Электрод для чугуна своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 04.10.2024

Чугунные детали применяются не только в промышленности и на производстве. Из этого материала изготавливаются декоративные решетки и другие полезные изделия. Некоторые из них иногда ломаются, и в таких случаях требуется сварка чугуна с использование электрода в домашних условиях. Здесь существуют определенные сложности технического плана, поскольку чугун по своей сути является сплавом железа и углерода с добавлением различных примесей и легирующих добавок.

Специфические качества чугуна

По сравнению с обычными металлами, такая структура требует особого подхода и специальных подготовительных работ. В противном случае, материал перекаливается и становится более хрупким. Чугун как особый металл имеет несколько разновидностей, определяемых в первую очередь его структурой. Опытные сварщики легко определяют, как и каким способом сваривать тот или иной образец, на основании одного лишь разреза.

При мелкозернистой структуре и цвету, близкому к серому оттенку, сварка чугуна инвертором осуществляется намного проще, чем таких же деталей с крупным зерном темного цвета. Следует учитывать и другие факторы. Например, чугунные заготовки, продолжительное время находящиеся в масле или подверженные постоянным окислениям во влажных грунтах, воде и другой такой же среде, совершенно не годятся для сваривания.

Таким образом, возможности для сварки этого материала довольно ограничены по причине его физических свойств и специфических особенностей:

Чугун обладает повышенной текучестью, поэтому все детали из этого материала могут свариваться только в горизонтальном положении.
Если не соблюдается температурный режим, в большинстве случаев происходит перекаливание. В результате выгорания углерода, во внутренней структуре металла возникают пустоты.
В местах сварочных швов нередко образуются напряжения металла из-за его низкой пластичности и под влиянием слишком высоких или низких температур окружающей среды.
При контакте расплавленного чугуна с окружающей средой могут появиться оксиды, у которых температура плавления превышает этот же показатель у первоначального материала.
Во время остывания детали, в районе сварочного шва могут образоваться трещины, что указывает на несоблюдение технологии производства работ.

Подготовка чугуна к сварочным работам

Перед началом сварочных работ чугун необходимо подготовить. Эта процедура начинается с зачистки мест соединения при помощи болгарки со специальными насадками. Слой металла, расположенный на самом верху, очищается до чистой структуры, после чего эти места обезжириваются растворителем или бензином.

Трещины обнаруженные при зачистке, шлифуются до тех пор, пока полностью не исчезнут. В остаточных местах трещин сверлятся отверстия диаметром 10 мм.

На подготовительном этапе следует учитывать ряд особенностей, имеющих важное значение:

Использование стальных шпилек для придания структуре детали дополнительной прочности. Их количество строго регламентировано величиной соединений, но не выше 25% от общей площади изломов. Крепление может быть выполнено послойно, без каких-либо опорных элементов.
Разделка кромок, при которой удаляются острые края в местах соединений. После обработки они приобретают сферическую форму.
Для сварки чугуна понадобятся специальные электроды с присадками из никеля, меди, хрома и других материалов, облегчающих наплавление металла на чугун.

На шпильках следует остановиться более подробно. После того как они окончательно зафиксированы на своих местах, можно приступать к непосредственному свариванию швов. Вокруг шпилек послойно наносится металл, формирующий сварочный шов. Температура нагрева не должна превышать 80 С, поэтому все действия рекомендуется производить поочередно с разных концов или в шахматном порядке. В самом конце наносится верхний соединительный шов проволокой из нержавейки, прочно объединяющий сталь, нанесенную возле шпилек.

Сварка чугуна в домашних условиях

Чугунные детали вполне возможно сварить в домашних условиях постоянным током при помощи инвертора. Данное устройство обеспечивает качественное проплавление заготовок, его использование позволяет снизить количество брызг, образующихся под действием дуги.

Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором могут быть выполнены одним из двух способов. Первый – так называемый холодный метод – применяется для заваривания небольших трещин или устранения раковин на поверхности изделия. В этом случае не требуется предварительный прогрев до начала работ. Место соединения очищается от загрязнений и окислов. Узкие трещины, шириной до 1 мм, запиливаются болгаркой с установленным тонким диском. После этого расплавленный металл будет затекать глубоко внутрь, усиливая тем самым сварочный шов. Данный метод подходит для второстепенных соединений, не подверженных серьезным нагрузкам.

Более ответственные работы выполняются с использованием горячего метода, с предварительным подогревом деталей до 350 С. Изделие укладывается в горн на 20 минут, после чего оно извлекается и начинаются сварочные работы. Вместо горна можно воспользоваться паяльной лампой или газовой горелкой. Предварительный разогрев материала способствует сглаживанию температурного перепада между электродом или присадочным металлом и самой деталью. Данный метод способствует минимизации трещин и предотвращает образование твердых соединений, с трудом поддающихся шлифовке.

Все соединения получаются качественными и способны переносить заданные эксплуатационные нагрузки. Дополнительный эффект от данного метода получается за счет медленного постепенного остывания металла по окончании работ. С этой целью деталь помещается в сухой песок или печную золу. Применять изделие можно только после его окончательного остывания.

Выбор электродов и настройка аппарата

Для соединения чугунных заготовок с помощью инвертора необходимо сделать правильный выбор электродов. Как правило, материал стержня содержит определенные добавки, облегчающие контакт со свариваемым металлом. Они же активно сдерживают выделение углерода, препятствуют образованию трещин и пор.

Чаще всего, сварка чугуна выполняется электродами ОЗЧ-2, МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЖН-1. Они содержат медные и никелевые добавки, связывающие углерод, укрепляющие шов и придающие ему более высокую пластичность. После этого сопротивление шва изломам и разрывам существенно увеличивается.

Нередко возникают ситуации, когда требуется проведение срочного ремонта, а электроды для работы с чугуном отсутствуют. В этом случае они могут быть изготовлены самостоятельно. Потребуется обыкновенный стандартный электрод, на который наматывается медная проволока в один слой витков, плотно прилегающие друг к другу. Намотка начинается с рабочего конца, на котором появится электрическая дуга. Точного диаметра для медной проволоки не существует, его значение составляет 0,5-1 мм. В процессе горения основной стержень расплавляется вместе с намотанной медью, а обмазка обеспечивает защиту сварочной ванны от внешних воздействий.

Большое значение для получения качественного соединения имеют правильные настройки инвертора. Они выполняются в зависимости от диаметра и типа электрода, соответствующего сварочному току. Существуют таблицы, облегчающие этот процесс:

Срок службы чугуна вдвое больше чем у стали, однако из-за высокого содержания углерода ремонт обычной электросваркой деталей из этого материала неэффективен. В месте соединения образуются микротрещины, а на шве — поры. В промышленности эта проблема решается специальной подготовкой, которая неприменима для сварки чугуна в домашних условиях. Однако создание прочных соединений возможно и при самостоятельном ремонте с использованием электродов для сварки чугуна.

Особенности сварки чугуна

Установлено что сварку серого чугуна с мелкодисперсной структурой производить проще, чем крупнозернистого металла тёмного оттенка. Детали длительное время контактировавшие с маслом или подвергавшиеся окислению сварке не поддаются. Чугун относится к материалам с ограниченным свариванием, поэтому при работе учитываются его особенности:

из-за высокой текучести в жидком состоянии сварка осуществляется преимущественно в нижнем положении;
образование пор в местах выгорания углерода;
из-за низкой пластичности при нарушении температурного режима возникают внутренние напряжения, создающие трещину на шве;
при расплавлении в чугуне образуются окислы с температурой плавления выше, чем у него.

