Как варить чугун аргоном?

Аргонодуговая сварка чугуна

Что такое чугун? Это сплав железа и углерода, в котором последний может быть представлен в виде графита или цементита (Fe3C). Если в производстве используется графит, то получается серый чугун, который хорошо поддается обработке и сварке. Если цементит, то получается белый чугун, который варить нельзя. Просто не получится. Сам сварочный процесс может производиться практически любыми технологиями. Нас в этой статье будет интересовать сварка чугуна аргоном с применением неплавящегося вольфрамового электрода ( TIG ).

Но перед тем как начать с ней разбираться, необходимо сказать о том, что существует три основных направления сваривания.

  1. Свариваемые чугунные детали соединяются между собой чугунным швом.
  2. То же самое, только шов будет из низколегированной стали.
  3. И последний – шов из цветных металлов.

То есть, получается так, что аргонная сварка чугуна (ТИГ) может производиться с применением разных по составу присадочных элементов. Но надо обязательно добавить, что сама аргонная технология сваривания чугуна обязательно включает в себя предварительный нагрев заготовок. Хотя все чаще появляются присадки, с помощью которых можно варить чугун и без нагрева. В зависимости от того, до какой температуры будут нагреваться чугунные детали, зависят и разновидности сварки чугуна. Их также три.

  1. Горячая сварка, когда заготовки нагреваются до 600С.
  2. Полугорячая – до 400С.
  3. Холодная – вообще не нагреваются.

Два первых вида обычно используются для того, чтобы создать сварочное соединение таким же по составу, как и сам свариваемый металл. Третий используется, когда создаваемый шов по составу не является чугунным.

Сварка аргоном – технология и последовательность

Процесс аргонодуговой сварки делится на несколько этапов, которые проводятся в определенной последовательности. А именно:

  • Подготовка свариваемых заготовок.
  • Их подогрев.
  • Сам сварочный процесс.
  • Медленное охлаждение стыка.

К подготовительному процессу можно отнести зачистку соединяемых поверхностей и формирование кромок. Очень важно правильно кромкам придать необходимую форму. Она не должна быть острой, она должна быть скругленной, как показано на фото ниже. Такое скругление обычно достигается с помощью обычной болгарки. Кромки нужно формировать только в том случае, если толщина соединяемых чугунных заготовок превышает 4 мм.

Подогрев чугуна производится горелкой, после чего можно переходить непосредственно к свариванию металла. Если производится сварка деталей со сложной формой, где присутствуют перемычки, отверстия, участки с разными толщинами, то нагревать необходимо будет всю деталь, а не только участок, где производится сварка.

Чугунные стержни для сварки

Очень важно правильно выбрать присадочный материал. В основном для этого используют стержни, изготовленные из чугуна. Некоторые мастера просто удаляют обмазку с чугунных электродов и применяют их в качестве присадки.

Вот такие марки используются для аргонодуговой сварки чугуна (ТИГ).

  • Для горячего сваривания – «А».
  • Для горячей сварки с местным нагревом – «Б».
  • Для соединения тонкостенных чугунных заготовок при полугорячей сварке – «НЧ-1».
  • Для толстостенных чугунных деталей при полугорячей сварке – «НЧ-2».
  • Для соединения с повышенными характеристиками износостойкости – «БЧ» или «ХЧ».

Диаметр присадочного стержня выбирается из расчета толщины свариваемых заготовок. Обычно он в два раза должен быть меньше.

Технология сварки

В принципе, варить чугун аргонодуговой технологией нужно точно так же, как и другие металлы. Никаких отклонений или технологических нюансов. Важно правильно настроить сварочный аппарат, который должен выдавать ток силой 40-80 ампер. Разброс величины достаточно большой, потому что в таком диапазоне можно варить детали разной толщины. Оптимальный показатель достигается опытным путем, при котором при сварке металл не трещит.

Сам процесс сварки можно проводить в двух направлениях: горелка движется впереди присадочного прутка или наоборот. Это не нарушает качество шва. Если свариваются две толстые заготовки, то, во-первых, делается Х-образная кромка, во-вторых, сам шов проваривается с двух сторон.

Есть несколько моментов, на которые необходимо обращать внимание, сваривая чугун аргонодуговой сваркой ТИГ.

