Як варити чавун електрозварюванням: технологія виконання робіт і необхідні матеріали

Чавун за своїм складом являє собою сплав заліза і вуглецю, який може також включати домішки і деякі легуючі добавки. Цей метал широко застосовується в промисловості для виготовлення різних несучих деталей і конструкцій. У побутових спорудах з чавуну зроблено більшість каналізаційних стояків і радіаторів опалення.

Великий вміст вуглецю ускладнює з`єднання деталей з чавуну між собою і з іншими металами. Порушення технологічних вимог часто призводить до перекалке, а значить, до збільшення крихкості металу. Тому, перш ніж приступити до з`єднання чавунних конструкцій, необхідно досконально вивчити, як варити чавун електрозварюванням, а також необхідні матеріали і технологію виконання такої роботи.

Види чавуну

До складу чавуну входить не тільки вуглець (2-6 %) і залізо, але і марганець (до 1 %), кремній (3%), фосфор, сірка, а також добавки для легування – алюміній, ванадій, хром, магній, нікель і деякі інші компоненти. Саме легуючі речовини надають твердість, міцність і пластичність матеріалу, в залежності від його застосування.

Виконується електрозварювання чавуну в залежності від форми і кількості вуглецю, який знаходиться в металі в якості графіту або цементиту. Саме за цими показниками і підрозділяється чавун на наступні види:

1. Білий чавун має світлий колір поверхні зламу, оскільки вуглець у цьому металі представляє форму цементиту. Обробка такого матеріалу утруднена, через його високу твердість.
2. У сірому чавуні вуглець знаходиться у вигляді графіту. Поверхня зламу металу сірого відтінку. Такий чавун легко піддається металевій обробці і має хороші властивості лиття.
3. Термічна обробка білого чавуну перетворює його в ковкий метал, який широко використовується в машинобудуванні.
4. Чавун половинчастого виду містить в своєму складі вуглець у формі цементиту і графіту. Таке співвідношення надає металу високу стійкість до зносу.
5. Графіт кулястої форми надає чавуну високу міцність. Високоміцний чавун використовується для виготовлення якісних труб нафтопроводів і водопроводу.

Особливості зварювання чавуну

Перш ніж відповісти на питання, чи можна варити чавун електрозварюванням, необхідно розібратися в особливостях технологічний процес з`єднання металу. За своєю структурою, а також багатьом фізичним властивостям чавун відноситься до сплавів, які обмежено схильні до процесу зварювання.

Під час електрозварювання чавуну в домашніх умовах, потрібно звертати увагу на наступні складності цього процесу:

1. Формування якісного шва ускладнює рідкотекучий характер чавунного сплаву.
2. Недотримання температурного режиму зварювання призводить до перегартовування чавуну. Це спричиняє вигорання вуглецю у зварювальній ванні і, отже, збільшує утворення пір.
3. Також велика температура електричної дуги сприяє відбілюванню чавуну в місці зварювання. Цей ефект, через неоднорідності структури металу, призводить до розтріскування шва.
4. У процесі зварювання чавун здатний окислюватися, при цьому створюється тугоплавкий окисел, температура плавлення якого на багато більше, ніж у вихідного матеріалу.

Щоб уникнути всіх цих неприємностей при зварюванні чавуну, необхідно відповідально поставитися до правильному вибору режиму роботи.

Підготовка чавуну до зварювання

Перед тим як варити чавун електрозварюванням, необхідно провести підготовку кромок поверхонь, що з`єднуються. Здійснювати попереднє очищення поверхні можна як ручним способом, так і електричним інструментом з насадкою з металевого ворсу.

Далі потрібно обов`язково провести оброблення крайок до чистого металу, так як варити чавун електрозварюванням в домашніх майстернях набагато складніше, ніж сталь.

Дефектні місця чавуну обробляють за наступними правилами:

• оброблення виконується строго по тріщині;
• тріщини не наскрізного характеру насверливают свердлом, а потім вирубують їх до основного матеріалу;
• залежно від товщини металу, наскрізні тріщини обробляють з двох або однієї сторони;
• на близько розташовані тріщини рекомендується наварити латочку, яка повинна закривати дефект на 15-20 мм з усіх боків.

Після очищення поверхні і оброблення крайок потрібно ретельно знежирити місце з`єднання ацетоном або розчинником.

Основні методи зварювання чавуну

Можна варити чавун як електрозварюванням, так і в середовищі інертного газу. Другий спосіб використовується в основному для з`єднання неоднорідних металів. Застосовується зварювання газом найчастіше для проведення ремонтних робіт на каналізаційних трубах, а також відновлення деталей автомобілів.

Можна варити чавун електрозварюванням як гарячим способом, з попереднім підігрівом заготовок, так і холодним методом, без підігріву місця з`єднання. Зварювання з підігрівом технологічно здійснюється більш складним способом, ніж холодне з`єднання, тому її застосування в побутових умовах є недоцільним.

Газове зварювання

Зварювання чавуну в хмарі захисний газ застосовується для створення шва високої міцності, що досягається за умови невеликого провару металу. На кінцевий результат роботи особливе значення надає практичний досвід зварника, а також вибір правильного режиму створення зварювального шва.

Процес газового зварювання рекомендується проводити двома пальниками. При цьому однією пальником забезпечується попередній нагрів місця з`єднання, а другий розплавляється дріт і здійснюється безпосередньо зварювання чавунних деталей. Охолодження зварених деталей повинно відбуватися повільно, тому часто застосовується укриття виробів шаром піску або азбестом.

Гаряче зварювання чавуну

Зварювання чавунних виробів з попереднім підігрівом кромок поверхні, що з`єднується здійснюється найчастіше на промислове підприємство. Нагрівання заготовок може проводитися в інертних печах, а також різними спеціальними пальниками.

Прогрів місця зварювання до 600-650 ℃ усуває можливість напруженості і перекалкі металу в місці стикування.

Технологія виконання зварювання наступна:

1. Проводиться попередня підготовка місця з`єднання.
2. Виріб розташовується таким чином, щоб була можливість вести зварювання з нижнім положенням шва.
3. Зварювальний апарат налаштовується на роботу з прямою полярністю. Сила струму при зварюванні чавуну виставляється набагато вище, ніж варіння стали.
4. Нагрівається деталь до температури 300-600 градусів.
5. Зварювальний ванна в процесі створення шва повинна бути заповнена розплавленим металом. Рекомендується рідкий розплав помішувати кінчиком електрода.
6. Після закінчення зварювання виріб краще залишити в остигає печі, або засипати теплоізоляційним матеріалом. Повільне охолодження чавуну є запорукою якісного з`єднання.

Звичайно, зварювання чавуну гарячим методом вважається трудомісткою роботою, але саме такі умови дозволяють отримати шов без дефектів і з високою якістю.

Холодний спосіб зварювання

У випадках, коли до зварного шва не пред`являються високі вимоги, можна варити чавун електрозварюванням в домашніх умовах, як холодним способом, так і з незначним підігрівом.

Технологічні особливості холодної зварювання наступні:

1. На зварювальному апараті виставляється мінімальна потужність, яка допустима для певної товщини електрода, щоб виключити перегрів металу.
2. Зварювання здійснюється на струмі зворотної полярності.
3. Зварювальний шов потрібно виконувати відрізками 30-50 мм.
4. Перегрів місця з`єднання виключається за допомогою перерв або ведення шва в шаховому порядку.
5. При багатошаровому зварюванні кожен шов необхідно проковувати молотком.

Якість з`єднання чавуну повністю залежить від правильного вибору електрод.

Електроди для зварювання чавуну

Можна варити чавун електрозварюванням як електродом по чавуну, так і виробами, що містять в своєму складі нікель або мідь. З цими кольоровими металами вуглець не з`єднується, тому в зварному шві не утворюється білий чавун. Найчастіше зварювання такими електродами виконується в кілька етапів, з перервою на охолодження.

Для електрозварювання чавунних виробів застосовуються наступні електроди по чавуну:

• ОЗЧ - 2 і ОЗЧ-6-електроди на основі міді і заліза, які використовуються для зварювання сірого або ковкого чавуну;
• ОЗЖН-1 - до складу цієї марки входять залізо і нікель, дуже ефективні для високоміцного чавуну;
• МНЧ-2 - ці вироби містять мідь, нікель і залізо, підходять для зварювання всіх видів чавуну.

Основи техніки безпеки при зварюванні

Виконання зварювальних робіт відноситься до категорії підвищеної небезпеки для здоров`я зварник. Тому, дотримання техніка безпеки при зварюванні чавуну є обов`язковою умовою проведення робіт.

До основних положень техніки безпеки відносяться:

• всі роботи повинні виконуватися з використанням індивідуальних засобів захисту (маска, рукавички, спеціальний костюм і взуття);
• проведення зварювальних робіт необхідно здійснювати в добре провітрюваному приміщенні;
• обладнання для зварювання необхідно утримувати в справному стані;
• електричне обладнання повинно бути надійно заземлено.

Чавун відноситься до металів, які важко піддаються технології зварювання. Тому, перш ніж приступити до процесу з`єднання чавунних виробів, необхідно уважно вивчити основні нюанси якісного виконання таких робіт.