Методы сварки

Для создания прочных швов разработаны три способа:

Технология горячей сварки сложна, но практически исключает образование трещин. Выполняется с предварительным подогревом до температуры 600 — 650⁰C при последующем медленном охлаждении. На производстве эта процедура выполняется на индукционных установках. Некоторые новички сомневаются можно ли варить чугун этим способом самостоятельно. Это реально, если для нагрева воспользоваться горном, газовой горелкой, паяльной лампой, а для медленного охлаждения горячим песком.
Полугорячая сварка аналогична предыдущему способу, но температура нагрева 300 — 350⁰C.
Холодную сварку осуществляют специальными электродами без предварительного подогрева деталей. Однако чтобы заварить чугун этим способом необходимо учитывать технологические особенности материала.

Выбор электродов для сварки чугуна

При холодной сварке чаще всего пользуются недорогими электродами ОЧЗ с индексом от 2 до 6. Основой являются медные стержни со специальной обмазкой. Марка МНЧ-2 применяется для наплавки металла, для изготовления стержней применяется сплав, в который добавляется никель, марганец, железо, медь. Эти электроды дефицитны и стоят дорого. К более дешёвым относятся ЦЧ-4 и ОЗЖН-1.

В зависимости от марки электродов и диаметра выбирается сила тока:

При отсутствии заводских делают самодельные электроды, используя медные стержни нужного диаметра. Для покрытия берётся обмазка, сколотая со стальных электродов. Её размельчают, добавляют такой же объём железных опилок и смешивают с жидким стеклом до густоты сметаны.

Стержни зачищаются, обезжириваются и вертикально опускаются в смесь. После неспешного извлечения, чтобы успело стечь лишнее, должен образоваться слой толщиной 1,5 — 2 мм. Установленные вертикально электроды сушат сначала без нагрева, а затем в духовке при 250⁰C.

Чугун можно заваривать обычным электродом после навивки на него медной проволоки диаметром от 0,5 до 2,0 мм. Наматывать начинают с рабочего конца, плотно укладывая витки на обмазку без зазоров между ними. Вес проволоки должен быть в 4 — 5 раз больше массы стального сердечника.

Независимо от того какими электродами варится чугун нужно соблюдать следующие условия:

сварка ведётся швами длиной 3 — 5 см с перерывами;
прерывистый режим позволяет избежать недопустимого нагрева участков выше 80⁰C;
подключение полярности обратное.

Технология сварки чугуна электродом

В зависимости от вида дефектов и возможностей применяются несколько вариантов. Сварку чугуна электродом в домашних условиях осуществляют многослойным способом. С краёв соединяемых толстостенных деталей болгаркой снимаются фаски под углом 45⁰. При заделке трещины её углубляют тонким диском, а на концах просверливают отверстия. Такая подготовка обеспечит лучшее заполнение дефекта расплавленным металлом.

Затем, используя специальный электрод, наплавляется первый слой участками по 3 — 5 см. Сваривать начинают с концов соединения, чтобы получилась ванночка. Если есть возможность, аналогично обрабатывают дефект с обратной стороны детали. Следующие слои, ещё горячие, проковываются молотком с закруглённым бойком.

Поскольку специальные электроды стоят дорого их иногда заменяют обычными. Однако их использование возможно только для наплавления последующих после первого слоёв. Сварка чугуна электродами по стали обходится дешевле, но надёжность такого соединения невысокая. Поэтому не рекомендуется применение в ответственных случаях.

Электродами, сделанными из чугуна, пользуются для устранения изъянов на изделиях после отливки. Для повышения качества применяется полугорячий метод. Для работы возможно использование аппаратов переменного и постоянного тока. Его величина рассчитывается исходя из величины диаметра электрода. На каждый миллиметр добавляется 50 — 60 А.

Чтобы сварить чугун в среде инертного газа неплавящимся электродом необходимы большие денежные и временные затраты, а качество улучшается незначительно. Поэтому такая технология домашними мастерами применяется редко.