  • Погружать сварочный присадочный стержень в сварную ванну можно после того, как он хорошо нагреется.
  • Лучше, если присадка из зоны сваривания не будет выноситься в процессе всего процесса. Но это не критично, потому что после заполнения ванны расплавленным металлом приходится его равномерно распределять по всему зазору, образовывая сварной шов. Именно в это время присадочный элемент там будет только мешать. Но на это уходят доли секунды, так что пруток не успевает остыть.
  • Сварка неплавящимся электродом в аргоне должна проводиться непрерывно. Насколько это возможно. Если по каким-то причинам процесс был на время приостановлен, новый шов надо накладывать на край старого, уже остывшего.
  • Долго держать пламя горелки на одном месте не допускается. В процессе сильного нагрева чугуна из него начинает испаряться углерод, что приводит к отбеливанию металла. Он становится прочным и твердым, то есть, снижаются его сварные характеристики.
  • Лучше всего, если сварку чугуна в аргонном защитном слое проводить в нижнем положении. Таким образом, расплавленный металл не будет вытекать из сварной ванны под действием своего веса и под действием давления самого защитного газа.
  • Если свариваются две большие и толстые чугунные заготовки, то зазор между ними будет достаточно большим. Поэтому наплавку производят в несколько слоев. При этом концом присадочного прутка необходимо периодически помешивать содержимое сварочной ванны, чтобы внутри расплавленного металла не образовались поры. Именно таким способом удаляются растворенные в металле газы.

Как видите, сварить чугун с помощью аргонодуговой технологии TIG не очень сложно. Специалисты считают, что именно таким способом соединение чугунных деталей будет самым качественным. Но чтобы качество на самом деле было высоким, нужно обязательно, чтобы чугун после сварки остывал медленно (естественным путем).

Сварка чугунных изделий аргоном

Тот, кто пытался варить чугун, наверняка заметил, как сложно добиться высокого качества шва. Надежное соединение позволяют получить лишь несколько способов. Один из них — сварка чугуна аргоном. Чем она лучше других методов? Какие этапы включает процесс? Нужно ли готовить поверхность? Чего делать не стоит? Ответы на эти вопросы вы узнаете из данного материала.

Читать еще:  Химическое оксидирование стали в домашних условиях

Особенности чугуна

Рассматриваемый материал является сплавом железа с повышенным содержанием углерода в составе. Если, к примеру, у кованой или закаленной стали этот показатель составляет 0,3-0,5 %, то у чугуна он в десять раз больше (от 2 до 6%). Однако во внимание стоит принять ряд других особенностей материала. Среди них:

  • высокая скорость охлаждения, приводящая к появлению слоя «белого» чугуна, который не поддается какой-либо обработке;
  • образование пор в процессе сварки за счет выгорания углерода и образования смеси СО;
  • низкая пластичность материала — верная предпосылка к появлению трещин.

Увы, недостатки материала зачастую перекрывают все его достоинства, вызывая головную боль у сварщиков. При термообработке общеизвестными методами (ручная сварка и т. д.) и последующем застывании шва его хрупкость приводит к нарушению целостности заготовок. К тому же, чугун выступает трудносвариваемым металлом, поэтому альтернативный метод создания соединений просто необходим. Здесь то на помощь приходит дуговая сварка в среде защитного газа — аргона.

Подготовительный этап

Зону сварки материала необходимо подготавливать тщательнее, чем сталь. Категорически запрещено взаимодействие поверхности с маслом, поскольку оно внедрится глубоко и вероятность вывести его обратно снизится до нуля.

При наличии трещин они засверливаются по краям и расширяются на достаточную для проварки глубину. Участок, где будет произведена сварка чугуна аргоном, освобождается от окалины при помощи углошлифовальной машинки (болгарки), наждачной бумаги с крупным зерном или металлической щетки. Если все же присутствуют масляные пятна, их стоит вывести растворителем, либо воспользоваться пламенем горелки.

Последовательность действий

Сварка чугунных изделий аргоном — популярный способ, позволяющий свести риск растрескивания деталей после соединения. Работа выполняется при помощи вольфрамового электрода, что позволяет минимизировать количество шлаков в процессе. Аргоновая сварка чугуна особо востребована в авторемонте при обработке деталей, состоящих из рассматриваемого материала.

