Чавун є чудовим матеріалом для решіток і предметів прикраси будинку, і якщо створювати їх в домашніх умовах своїми руками, то потрібно зварювання чавуну для з’єднання деталей.
Зварювальники часто вважають, що чавун є дуже незручним металом для роботи. Це дійсно так.
Чавун складається з вуглецю і заліза, так само, як і сталь, зварювання якої відбувається значно легше.
Тільки на відміну від сталі, де вуглець міститься у кількості максимум 2,15 %, вміст вуглецю в чавуні цілком може перевищувати 6%, що виражається в поганій куванні, суттєво погіршує зварювання і призводить до достатньою крихкості по зварних швах.
Незважаючи на це, чавун, маючи невисоку вартість виробництва, масово застосовується в різних галузях важкої промисловості – машинобудівної, сталеливарної, виробництві деталей.
Технічно реально забезпечити умови, при яких зварювальний шов буде відповідати поставленому завданню.
За хімічним складом виділяють дві марки — сірий і білий. Критерієм поділу є стан вуглецю.
У сірому чавуні присутні графіт, як структурно вільна частка вуглецю, в той час, як у білому чавуні весь обсяг вуглецю у вигляді цеменита — у зв’язаному стані.
Марка чавуну вкрай важлива, тому що білий чавун не застосовують для роботи, він є напівфабрикатом для виробництва сірого.
Розігрів, затвердіння і охолодження погіршують структуру сплаву в районі зварювання, в ряді випадків до такої міри, що отримати якісне з’єднання взагалі не представляється можливим.
Тому чавун справедливо відносять до важкозварювальних матеріалів. Проте, робота з ремонту чавунних виробів та заповнення тріщин можлива лише за допомогою зварювання.
Ряд рекомендацій щодо вибору електродів і методів допоможе краще розуміти процес зварювальних робіт з чавуном.
Ознайомимося з труднощами при зварюванні і розглянемо способи зварювання чавуну.
Зміст:
- Складності зварювання чавуну
- Види зварювання чавуну
- Застосовуються електроди і методи
- Зварювання газом
- Зварювання дугою
Складності зварювання чавуну
Якісний зварювальний шов визначається за двома параметрами: щільність (відсутність тріщин у з’єднанні) і можливість обробляти шов в подальшому за допомогою механічних інструментів (наприклад, вирівнювати або шліфувати).
В деяких випадках від зварювального шва може вимагатися стійкість до високих температур або однорідність кольору.
Хімічний склад сплаву чавуну не дає можливості домогтися відповідності навіть двом базовим параметрам.
Основні причини, що заважають якісній зварювання чавунних деталей:
- Нагрівання вуглецю призводить до вивільнення газоподібного речовини, що є причиною пористої структури шва;
- Присутність кремнію і ряду інших речовин формує на зварюваної поверхні оксиди, що утрудняють зварювання;
- Швидке охолодження сплаву в шві призводить до того, що на певних ділянках виділяється цементит і відбувається відбілювання. Вибілені частини, звичайно, мають твердий склад, але їх не можна обробляти інструментом.
Робота по зварюванні чавуну вимагає більш серйозної підготовки поверхонь, що зварюються, ніж при зварюванні, наприклад, стали.
Підготовча робота залежить від того, яку проблему у виробі потрібно усунути або які деталі потрібно зварювати.
У будь-якому випадку, необхідно ретельно очистити місце зварювання від домішок і, особливо, від масла. Механічна очистка проводиться наждачним папером або щіткою, встановленої на болгарку.
Використовувати максимальні оберти при цьому не можна, так як щітка буде пошкоджена. На мінімальних обертах можна домогтися очищення поверхні для зварювання.
Видалення масляних вкраплень, якщо такі є, відбувається з допомогою нейтрального розчинника.
Другим етапом підготовчих робіт буде підготовка порожнин в зварюваної поверхні, щоб отримати доступ електродом.
Для запобігання витікання рідкого сплаву часто потрібно провести формування країв.
Її виконують дротом або графітовими пластинками, скріпленими сумішшю з кварцової фракції і рідкого скла. Ця технологія настільки складна в залежності від того, яка марка чавуну буде зварюватися, який зміст в деталях вуглецю, що на цю тему підготовлена не одна дипломна робота.
Види зварювання чавуну
Незалежно від вибору зварювального обладнання, по температурному режиму способи зварювання чавуну розділені на гарячі і холодні.
Процес зварювання і застосовуються електроди істотно відрізняються. Холодна зварка легше здійсненна в домашніх умовах, хоча має ряд недоліків.
Найбільш успішним шляхом уникнути появи вибілених ділянок, осередків і затверделостей, є гаряча зварка.
При цьому деталь повинна бути заздалегідь нагріта до температури 700С, зварюється і охолоджується з уповільненням.
Технічно виділяються чотири етапи:
При гарячому способі зварювання графитизация поверхонь досягається за рахунок температури природним чином.
Як нагрівати деталі і які при цьому використовувати пристосування – це визначається видом і характером виробництва, частотою потреби в такому вигляді зварювання.
В масштабах цеху підприємствами застосовується тільки дугове зварювання чавуну гарячим способом.
Для нагріву в ливарному виробництві використовують конвеєрну або муфельну піч, а уповільнення процесу охолодження деталей вирішується шляхом їх поміщення в горновую піч.
Разова робота по нагрівання великогабаритних деталей може бути проведена з використанням споруд з вогнестійкої цегли.
В домашніх умовах нагрівання деталей може бути проведений за допомогою пальників.
При холодному способі попередній нагрів не потрібно.
Як проміжний варіант, існує полугорячий спосіб, при якому заготовки будуть нагріті до температури 400 ? с. В цьому випадку потрібно додати графизурующие речовини.