Сварка чугуна по шпилькам

Так как заварить чугун с крупнозернистой структурой многослойным способом не всегда удаётся, соединение осуществляется с помощью установки шпилек с резьбой. Их размещают в шахматном порядке по краям соединяемых частей. Размер шпилек выбирается, руководствуясь рекомендациями:

по диаметру не более 0,3 — 0,4 толщины детали, максимальный — 12 мм;
вкручиваются на глубину 1,5 своего диаметра, но не больше 0,5 толщины материала;
длина выступающей над поверхностью части — 0,75 — 1,2 диаметра шпильки.

После установки по периметру шпилек наваривается несколько слоёв металла. Чтобы избежать перегрева наплавку производят попеременно на разных концах. В завершение металл вокруг шпилек соединяется одним или несколькими швами.

Заключение

Имея инвертор и зная, как правильно варится чугун электросваркой, можно оперативно делать ремонт самостоятельно. Для этого необязательно покупать специальные электроды, их успешно заменят самодельные. При отсутствии опыта желательно сначала потренироваться на ненужных чугунных изделиях. При сварке следует помнить о недопустимости перегрева участков свыше 80⁰C, поэтому спешить не надо.

Когда нужно приварить две стальные детали друг к другу, то домашний мастер сразу принимается за работу. Другое дело, если вопрос идет о чугуне. Тут без предварительной подготовки не обойдешься. Далее разбираемся, как заварить чугун – рассмотрим все особенности сварки этого металла электродами в домашних условиях.

Особенности сварки чугуна

Сразу необходимо оговориться, что не любой чугун можно заварить. Дело в том, что этот металл состоит из сплава железа с углеродом. А последнего содержится аж целых 2,14%. Именно это обстоятельство и мешает качественному соединению.

Весь чугун делят на белый и серый. У первого на изломе виден белый цвет. А углерод в нем метастабилен и проявляется в виде цементита. Это обстоятельство выступает решающим в отношении обработки этого металла. Сварка совершенно невозможна. А из-за повышенной хрупкости, разрешается только шлифовка.

На изломе у серого чугуна проступает серебристый оттенок. Углерод в нем перешел в стабильную фазу и проявляется в виде графита. И это состояние позволяет проводить сварочные работы. Остается определиться, чем варить чугун и как.

Железо с большим количеством стабильного углерода в виде графита сваривать можно и даже нужно. Ведь необходимо же проводить ремонт деталей из чугуна, на которых образовались дефекты. Но характеристики у металла настолько специфические, что при работе с ним не избежать серьезных трудностей.

Вот список того, с чем можно столкнуться при сварке чугуна:

Если при работе чугун слишком быстро охлаждается, то его поверхность из серой превращается в белую. Со всеми вытекающими последствиями.
При неправильном выборе режима температур в районе шва появляются трещины из-за перекалки сплава.
Если не бороться с активным выделением газа, то шов покроется порами.
Формированию шва мешает высокая текучесть чугуна.
Если в зоне сварки позволить окисляться кремнию, то это приведет к появлению непроваренных участков.

Но учитывая все трудности, были разработаны технологии, позволяющие получать предельно качественные швы на поверхности чугуна. Необходимо только правильно подобрать метод воздействия на металл. А также провести предварительную подготовку и придерживаться всех нюансов методики.

Способы сварки чугуна

Для получения добротного шва на чугун воздействуют двумя способами. Существует такое понятие, как горячая сварка. Для нее необходимо прогреть металл до 650 °C. Такой температурный режим позволяет избежать появления трещин в районе шва.

Но такие температуры возможно получить только в промышленных цехах. Поэтому в домашних условиях применяют полугорячую сварку. И чугун греют только до плюс 350 °C. В обоих случаях необходимо следить, чтобы температура шва и остальной поверхности повышалась равномерно. А самые большие проблемы связаны с правильным охлаждением металла.

Но все домашние умельцы практикуют второй способ, который называют сваркой по-холодному. Для него нет необходимости греть заготовку. А всю работу выполняют только специальными электродами. Но этого для качественного шва мало. Прежде нужно грамотно подготовить поверхность, а при сварке строго придерживаться технологической карты.