Помимо неплавящегося электрода из вольфрама, используются присадочные прутки из никеля. Реже их меняют на бронзовые, либо алюминиевые, обычно из-за низкой стоимости последних. Если же полученная при сварке деталь будет подвергаться термическому воздействию, использование бронзы или алюминия категорически запрещается!

Обязательные требования к процессу:

  • предварительная очистка поверхности;
  • прогревание заготовок для снижения риска появления трещин;
  • малые величины силы тока;
  • шов наносится короткими участками;
  • каждый шов простукивается молотком для снятия остаточных напряжений;
  • по окончании сварочного процесса полученная деталь остывает в естественных условиях, медленно и постепенно.

Присадочные материалы имеют длину 60-70 см и диаметр 6-15 мм. Почему сварка чугуна аргоном считается лучшим способом для обработки материала? Причина очевидна — газ защищает сварочную ванну от проникновения воздуха и шлак внутри нее не образуется (вопреки склонности чугуна к данному процессу).

Когда все необходимое подготовлено, приступают к работе. Далее — коротко о последовательности действий:

  • пользователь включает аппарат;
  • выполняется подача присадочного материала на поверхность (участок сварки) под углом 20-30 градусов;
  • расстояние между соплом горелки и свариваемой деталью должно составлять от 3 до 10 мм;
  • выполняют несколько коротких швов вместо одного длинного и непрерывного;
  • каждый новый шов простукивается молотком;
  • после формирования шва дают остыть детали в естественных условиях;
  • при необходимости удаляют налет (брызги сварочные) и обрабатывают соединение наждачной бумагой, УШМ, щеткой из металла.

Вольфрам обладает очень высокой температурой плавления, поэтому ему не грозит оплавление или длительное пребывание при экстремальных температурах.

Полезные советы

Даже точное следование приведенному выше плану не гарантирует, что вы получите ожидаемый эффект. Далее — несколько рекомендаций от опытных сварщиков:

  • при обработке материала в домашних условиях допускается любой способ предварительного нагрева детали;
  • максимальная длина коротких швов не должна превышать 30 мм;
  • удары молотком с целью снятия напряжений должны выполняться мягко и аккуратно, во избежание растрескивания детали.

Высокое качество получаемого соединения — основная причина популярности сварки аргоном чугунных изделий. При должном опыте процесс протекает быстро, а при покупке никелевых присадочных прутков вместо бронзовых или алюминиевых — качественно. Сложности, связанные с физическими и химическими характеристиками чугуна, сходят на нет, когда сварка производится в аргоновой среде. Однако и это достижимо лишь при выполнении ряда условий.

Мы упустили какие-то нюансы при сварке чугуна? В комментариях к статье вы можете поделиться своим мнением по данной теме.

Технология сварки чугуна аргоном своими руками

Выражение «чугун — хлеб промышленности», впервые прозвучало в первой половине XX века. Прошло почти сто лет, появились новые его сорта, повысилось качество обработки.

И, кроме того, был получен положительный ответ на вопрос: можно ли варить чугун электросваркой, а главное, как это делать на практике.

Долгое время получение надежного сварного соединения чугунных деталей, по трудоемкости соперничало с изготовлением новых. Сегодня процессы хоть и остались непростыми, но стали доступным даже для домашних мастеров.

Особенности

Основу чугуна, как и стали составляет железо, но углеродом оно насыщено в десятки раз сильнее. Содержание этого элемента составляет от 2,14 до 6,7%. Различают два вида чугуна:

  • белый или «передельный», в котором углерод присутствует в виде цементита (карбид железа или Fe3C);
  • серый.

Второй и есть тот самый «хлеб», который используется для изготовления деталей и конструкций. Углерод в нем содержится в виде кристаллов графита.

Что касается белого, он служит сырьем для получения стали, изготовления ковких и высокопрочных сортов серого чугуна.

Для сварки чугунных деталей сегодня используют десятки технологий, одна из которых — это сварка чугуна аргоном, вернее — в аргоновой среде.

Читать еще:  Изготовление штампов для холодной штамповки металла

Характеристики свариваемости

Сложности сварки чугунных изделий вызваны особенностями его поведения при высоких температурах.

