Для соединения деталей из чугуна различных марок применяются электроды по чугуну, а маркировка изделий указывает на их состав и назначение. Выбор связан с технологией сварки и маркой свариваемого материала.
Чугун – это сплав элементов железа и углерода с легирующими добавками (никель, хром, ванадий, магний) для формирования необходимых физико-механических свойств. В нем содержится высокий процент углерода (свыше 2%), что придает твердость и хрупкость, но затрудняет свариваемость.
Процесс сопровождается повышенным газообразованием, что приводит к пористости и неоднородности шва. Неравномерный прогрев становится причиной появления трещин, а по причине окислообразования остаются непроваренные зоны. Замечено, что термовоздействие приводит к растеканию металла, что затрудняет формирование шва.
Существующие способы сварки
Для сваривания чугуна применяется горячий и холодный способ. Первый нуждается в дополнительном подогреве заготовки до температуры +650°С – горячий или же до +450°С – полугорячий. Нагрев происходит силой тока, а потом — плавное остывание на протяжении 80-90 часов. Электроды по чугуну используются сечением близким к 10 мм. Они должны выдерживать ток порядка 600-1000 А.
Холодная сварка чугуна наиболее популярна. Соединение классифицируется в зависимости от типа электрода: сталь, никель, медь и ряд сплавов. Процесс требует большого количества подготовительных операций, таких как фрезерование, сверление, зачистка.
Виды электродов
Для сваривания чугунных конструкций предназначены электроды из различных материалов:
- Сталь;
- Никель;
- Медно-никелевые;
- Медно-железные;
- Ферро-никелевые сплавы.
Стальные используются для старого чугуна, уже подвергавшегося температурному воздействию. Также они подходят для изделий со шлаковыми и металлическими загрязнениями, что имеет место в производственных печах и насосных установках. Только перед сваркой потребуется подготовительная очистка поверхности.
Для графитсодержащего чугуна необходимы биметаллические электроды, а для ковкого (КЧ) – ферро-никелевые.
Различаются электроды по чугуну видом стержня. Это может быть проволока: стальная медная или из сплава металлов. Второй вариант – чугунный пруток.
Изделия предназначены для промышленного и бытового использования. Их производство, состав, свойства и маркировку устанавливает ГОСТ 7293-85.
Основные марки
МНЧ-2 и ОЗЧ-4. Расходники универсального назначения, позволяющие работать со всеми видами чугуна. Данные электроды используются и в ремонтных целях, когда нужно устранить брак или выполнить наплавку. Для работы необходим постоянный, обратнополярный ток.
Марка МНЧ-2 используется для деталей, работающих во влажной среде и при высокой температуре. Они обеспечивают антикоррозионную защиту на открытых площадках эксплуатации.
ОЗЧ-2. характеризуется узкой областью применения: лишь для серых и ковких чугунов. Область использования: устранение дефектов в отливках и многослойное наплавление. Технология не требует дополнительного нагрева заготовок. Наиболее качественный шов получается при малой толщине стенок.
ОК-92.18. Предназначены для горячей сварки с переменным током.
ЦЧ-4. Применяются для наплавки и устранения дефектов литья в чугуне всех типов. Позволяют соединять чугун со сталями отдельных марок. Универсальны по способу сварки, т. е. используются и при горячем и при холодном методе. Обеспечивают однородность шва и равномерную ширину. Работают от постоянного тока обратной полярности либо от «переменки» высокого напряжения.
ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2. Электроды для сварки чугуна нужны для холодного соединения крупных изделий из серого и высокопрочного материала. Состоят из сплава никеля с железом. Ими выполняют значительный объем сварочных работ по исправлению литейного брака. Используются для многослойной наварки в сочетании с ОЗЧ-3 или МНЧ-2.
Чугунные стержни. Имеют особый тип покрытия из графитосодержащей смеси или соединения из бария, жидкого стекла и карборунда.
Расшифровка маркировки
Маркировка на электродах, регламентированная ГОСТ, содержит сведения о входящих в состав компонентах. Основа у большей части марок состоит из железа, но бывают и другие варианты. Например, МНЧ-2 содержит:
- М – около 30% меди;
- Н – никель 65%;
- Ч – указание предназначения «для чугуна»;
- 2 – серийный порядковый номер, обозначающий соотношение компонентов.
Критерии выбора электродов
Качество выполнения сварочных работ зависит от правильности выбора марки электродов по основным критериям:
- Соответствие марки электродов чугуну в ремонтной детали;
- Толщина свариваемой стенки;
- Тип применяемой технологии;
- Требования к сварному шву по физическим и механическим параметрам;
- Необходимость в последующей механообработке стыка;
- Наружное покрытие – основное либо кислое, имеет разную реакцию на условия эксплуатации;
- Для старого, низкокачественного чугуна и при наличии загрязнений сечение стержня должно быть больше;
- Сваривание тонкостенных деталей производится электродами, сечение которых приближено к толщине стенки.
Важные рекомендации
Нужно помнить, что электроды для стальных заготовок непригодны для сварки чугуна по причине других физических свойств и структуры материала. Остаточные напряжения и усталостные явления способны вызвать разрушение сварного шва при дальнейшей эксплуатации. Электроды для чугуна куда толще расходников для стали, что определяется массивностью материала.
У применяемых электродов должно соответствовать время охлаждения с основным металлом, которое у чугуна очень большое. Процент содержания углерода в чугуне и присадочном материале должен совпадать. Соблюдение основных условий поможет избежать выгорания углерода и возникновения избыточных внутренних напряжений.
Чаще используются стержни с основным типом покрытия. Кислое напыление менее распространено.
