Сварка чугуна — особенности и рекомендации

Чугун — это сплав железа с углеродом, а также легирующие элементы или элементы, полученные в металлургическом процессе. Это очень прочный и устойчивый к коррозии материал, который, в частности, используется для производства посуды, садовой мебели, элементов декора, а также шурупов и люков. Как сваривать чугун? Почему говорят, что сварка чугуна — это сложный процесс?

Виды чугуна

Чугун считается лучшим металлом для плавки, а его низкая усадка и высокая текучесть делают его очень эффективным во время литья. Существует несколько видов (в зависимости от химического состава) этого железоуглеродистого сплава :

1. Белый чугун — твердый и хрупкий одновременно, его можно только шлифовать. В основном он обрабатывается для получения пластичной формы. В химический состав входят: ледебурит, перлит и цементит. Белый чугун используется, например, для производства тормозных колодок.
2. Серый чугун — мягкий и пригодный для обработки. Это сплав железа, углерода (в виде графита) и кремния, в состав которого входят сера, фосфор и марганец. Их используют при производстве ванн, обогревателей, деталей печей и машин.
3. Половинчатый чугун — также известный как пестрый чугун, содержащийся в нем углерод находится в форме графита и цементита. Он имеет промежуточные свойства между белым и серым чугуном.
4. Легированный чугун — содержит легирующие добавки, такие как никель, алюминий, кремний и хром. Благодаря этому его химические и физические свойства могут быть изменены.

Чугун считается трудносвариваемым, а белый и некоторые марки сплавов не поддаются сварке. Это связано с высоким содержанием углерода и хрупкостью материала. Если необходимо сварить чугун, надо выбрать правильный метод, иначе получить ожидаемый результат не удастся.

Как правильно сварить чугун?

Свариваемый чугун необходимо правильно подготовить. Требуется удалить загрязнения со стыкуемых поверхностей и прилегающей зоны литья. Сварка неочищенной отливки способствует образованию пузырей и пор в сварном шве, а также неметаллических включений. Чтобы отремонтировать чугун с трещинами, сначала просверлите отверстия на обоих концах трещины минимальным диаметром 5 мм, чтобы предотвратить ее расширение. Также необходимо удалить чугун по трещине таким образом, чтобы образовалась сварочная канавка, позволяющая правильно маневрировать держателем или электродом. Для сварки следует выбрать подходящий наполнитель. При этом необходимо учитывать:

• тип чугуна,
• метод сварки,
• подверженность шва механической обработке,
• согласование сварного шва с отливкой по цвету.

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна применяется в первую очередь при ремонте тяжелых и крупных отливок, а также когда допустимо повышение твердости шва и деталей отливки. Во время сварки температура поддерживается на уровне 60-70 градусов Цельсия, а на расстоянии около 100 мм от ванны — 30-40 С. Холодная сварка проводится без предварительного нагрева сплава методами MMA, MIG MAG или TIG. Текущие параметры должны быть установлены как можно более низкими, а стыки должны быть укорочены, чтобы отливка не нагревалась выше 70 градусов. Рекомендуется, чтобы длина одного участка стыка не превышала 20 или 30 мм.

При сварке холодного чугуна необходимо каждый раз останавливать работу после укладки участка шва и слегка подковывать его молотком. Для этого метода используются никелевые, никель-медные или железоникелевые связующие, иногда также применяется стальная связка.

Горячая сварка чугуна

Горячая сварка чугуна применяется при ремонте отливок с высокими требованиями к стабильности конструкции и формы. Сначала материал нагревают до 700 градусов Цельсия. Для предотвращения окисления поверхности отливку покрывают густым раствором извести или мела. Его удаляют непосредственно перед сваркой проволочной щеткой. Чтобы избежать растрескивания чугуна в результате высокой температуры, скорость предварительного нагрева не должна превышать 100 C в час. Обычно для этого используют газовую или угольную печь.

Горячая сварка выполняется на спуске постоянным током большой силы. Отливки сваривают в газовой среде методом TIG (в среде инертного газа, неплавящимся электродом) или дуговой сваркой. Выбирая горячую сварку, можно получить меньше плавления, металл шва смешивается с отливкой. Скорость охлаждения стыка ниже, в результате чего зона термического влияния шире и в ней появляются структуры меньшей твердости. После сварки отливку повторно нагревают до высокой температуры (500-600 градусов C) для снятия напряжений. Затем его следует медленно охладить, рекомендуемая скорость охлаждения — максимум 50 градусов С в час.

Сварка чугуна пайкой

В случае чугуна также можно использовать сварку припоем. Она заключается в соединении с медной матрицей, температура плавления которой ниже точки плавления чугуна. Для нагрева материала используется кислородно-ацетиленовая горелка, а сам процесс сварки пайкой осуществляется методом TIG или MAG. Чугун не плавится, поскольку связующее смачивает стенки канавки. Для сварки газовой пайкой используются латунные связующие, иногда с добавлением, например, кремния или марганца.

Какой сварочный аппарат лучше всего подходит для сварки чугуна?

Простые мелкомасштабные работы могут быть выполнены без каких-либо проблем с использованием:

• мигомата,
• ручного сварочного аппарата с покрытыми электродами (MMA)
•  инвертора TIG.