При нагреве металл начинает плавиться уже при 1150ºС. При этом его высокая текучесть оказывает сварщику плохую услугу. Металл плохо удерживается в сварочной «ванне», вытекая из шва.

Выгорание углерода, обильное газообразование в сварочной ванне вызывает образование пор и трещин.

Образование тугоплавких окислов за счет наличия кремния, приводит к частичному непровару.

При быстром охлаждении детали, углерод переходит в связанное состояние, образуя цементит. То есть чугун зоны сварки переходит из серого в белый — хрупкий и одновременно твердый.

Неравномерный нагрев и охлаждение, наличие отбеленных зон создает зоны напряжения, приводящие к появлению трещин.

Перечисленное выше относит чугун к трудно свариваемым металлам. Можно ли сварить чугун, с образованием надежного шва, зависит от того какая технология используется.

Особенности технологии

Аргоновую среду используют при любом из видов сварки чугуна, а именно:

  • горячей, с предварительным нагревом заготовок до 600-650ºС и последующим постепенным охлаждением (иногда до 6 суток)
  • полугорячей, когда детали нагревают лишь до 300-350ºС;
  • холодной, выполняемой без нагрева, с естественным охлаждением. Устранить кислород из зоны сварки на все сто процентов невозможно. Так в сварочной ванне всегда присутствует некоторое количество закиси железа (FeO). Реагируя с углеродом, она создает угарный газ (окись углерода CO) , образующий поры, поскольку не растворяется в металле.

Тем не менее, наличие инертной среды на порядок снижает объем и скорость протекания окислительных процессов, поскольку устраняет присутствие атмосферного кислорода. Кроме того, отсутствие воздушного азота исключает возникновение азотистых соединений.

Все перечисленное позволяет получить даже при холодном способе соединение по прочности, мало уступающее основному металлу.

Что касается горячего и полугорячего способа, наличие аргонового компонента упрощает соединение и выполнить сварку различных по составу металлов. Причем, как сварить чугун и сталь (к примеру), так и ускорить процесс сварки чугуна.

При этом используют как обычные аппараты для дуговой сварки. Так и полуавтоматические устройства.

Подготовительный этап

В первую очередь, до начала работы выполняют подготовку самих заготовок. Свариваемые края очищают от грязи, ржавчины, шлаковых корок. Чем лучше это сделано, тем меньше в зоне сварки окажется веществ газообразующих, содержащих вредные добавки.

Острые грани скругляют, снимая фаску заточным диском «болгарки». Если выполняется заваривание трещины, ее предварительно прорезают на всю глубину. При этом поверхность очищается, одновременно сглаживаясь.

Наилучший эффект дает использование нижнего шва. Поэтому, если необходимо обваривание с нескольких сторон подготавливают соответствующие струбцины. Их задача — удерживать детали вместе на протяжении всего процесса. Делать возможным их поворот, не создавая нагрузки на незавершенный стык.

Для предотвращения вытекания расплавленного чугуна из сварочной ванны, с помощью графитовых пластин устраивают обечайки.

Кроме перечисленных мероприятий, готовят оборудование, вспомогательные инструменты. Подбирают сварочные прутки, проволоку, необходимые присадки для чугуна и аргонной сварки и т.д.

Последовательность действий

Методика соединения чугунных деталей зависит от их размеров, веса, а также формы. Иногда приходится использовать систему шпилек, многослойную сварку и т.д. Тем не менее, общая последовательность ведения работ приблизительно одинакова.

Закрепляем подготовленные к сварке элементы с помощью струбцин, либо иным способом.

Зажигаем дугу, включаем подачу аргона. Вводим присадочный пруток под углом 25-30 градусов (если автоматическая подача проволоки не используется).

Выполняем сварку отдельными участками по 2,5-3 см. Пока шов не остыл, молотком со скругленным бойком производим его проковку. Удары наносим точно, не особо сильно. Сигналом готовности служит «отбой» шва: он перестает подаваться, а звук удара становится звонче.

Выполнив один проход, немедленно приступаем к заполнению промежутков, затем (при необходимости) к следующему слою наплавки. Работы ведут непрерывно, пока стык не окажется заварен полностью.

