сварки становится более эффективным, при использовании правильных расходных материалов;
После восстановления несущая способность сваренных деталей становится выше, если сварочный процесс проходил достаточно качественно;
Подходит как для ручной газовой сварки, так и для полуавтоматической аргонодуговой сварки;
Проволока расширяет возможности для ремонта чугунных изделий;
Состав сбалансирован для температурной обработки чугуна;
Если сравнивать со сваркой электродами, то материала здесь расходуется на четверть меньше.

( 2 оценки, среднее 4 из 5 )

Техника безопасности

Выполнение сварки в производственных условиях требует, чтобы исполнитель был аттестован для осуществления соответствующего вида работ.

Участок горячей сварки должен быть оснащен специальным оборудованием, которое выполняет функцию удаления пыли, выделяющейся при сварке.

Также существуют общие правила, которых необходимо придерживаться как профессиональным сварщикам, так и домашним мастерам:

Сварочный аппарат должен иметь заземление, что гарантирует безопасность исполнителю.
Обязательно использование индивидуальных средств защиты.
Электросварка в домашних условиях должна проводиться в хорошо проветриваемом и освещенном помещении.