Відео:
Холодна зварка застосовується, коли важко або недоцільно нагрівати деталі.
Чисто чавунні електроди не застосовуються, тому що температура їх плавлення значно нижче, ніж у основного металу.
Однак, є технологія застосування чавунних електродів з крейдяним покриттям з використанням шихти для графітизації.
У цьому випадку з метою запобігання відбілювання порушувати і обривати дугу слід, не виводячи електрод з шихти.
Холодним методом можна здійснювати роботу сталевими електродами. Однак отримані шви не повинні нести навантаження на розтяг.
Зварювання повинна виконуватись на малих струмах і з допомогою електродів малого діаметра.
Холодна зварка значно зручніше, коли проводиться робота в невеликих обсягах і немає спеціального обладнання для розігріву і подальшого остужения деталей.
Однак, як ми показали, холодна зварювання вимагає уважного аналізу, при яких поверхнях і якими електродами користуватися.
При зварюванні товстих поверхонь крихкість зони навколо шва збільшується і простий формування виявляється недостатньо, тому в список підготовчих робіт необхідно включити заглиблення під кутом до краю поверхні і фіксацію сталевих циліндрів.
Вони будуть утримувати на собі зварний шов, знижуючи ризики тріщин.
Застосовуються електроди і методи
Зварювання чавуна виробляється різними видами електродів. Електроди з сталі забезпечують міцний шов, зі структурою, близькою до хімічним станом сірого чавуну.
Найчастіше вони застосовуються для зварювання громіздких деталей, де не потрібна подальша обробка швів з допомогою інструментів.
Застосовуючи мідні з додаванням нікелю або стали електроди, можна отримати шов з наплавленням, який легко обробляти.
Мідно-нікелеві електроди застосовуються там, де не можна підвищувати твердість в окремій частині деталі. Самі наплавы утворюються за рахунок багатошарового укладання валиків.
Електроди з міді і заліза краще застосовувати, якщо стоїть завдання усунення невеликих окремих ефектів.
Відео:
Наплавлення при зварюванні цим електродом також добре піддається обробці. Сам шов буде представляти із себе мідно-залізний сплав, збагачений вуглецем.
З’єднання з поверхнею металу забезпечено за рахунок сталевих кристалів і часткового проникнення міді в пори.
Залізно-нікелеві і чисто нікелеві електроди можуть бути використані тільки для корекції невеликих вад на основних робочих поверхнях деталей.
Технологія зварювання чавуну реалізується одним з наступних способів:
- газова;
- дугова;
- термитная;
- шляхом заливання рідкого розчину.
Розглянемо найбільш часто використовувані – газове і дугове.
Зварювання газом
Газове зварювання чавуну використовується як самий надійний метод, коли наплавлений метал має структуру, близьку до самих деталей.
При газовому методі нагрівання і охолодження відбуваються рівномірно і повільніше, ніж при дугового, тому ризик отримати вибілену зону по шву набагато менше, а графитизация відбувається при більш сприятливих умовах.
Це мінімізує внутрішнє напруження шва і запобігає появі тріщин.
Як присадка використовуються прутки марки А і Б для зварювання товсто – і тонкостінних виливків при низькій температурі і для зносостійких наплавлень.
Відео:
В прутах марки Б міститься більше кремнію, що дозволяє поліпшити графитизацию.
При газовій зварці обов’язково застосовується флюс, який переводить тугоплавкі оксиди в легкоплавкі шлаки та запобігає появі окислення у зварювальній ванні.
Деталі складної форми або з різним перетином необхідно попередньо нагріти.
Зварювання дугою
Дугове зварювання фактично є плавленням, при якому підвищення температури країв відбувається за рахунок теплоти електричної дуги.
Вона дозволяє істотно знизити ризик появи загартованих ділянок зварного шва. Попередня робота по зачистці і формуванні проводиться в обов’язковому порядку.
Слід завважити, що робота повинна відповідати двом основним вимогам – зварювання повинно йти на великих токах і процес повинен бути безперервним.
Класифікація відбувається за наступними критеріями:
- вид електрода – плавящийся або неплавящийся;
- вид дуги (вільна або стиснута);
- тип взаємодії дуги і чавуну (трифазна дуга, дуга прямого або непрямого впливу).
Дугове зварювання може бути автоматичним під флюсом, ручним або із застосуванням захисного газу.
При ручному методі краю деталі суміщають і між плавким або неплавким електродом і деталлю збуджують електричну дугу.
Відео:
Кромки і електрод при нагріванні плавляться і утворюють зварну ванну, яка після остигання стане зварним швом.
З усіх методів з використанням захисного газу, найбільш надійним вважається зварювання чавуну аргоном. В її процесі зварний шов захищається інертним газом.
Зварювання чавуну напівавтоматом вимагає дуже акуратно здійснювати підбір величини струму і швидкості подачі дроту.
Думки зварників щодо можливості та якості такого процесу неоднозначні. Існує помилка, що це взагалі неможливо.
Для роботи напівавтоматом потрібне використання порошкового дроту, без неї якість зварного шва буде незадовільним.
Типи використовуваного дроту ПП АПЧ 1, 2 або 3, відповідно, для холодної, полугорячей і гарячої зварювання.
Роботи в умовах будинку або гаража можуть бути зроблені зварним інвертором, який можна придбати за розумною ціною в спеціалізованих відділах або магазинах.
Відео:
Робота зі зварювання чавуну представлена на відео, уважно ознайомтеся з ним, адже багато процесів простіше засвоїти після перегляду.
У статті ми розглянули варіанти, як може бути здійснена зварювання чавуну різними методами.