Сварка чугуна полуавтоматом ведется по схожему алгоритму. Отличие — отсутствие присадочного прутка, поскольку его заменяет специальная проволока. Разумеется, баллон с углекислым газом заменяет емкость с аргоном.

При работе с использованием аргона штыревые плавкие электроды не используются. Основным материалом является присадка, оформленная как пруток или проволока.

Состав присадочных прутков выбирают в зависимости от необходимого качества шва. Для получения более пластичного стыка используют сплавы с никелем. Твердый шов получают, применяя медь.

Получить шов средней твердости (обычно, наиболее востребованный) возможно с использованием так называемого монель-металла. Это сочетание никеля и меди, в пропорциях приблизительно 60:40.

Сварочная проволока по чугуну представляет собой тонкую трубку из металла присадки, с флюсом внутри. Подбирают ее так же применительно к технологии. Для холодной сварки применяют тип ППЧ-1, полугорячей ППЧ-2, и ППЧ-3 используя горячую.

Кроме специальных марок, при аргоновой сварке используют нихромовую проволоку, омедненную стальную и некоторые другие.

Особенности в домашних условиях

Оборудование для аргоновой сварки сейчас не является чем-то из ряда вон выходящим. Некогда запредельные цены на TIG устройства сегодня свелись к вполне доступным для рядового мастера.

Как правило домашние мастера не используют аргоновую сварку для изготовления серийных изделий, крупных конструкций. Чаще этим способом ремонтируют элементы двигателей, коробок передач. Реже — чугунной запорной фурнитуры, деталей эл. двигателей.

Проверенное сочетание при этом — нагрев газовой горелкой до температуры порядка 350 градусов, с последующей обваркой инвертором.

Подробной инструкции для такой «штучной» сварки нет и быть не может. Ответ на большинство вопросов, возникающих в процессе, дает только практика.

Как варить чугун аргоном?

Специалисты всегда говорят о том, что сваркой чугуна аргоном всегда должен заниматься только опытный человек, так как она не является простой задачей, даже учитывая весь технологический прогресс. Сам чугун в большей мере используется в машиностроительной сфере благодаря своим особым свойствам.

Читать еще:  Резка зеркала в домашних условиях

Он имеет большой по сравнению с другими металлами показатель углерода в своем составе, а именно 2–6 %. Для сварки чугуна применяется именно аргон, потому что это один из самых надёжных способов добиться высокого качества соединения деталей.

Характеристики свариваемости чугуна


Чугун не самый благоприятный материал для сварки, поэтому принято применять дополнительные технологии. К важным свойствам металла относятся:

  1. Отсутствие пластичности. Это говорит о том, что в процессе работы может происходить перенапряжение отдельных участков деталей, в особенности в месте соединения. Поэтому иногда могут образовываться повреждения в виде трещин, но они проявят себя только через несколько часов после проведения сварочных работ.
  2. Быстро остывает. Эта особенность влечёт за собой так называемый эффект «отбеливания». Это означает, что на поверхности будет образовываться белый слой металла, который не является благоприятным для дальнейшей обработки.
  3. Хрупкость. Одно из свойств, создающее очень много проблем при сварке отдельных участков.
  4. Требуемое количество углерода снижается под воздействием высоких температур. Во время работы углерод начинает выгорать, из-за чего проявляются поры как внутри шва, так и снаружи.

Особенности сварки чугуна аргоном

Применение аргона для сварки чугуна всегда позволяет приблизить качество шва к прочности основного материала. Но добиться такого результата можно только при соблюдении особых правил. Одно из них — это постепенный прогрев зоны стыковки и в дальнейшем её охлаждение. Для чего это делается?

Прогрев обеспечит изменение структуры металла, после чего на свариваемой поверхности будет выделяться графит, что увеличит скромные пластичные свойства чугуна. Чтобы исключить попадание инородных металлов в место сварки, принято использовать графитовые прутки или электроды. Иногда также может использоваться порошковая проволока или специальные чугунные пластины.

В промышленности сварщикам чаще всего приходится варить чугун с помощью холодной сварки. Это можно сделать множеством способов, но самую большую популярность получили всего 3 из них:

  • использование электродов из цветного металла;
  • применение электродов малого диаметра, которые в своем составе имеют минимальный процент углерода;
  • использование стального стержня.

Холодный метод сварки позволяет удешевить производство и сэкономить рабочее время. Это также исключает необходимость предварительного нагрева места стыка и затем его охлаждение, что требует вовлечения в процесс дополнительного оборудования и материалов.

Сваривать чугун с помощью аргона рекомендуется на низком сварочном токе, это убережет элементы, находящиеся в сварочной ванне, от смешивания.

Сварка чугуна аргоном в бытовых условиях

Чтобы удачно справиться с чугунными деталями у себя дома, стоит придерживаться нескольких несложных правил:

  1. Перед тем как начать сваривать конструкцию, нужно тщательно очистить соединяемую поверхность от любого мусора.
  2. Сварку нежелательно начинать, если конструкция не была до этого прогрета. Для нагрева можно использовать любые подручные средства, генерирующие тепло.
  3. Всегда нужно использовать небольшой показатель тока.
  4. Соединение проводят поэтапно, небольшими отрезками в 2,5 см.
  5. По окончании работ деталь должна остыть постепенно.

Случается, что даже при соблюдении всех правил в металле может сохраниться остаточное напряжение, и оно может пагубно повлиять на долговечность шва. Чтобы избавиться от него, стоит взять небольшой молоток и с умеренной силой простучать им по всей длине соединения.

Заключение

Сварку чугуна можно производить только при наличии специальных знаний. Только опытный сварщик знает обо всех тонкостях, которые помогут добиться качественного соединения. Что касается неопытного человека, то для начала стоит подкопить навыков в этой области и потренироваться на более простых способах стыковки, иначе проделанная работа станет бесполезной.

Сварка чугуна ТИГ-ом часть 1

aktuh 01 Ноя 2011

tig 01 Ноя 2011

  • 3

ARGONIUS 01 Ноя 2011

Да, согласен если позволяют возможности монель-металл или чистый никель. А я по бедности или нержавеечную проволоку от полуавтомата с медной жилой очень плотно скручиваю, либо просто нержавеечным прутком ER 308 LSi. Думаю без подогрева, очень медленного остужания(минвата, сухой песок) ничего хорошего у вас не получится. Да, и советовал бы вам заглянуть сюда:
http://www.chipmaker. __fromsearch__1

PS: «болел» я в одно время аргонной сваркой чугуна, и сейчас по необходимости иногда занимаюсь. но в итоге разочаровался. Чувствую-нужно осваивать ММА и газопламенную наплавку. Это куда как качественнее и серьёзнее.

swamp 01 Ноя 2011

  • 1

bulweld 01 Ноя 2011

tig 02 Ноя 2011

bulweld 02 Ноя 2011

http://websvarka.ru/talk/index.php?showtopic=166&st=0
Пост №16
Сварка чугуна, присадка медь.

Очень хорошая сварка получили на водяной насос !
А что именно вы использовали в качестве присадки меди, медно-фосфорным припоем ,серебряный припой или или что-то еще?

tig 02 Ноя 2011

aktuh 02 Ноя 2011

ARGONIUS 03 Ноя 2011

будем пробывать и набивать руку

а также изводить от переточек вольфрам, и отскребать от нагара и брызг керамические сопла.
ничего плохого про ТИГ- сварку чугуна сказать не могу. А хорошего ещё меньше. Удачи в начинаниях, в принципе за отсутствием электродов по чугуну или аппаратуры для ГПН, можно и ТИГом.

copich 07 Ноя 2011

  • 1

tig 07 Ноя 2011

Ведь действительно в процессе и бырзги и брызги

Не сразу разобрался в чем причина, случайно прочитал в каком то «букваре».
Чугун льют в песчаную форму, там не только песок-глина, канифоль и еще много других компонентов. Так вот все проблемы от того что все эти компоненты сильно газят от нагрева. И часть газов растворяются в жидком чугуне. При сварке эти газы освобождаются и «получи фашист гранату»-брызги, поры и прочие неприятности. Загазованность чугуна не очень глубокая, по моим прикидкам максимум 0.5 мм. Поэтому шлифмашинка в помощь перед сваркой, там где не подлезть сильно выручает сверловка и прямая шлифмашинка с абразивом не стержне.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector