Вироби з чавуну, як відомо фахівцям, дуже погано з'єднуються методом зварювання, а також відрізняються підвищеною крихкістю. Тим часом, зварювання чавуну може бути ефективно виконана з використанням спеціальних електродів.
Процес зварювання чавуну електродом
Основні складності процесу
Складність зварювання чавуну пояснюється в першу чергу хімічної структури і властивостей цього матеріалу. Чавун, як відомо, є сплавом, що містить залізо і вуглець, в складі якого додатково присутні як домішки (сірка, фосфор, марганець, кремній), так і легуючі добавки (хром, алюміній, магній, ванадій, нікель і ін). Ті марки даного металу, які не містять легуючих добавок і не піддаються термічній обробці, відрізняються невисокою міцністю і твердістю. Деталі з такого металу, крім того, дуже тендітні.
Погана свариваемость чавуну пояснюється цілою низкою чинників. До них належать такі:
- У зварювальній ванні відбувається окислення різних елементів, в тому числі і кремнію, в результаті на її поверхні утворюються тугоплавкі оксиди. Через свою тугоплавкости такі оксиди призводять до утворення в зоні з'єднання непроварених ділянок.
- Місце з'єднання охолоджується дуже швидко, і в структурі металу утворюється цементит, який відрізняється підвищеною твердістю. Ділянки металу з цементитной структурою, які називаються вибіленими, дуже складно піддаються подальшій механічній обробці.
На фото виріб з чавуну після зварювальних робіт
Виконання зварювання чавуну електродами
Технологія зварювання чавуну передбачає використання вугільних або покритих електродів для чавуну, застосування інверторів, а також газозварювальних апаратів. Якщо для зварювання чавунних деталей використовується газовий пальник, то для формування шва застосовується присадний матеріал.
- зварювальний шов формується з використанням кольорових металів, а також їх сплавів;
- для отримання шва використовується низьковуглецевий сталь;
- шов формується з чавуну.
За способами попередньої підготовки деталей технології зварювання чавуну бувають:
- без попереднього нагрівання деталей (так звана холодне зварювання);
- з попереднім нагріванням деталей до 450 градусів;
- з попереднім нагріванням до 650 градусів.
Підігрів чавунних деталей перед зварюванням дозволяє захистити їх від появи ділянок з вибіленим металом і мінімізувати ризик виникнення тріщин в зоні з'єднання. Дана технологія дозволяє надати чавуну в області зварного шва ті ж характеристики, що й у основного металу. Холодна технологія затребувана в тих випадках, коли шов формується за рахунок використання електродів, стрижні яких виготовлені з кольорових металів або стали.
При попередньому підігріві застосовують електроди, виготовлені з чавуну (марки «А» і «Б»). Роботи виконуються на токах з великим значенням і в безперервному режимі, що дуже важливо мати на увазі. Навіть якщо необхідно виконати великий обсяг робіт зі зварювання однієї конструкції, то вони не припиняються, що забезпечується за рахунок залучення декількох фахівців, що працюють позмінно.
Крім цього, електроди для зварювання чавуну можуть бути і вугільними з діаметром стрижнів від 8 до 20 мм. В такому випадку роботи виконуються на струмі прямої полярності, а руки зварника захищаються від теплового випромінювання спеціальним щитком, закріпленим на утримувачі.
Хоча технологія гарячої зварювання і є безальтернативною в багатьох ситуаціях, вона має ряд істотних недоліків. До них, зокрема, відносяться:
- висока вартість технологічного процесу;
- його тривалість за часом;
- трудомісткість робіт по виконанню такої зварювання (так як потрібно рівномірний нагрів всієї поверхні деталей і формування місць з'єднання).
Види електродів для зварювання чавуну
Електроди, що використовуються для з'єднання деталей з чавуну, класифікуються в першу чергу в залежності від матеріалу, з якого виконаний їх стрижень. Такими матеріалами можуть бути:
Електроди по чавуну, виготовлені зі сталі, покриваються спеціальним складом, який в обов'язковому порядку містить феросиліцій. Використання такої присадки в обмазці електрода дає можливість отримати зварювальний шов, що складається з сірого чавуну. Як правило, такі електроди застосовуються для зварювання нескладних деталей, які не відчувають серйозних навантажень при експлуатації.
Електроди, які виготовляються із сталевого дроту, мають маркування Св-08 і Св08А. Крім цього, використовуються електроди наступних марок:
- ЕМЧС - електроди з сердечником з низьковуглецевої сталі. Багатошарове покриття таких електродів виконує одночасно декілька функцій: захищає зону зварювання, утворює газ, формує шлак і легуючих металів шва. При застосуванні таких електродів немає необхідності в попередньому нагріванні деталей з чавуну. Тим часом використання таких електродів для чавуну можливо лише для з'єднання деталей, товщина яких не перевищує 10 мм.
- ЦЧ-4 - найбільш поширений тип електродів, що використовуються для з'єднання деталей, виготовлених з чавуну. Покриття таких електродів містить в своєму складі компоненти, які активно вступають в хімічну реакцію з вуглецем, в результаті чого утворюються карбідні з'єднання, що не розчиняються в залозі.
- МНЧ-1 - електроди, стрижень яких виготовлений з монель-металу, що представляє собою сплав нікелю (60-70%) і міді (25-30%). Зварювальний шов, сформований з такого металу, характеризується підвищеною стійкістю до утворення тріщин і має гарну оброблюваністю. Крім того, такі електроди сприяють графітизації металу шва, а також зменшують в ньому кількість розчиненого вуглецю, що мінімізує ризик формування цементитной структури (відбілювання).
Електрод для зварювання чавуну МНЧ-2
- Електроди, стрижні яких виготовлені з чавуну. Такі електроди випускаються з покриттями двох типів. Перші з них складаються з суміші вуглекислого барію (24%) і карборунда (55%), які з'єднуються рідким склом. Другий тип обмазки виготовляється з компонентів графітообразующей групи.
Електроди для зварювання чавуну також виготовляються і зі стрижнів комбінованого типу. Зокрема, це можуть бути:
- cтержні зі сплаву заліза і міді, як їх покриття використовується спеціальна суміш УОНИ-13, поєднана з залізним порошком;
- стрижні, що складаються з одного або двох мідних прутків, з'єднаних в пучок зі сталевим дротом;
- мідні електроди з бляшаної опліткою.