Видео описание

В этом видео наглядно о том, как варить чугун электросваркой:

Подготовка

Место будущей сварки тщательно зачищается. Для этого лучше взять болгарку с лепестковым кругом. При этом нужно следить, чтобы все кромки не имели острых углов. У рабочей поверхности должна быть только сферическая форма.

Далее необходимо провести обезжиривание. Для этого подойдет любой бензин или растворитель. Главное обеспечить полную нейтрализацию окисленного металла.

Отдельно нужно сказать о шпильках. Они являются опорными элементами и часто применяются для создания качественного соединения. Например, если нужно заварить трещину на поверхности чугунной детали, то после зачистки, на ее концах высверливаются отверстия. В них вставляются стальные шпильки.

Размер элемента имеет строгий регламент. Его диаметр не может быть больше 40 % от толщины чугунной поверхности. Выступать над плоскостью шпилька должна не более, чем 4-6 мм. А их количество ограничивается размерами трещины. Ведь расстояние между двумя шпильками не должно превышать шести их диаметров.

После подготовки поверхности, прежде, чем сваривать чугун, уделяют внимание выбору электродов. Обычные (для стали) проделают еще большую дыру. Поэтому необходимы только те, которые имеют правильное напыление, позволяющее в нужном русле воздействовать на прихотливый чугун.

Подойдут электроды, содержащие медь, хром или никель. И самые распространенные из них: ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН-1 и МНЧ-2. Причем нужно проследить, чтобы их диаметр не отклонялся от 3 мм.

Процесс сварки

Когда куплены все расходные материалы, будет полезным прочитать инструкции на упаковках. Там указываются полезные сведения. От режима использования до необходимого количества электродов на определенный размер шва.

А для сварки по-холодному в домашних условиях есть основные правила:

Выбирается обратная полярность подключения.
Сварочный аппарат ставится на минимальную мощность.
Не нужно делать непрерывный шов длиннее 5 см.
Чтобы металл не перегревался, перерывы в работе делают, как можно чаще.
Первый слой, а также последний обязательно проковывают молотком, но с самым малым усилием.

Разберем, как варить чугун на конкретных примерах.

По шпилькам

Шпильки устанавливаются в подготовленные отверстия. Электродом, слой за слоем, вокруг каждого вспомогательного элемента наваривается металл. В конце концом шпилька полностью закрывается наплавом.

Чтобы не превышать температуру поверхности свыше 80 °C, делаются перерывы. А лучше комбинировать их с переходами между шпильками. Немного отработав на одной, на время ее оставляют и переходят к следующей. Так и двигаются по кругу с небольшими паузами.

Когда все шпильки скрываются под наплавами, делается завершающий шов. Он соединяет весь наваренный металл между собой.

Многослойный

Проверяются фаски. Они должны быть сферической формы, без острых выступов. Двигаясь от одного края к другому, наплавляется первый шов. Пока он не остыл, его в легкую проковывают молотком. Затем ему дают остыть.

Если возможно, деталь переворачивают на другую сторону. С тыла наносится аналогичный слой металла, который также проковывается. Деталь возвращается в исходное положение, и уже теперь слой за слоем, наплавами закрывается весь дефект. Не забывая легонько проковывать каждый наваренный шов, а также делать перерывы, чтобы не перегреть металл.

Видео описание

В этом видеоролике показано, чем заварить чугун:

Коротко о главном

Если появилась трещина на чугунной детали, а дома есть доступ к инвертору, то можно считать, что одна треть дела сделана. Остается правильно подобрать электроды и выбрать один из способов ремонта.

Будет ли шов накладываться на шпильки или наплавляться слой за слоем, существенной разницы не играет. Главное строго соблюдать технологию и не дать металлу перегреться. И если все условия соблюдены, то домашний ремонт ничем не уступит, сделанному в мастерской.

Читайте также: