Як відомо, чавун являє собою сплав заліза і вуглецю з незначними добавками марганцю, кремнію сірки і фосфору. Також, хімічний склад деяких марок чавуну відрізняється наявністю легуючих компонентів, таких як ванадій, магній, хром, нікель, алюміній і т.д. Марки цього сплаву, які не піддаються легування або спеціальній термічній обробці, характеризуються низькою міцністю і досить високою крихкістю.
На відміну від сталі, чавун відрізняється більш низькими показниками технологічної зварюваності, що обумовлено наявністю наступних факторів:
- Виникненням в місці зварювання тугоплавких оксидів, зокрема оксиду кремнію. Оксиди виникають в ході окислення хімічних елементів, що входять до складу сплаву, вони є причиною виникнення ділянок, які неможливо зварити між собою.
- Дуже швидке охолодження сплаву в області зварного шва. Подібне явище призводить до того, що на поверхні сплаву виникають володіють підвищеною твердістю зони, звані вибіленими ділянками. Надалі, наявність вільних ділянок під істотно ускладнює механічну обробку виробів із чавуну.
- Рідкий чавун відрізняється дуже високою плинністю, що ускладнює формування шва і утримування металу в області контакту зварюваних деталей.
- Висока ймовірність виникнення тріщин в області шва або ж безпосередньо в самому зварювальному шві, що відбувається в результаті нерівномірного прогріву або охолодження сплаву.
- Ризик появи пір в тілі зварювального шва. Пори можуть виникнути в результаті інтенсивного виділення газів з місця зварювання.
Методи зварювання чавунних виробів електродами
В даний час існують три основні способи зварювання чавунних виробів:
- зварювання, в ході якої в тілі зварювального шва утворюються кольорові метали;
- зварювання, в ході якої в тілі зварювального шва утворюється низьковуглецевий сталь;
- зварювання, в ході якої в тілі зварювального шва утворюється чавун.
За способом реалізації технології зварювання чавуну підрозділяється також на три різновиди:
- холодне зварювання, в якій відсутній попередній нагрів виробів, що зварюються;
- зварювання з підігрівом, при якій деталі, що зварюються нагрівають до температури 450 ° С;
- зварювання з попереднім підігрівом до температури 650 ° С.
Холодне зварювання використовують в тих випадках, коли технологія з'єднання двох виробів не має на увазі між ними наявності чавунного зварювального шва.
Попередній розігрів деталей, що зварюються використовують з метою запобігання появи вибілених і загартованих ділянок, а також тріщин в тілі виробів, що зварюються. Гарячі, так само як і напівгарячому, способи зварювання незамінні в ситуаціях, коли в тілі зварного шва необхідно отримати такий же за хімічним складом чавун, з якого складаються дві зварюються між собою деталі.
В ході зварювання чавунних виробів електродуговим способом відповідно до вимог гарячої технології застосовують чавунні, а в деяких випадках вугільні, електроди. Подібні стрижні виробляють на основі чавуну різновидів «А» і «Б». При цьому, до початку процесу зварювання двох чавунних виробів дуже важливо точно вибрати метод, максимально відповідний для кожної конкретної ситуації. Головна особливість гарячого методу полягає в тому, що в ході його реалізації зварювання проводять з використанням великих струмів без будь-яких перерв, до повного завершення зварювального процесу. Якщо обсяг зварювальних робіт дуже великий, зварювання виконують одночасно кілька фахівців, які час від часу змінюють один одного, не дозволяючи зварювального процесу перерватися ні на секунду.
У тому випадку, коли зварювання деталей з чавуну виробляється спеціальними вугільними електродами перетином від 8 мм до 20 мм, використовують постійний струм необхідної величини з дотриманням прямоїполярності. Тримач зварювального стрижня повинен володіти спеціальним захисним екраном, який буде ефективно охороняти руки зварника від виникає в ході процесу потужного інфрачервоного випромінювання.
Незважаючи на те, що гарячий метод зварювання чавунних виробів має незаперечні переваги, слід зазначити, що він не позбавлений деяких недоліків, основними з яких є наступні фактори:
- вельми висока тривалість і дорожнеча операції;
- трудомісткість зварювального процесу, яка обумовлена необхідністю подолання низки труднощів, пов'язаних з рівномірним розігрівом деталей, що зварюються і необхідністю формування зварювального місця.
Різновиди електродів для зварювання чавуну
Електроди, призначені для зварювання чавунних виробів, підрозділяються на кілька різновидів, виготовлених з таких матеріалів:
- чавунний пруток;
- сталевий зварювальний дріт;
- дріт на основі легованих сталей;
- дріт на основі міді або сплавів цього металу.
Призначені для зварювання чавунних виробів електроди на основі стали обов'язково повинні мати покриття, в якому міститься феросиліцій. Присутність цієї складової дозволяє отримати в ході зварювального процесу сірий чавун. Як правило, зварювання з використанням сталевих стрижнів може бути застосована тільки для з'єднання між собою простих за формою виробів, конструкція на основі яких в подальшому буде експлуатуватися при незначних навантаженнях. У тому випадку, коли операцію з подібними електродами виробляє фахівець високої кваліфікації, виходить з'єднання, що характеризується наявністю високої щільності, в результаті чого в подальшому виріб можна додатково обробляти одним з механічних способів.
Крім описаних вище типів електродів для зварювання чавунних виробів на основі сталевого дроту, використовують такі комбіновані зварювальні стрижні:
- ОЗЧ-1. Цей електрод є железомедним стрижнем, що має перетин 4-5 мм, на яке нанесено покриття, що складається на 50% із залізного порошку і 50% спеціального складу УОНИ-13.
- ОЗЧ-2 використовують в ході зварювання виробів з ковкого й сірого чавуну.
- ОЗЧ-4 застосовують в ході зварювання деталей з сірого і високоміцного чавуну. При цьому, що утворився зварений шов має високий ступінь стійкості до навантажень ударного характеру. Вироби, зварені цими електродами, можуть експлуатуватися в умовах тертя.
- ОЗЧ-6 використовують в ході зварювання тонкостінних виробів на основі сірого і ковкого чавуну.
- Мідні різновиди електродів, що володіють жерстяної опліткою.
- Пучки стрижнів, що складаються зі сталевих і мідних прутків.