Рано чи пізно кожен зварювальник стикається з різними чавунними виробами. Даний матеріал являє собою досить крихкий сплав, який має високу теплопровідність. Як і сталь, чавун є сплавом вуглецю з залізом. Різниця між ними полягає в кількості першого. Якщо в стали міститься близько 2, 14% вуглецю, то в чавуні його зміст може досягати 6, 65%. Саме цим обумовлюється низька пластичність, погана гнучкість і трудносваріваемость даного матеріалу. Далі буде розглянуто, як варити чавун.
Схема гарячої зварювання.
Особливості зварювання чавуну
Чавун є широко поширеним конструкційним матеріалом, який має порівняно невелику вартість, хорошу оброблюваність і відмінні ливарні властивості. Але деякі його особливості сильно ускладнюють зварювання, а саме:
- Висока схильність матеріалу до утворення тріщин. Це пов'язано з його неоднорідністю і з процесами відбілювання і загартовування, що відбуваються в околошовной зоні під час охолодження розпеченого матеріалу.
- Велика плинність розплавленого матеріалу, що значно ускладнює створення якісного шва.
- Вигорання частини вуглецю при термічній обробці, що призводить до утворення пір.
- При зварюванні утворюються тугоплавкі кислоти, які мають велику температуру плавлення, ніж у чавуну.
Перераховані вище особливості даного матеріалу роблять його зварювання не тільки важким, але і не завжди передбачуваним щодо кінцевого результату. Особливо це помітно в домашніх умовах, коли зварюється чавун невідомої марки з недотриманням технологічного процесу. Ніхто не застрахований від того, що після утворення шва по ньому підуть тріщини.
Підготовка до роботи
Щоб здійснити зварювання чавуну своїми руками, необхідно приготувати такі інструменти та матеріали:
Класифікація способів зварювання.
- зварювальний апарат;
- наждачний круг з гнучким валом;
- слюсарну зубило;
- електродриль з набором свердел по металу;
- зубило;
- апарат індукційного нагріву (паяльну лампу або полум'яну пальник);
- електроди для зварювання чавуну.
Перед тим як зварювати чавун, потрібно провести правильну підготовку місць з'єднання окремих деталей. Кромки скошують за допомогою переносного наждачного круга з гнучким валом або слюсарного зубила. Щоб уникнути відколів матеріалу, необхідно виробляти його зруб тонкими шарами (товщина стружки повинна бути не більше 1, 0 мм). Дефектні ділянки обробляють до чистого металу за допомогою свердел, зубил, шарошок, шаберов, розміри яких залежать від розмірів дефекту.
При підготовці та обробленні дефектного місця необхідно дотримуватися деяких умов:
Варіанти зварних з'єднань.
- Оброблення проводиться строго по тріщині.
- Залежно від товщини чавуну і зручності, наскрізні тріщини обробляють з однієї або двох сторін. Місця закінчення тріщин перед цим засверливают.
- Односторонні тріщини на відстані 9 мм від їх кінців засверливают свердлом, діаметр якого повинен бути на кілька міліметрів більше ширини дефекту, після чого вирубують їх до суцільного металу.
- На тріщини, які розташовані близько один до одного, наварюють латку таким же способом, як і при закладенні пробоїни.
При заварювальному ремонті пробоїни її краю вирівнюють за допомогою зубила. Після цього поверхню виробу зачищають наждачним кругом на відстані 20-30 мм від краю пробоїни. Далі вирізують необхідної товщини і форми латку з низьковуглецевої сталі. Вона повинна перекривати пробоїну на 16-22 мм з усіх боків.
Для зниження напруги, що з'являється в матеріалі під час зварювання, краю латки відгинають на 25-30 °. Далі латку укладають на пошкоджене місце і приварюють електродом внахлест.
Способи зварювання чавуну
Електродугове зварювання.
Зварювання чавуну використовують при виготовленні зварювально-литих конструкцій або при проведенні ремонтно-відновлювальних робіт. Залежно від умов експлуатації виробу, до зварних швів пред'являються різні вимоги: від декоративної закладення невеликих зовнішніх дефектів до отримання високоякісних швів, міцність яких повинна бути не гірше основного металу.
Чавун можна зварювати дугового зварювання вугільним або металічним електродом, газовим апаратом або іншим способом. У більшості випадків вибір того чи іншого способу обумовлений станом свариваемого елемента. Залежно від температури попереднього підігріву зварювання чавуну ділиться на:
- холодну;
- гарячу.
Перший вид використовується при усуненні невеликих або середніх дефектів, коли тріщини мають невеликі розміри, а також в тому випадку, якщо матеріал, що наплавляється з різних причин не може бути чавуном. Здійснюючи холодне зварювання, не потрібно попередньо нагрівати деталь.
Гаряча зварка використовується тоді, коли наплавляється металом є чавун, який за своїми експлуатаційними характеристиками схожий на основний матеріал деталі.
Гаряча зварка чавуну
Технологія такої зварювання набагато складніше холодного способу, проте з її допомогою можна звести ризик утворення тріщин на шві практично до нуля. Перед зварюванням необхідно рівномірно прогріти поверхню деталі, так як основною причиною виникнення тріщин є великий перепад температур шва і основи.
Перед термічною обробкою вироби його потрібно добре закріпити в жорсткому каркасі, щоб знизити напругу, яка може привести до появи тріщин.
Чавунне виріб прийнято нагрівати за допомогою апаратів індукційного нагріву з застосуванням струмів частотою 50 Гц. Якщо такого пристрою в наявності немає, можна використовувати горн, паяльну лампу або полум'яну пальник. Схема гарячої зварювання.
При закладенні дефектів, які перебувають на краях вироби, або зварюванні наскрізних тріщин краще застосовувати графітові форми, які запобігають витіканню з зварювальної ванни рідкого матеріалу. Перед зварювальними роботами необхідно якісно підготувати дефектний місце, тобто очистити його від пилу, бруду і розділити деталь для освіти порожнин, що дозволяє забезпечити кращий доступ до зварювального місця.
В процесі проведення робіт необхідно суворо дотримуватися технологічного процесу: дотримуйтесь обсяг розплавленого чавуну і розмішуйте його кінцем присадочного стержня або електродом. Охолоджувати виріб слід поступово, не допускаючи швидкого охолодження. Дрібні вироби можуть остигати від 4 ч. До 2-х днів, а великі - до 5-6 діб.
Холодне зварювання електродами
Для здійснення якісної холодної зварювання потрібно застосовувати спеціальні електроди на основі міді або нікелю. Мідь не вступає в реакцію з вуглецем і не розчиняється в залозі, тому наплавлений шов виходить неоднорідним, з наявністю високовуглецевого заліза високої міцності.
Нікель ж розчиняється в залозі, не утворює сполук з вуглецем, в зв'язку з чим практично відсутній ділянку вибіленого чавуну, а наплавлений матеріал має невелику міцність і легко піддається обробці.
На сьогоднішній день існує велика кількість різних типів електродів для чавуну: мідно-залізні, залізно-нікелеві, залізно-мідно-нікелеві. Найбільш поширені марки електродів представлені в таблиці.
| Марка | Діаметр, мм | Тип наплавляємого металу | призначення |
| ОЗЧ-2 | 3; 4; 5 | Сплав на мідній основі | Усунення дефектів в елементах з ковкого й сірого чавуну |
| ОЗЧ-6 | 2; 2, 5; 3; 4; 5 | Сплав на мідній основі | Зварювання тонкостінних деталей з ковкого й сірого чавуну |
| МНЧ-2 | 3; 4; 5; 6 | Мідно-нікелевий | Сварка деталей з ковкого, високоміцного і сірого чавуну |
| ОЗЖН-1 | 2, 5; 3; 4; 5 | Залізно-нікелевий | Сварка високоміцного і сірого матеріалу |
| ОЗЖН-2 | 3 | Залізно-нікелевий | Сварка високоміцного і сірого матеріалу |
| ОЗЧ-3 | 2, 5; 3; 4; 5 | Сплав на нікелевої основі | Сварка деталей з сірого і високоміцного чавуну |
| ОЗЧ-4 | 2, 5; 3; 4; 5 | Сплав на нікелевої основі | Сварка деталей з сірого і високоміцного чавуну |
Дані електроди дозволяють виконувати зварювальні роботи не тільки нижніх поверхонь, але і вертикальних. Спосіб зварювання спеціальними електродами вказується в інструкції до них. В основному вони використовуються при роботі з постійним струмом зворотної полярності. Головне правило зварювання чавуну говорить, що при виконанні робіт необхідно якомога менше проплавлять метал. Для цих цілей рекомендується користуватися невеликим струмом і електродами невеликого діаметра. Після накладення кожного шва слід зробити перерву для зниження температури вироби до 45-65 ° С.
Сварка чавуну сталевими електродами
Даний спосіб зварювання є найбільш доступним, проте в багатьох випадках він дає погану якість зварного шва. Це пов'язано з тим, що наплавлений сталь має нетривке зчеплення з чавуном через різну усадки.
При зварюванні сталевими електродами через проплавления чавуну зміст вуглецю в металі шва дуже велике (1, 1-1, 8%). Матеріал валика, спрямованого на чавун, являє собою загартовану високовуглецеву сталь з великим вмістом марганцю, кременю, а іноді і сірки, фосфору та інших речовин, які перейшли з чавуну.
Швидке охолодження призводить до збільшення міцності наплавленого матеріалу і металу в околосварочной зоні. Між наплавленим металом і основою утворюється шар вибіленого чавуну шириною близько 1 мм, а потім більш широкий шар загартованого чавуну. Зварювальний шов, виконаний сталевим електродом, не піддається подальшій обробці ріжучим інструментом. Третій шар являє собою матеріал електрода.
Деякі зварювальники використовують інші прийоми, щоб зварити чавунні вироби, однак перераховані вище способи є найбільш ефективними. Знаючи всі технологічні нюанси проведення зварювальних робіт, ви можете створити надійний шов, який дозволить користуватися виробом тривалий час.