Чугунные сплавы в больших объемах используются для производства литых и кованых металлоизделий. Для реставрации деталей с высоким содержанием углерода обычные методы сварки малоэффективны. Только при использовании дуговой сварки чугуна в аргоне можно получить прочные соединения. Технология сваривания чугунных элементов в среде аргона была разработана с учетом особенностей сплава.
Сложности сваривания чугуна
Металл с высокой степью текучести легко прожигается электрической дугой. Подвижность расплавленного чугуна усложняет формирование шва, металл вытекает из ванны. Минимизировать этот недостаток удается прокладками из графита. Другая проблема сварки чугунных изделий – склонность к перегреву при термическом воздействии.
Неправильный выбор температурного режима может вызвать перекалку сплава в околошовной зоне. Низкоплавный чугун при перекаливании склонен к образованию околошовных трещин, которые сложно удалить шлифованием. С проблемой удается справиться предварительным нагревом заготовок перед аргонной сваркой и медленным охлаждением рабочей зоны. Температуру снижают постепенно, чтобы обеспечить прочность шва.
Обратите внимание!
Неравномерный нагрев и резкое охлаждение провоцирует хрупкость чугуна.
Пористость соединения – еще один возможный дефект сваривания чугуна. Это объясняется физико-химическими свойствами сплава. Активное газообразование приводит к пористости сварных швов. При нагреве углерод активно вытесняется кислородом. Для защиты ванны расплава применяется порошковый флюс. Он также вводится в состав наплавочной проволоки, используемой при работе с чугунными деталями или другими изделиями. Компоненты, формирующие шлаковую корку, препятствуют образованию пор. Флюс также снижает риск окисления кремния – это причина образования тугоплавких оксидов и непроваренных участков.
Какие бывают способы сварки
Горячая аргонная электродуговая сварка – способ термического соединения чугунных элементов, прогретых до +600–650°C. Метод в основном применяется в производственных условиях. Самостоятельно обеспечить нагрев чугуна до высокой температуры практически невозможно. Технология актуальна для наплавки, она помогает избежать образования трещин при реставрации изделий.
Разница температур основного изделия и шовного валика приводит к разломам металла, особенно, когда не устранены остаточные напряжения. При нагреве структура чугунного сплава упорядочивается, повышается пластичность. Также важно добиться равномерного охлаждения чугуна. Для этого применяются специальные камеры, экзотермические составы, замедляющие скорость остывания за счет изолирования поверхности. В бытовых условиях горячий металл после сварки засыпают толстым слоем песка или угля.
Полугорячая активно применяется в автомастерских, частных гаражах и домовладениях. Диапазон предварительного нагрева заготовок – от +300 до 450°C в зависимости от толщины свариваемого металла и выбранной присадки. Сущность полугорячего метода заключается в графитизации серого чугуна флюсовыми добавками для улучшения условий выделения графита при охлаждении. Допускается подогрев деталей открытым пламенем. Сварка ведется в нижнем положении короткими валиками. Полугорячий способ сварки не такой сложный, как горячий. При неравномерном овладении чугуна не исключено образование зон отбеливания и трещин.
Холодная сварка подразумевает соединение заготовок без предварительного нагрева. По технологии используется никель-стальная присадка небольшого диаметра. Качество шовных валиков при холодной сварке невысокое. Метод применяется эпизодически, когда нет специального оборудования и к качеству сварных соединений невысокие требования.
Выбор присадки и оборудования
Для аргонодуговой сварки чугуна используют полуавтоматы или автоматический сварочный аппарат. В качестве присадки используется сварочный пруток различных марок. От типа присадочной проволоки зависит качество шва. Пластичность шовного валика обеспечивает никель. Мель придает повышенную твердость. При использовании в качестве присадки одновременно двух легирующих металлов Ni и Cu, удается формировать шовные валики средней твердости.
Диаметр присадочных прутков должен быть соразмерен толщине свариваемых деталей, составляет до ½ размера заготовки. Проволока выпускается в виде металлической полой трубки, внутрь которой помещается порошковый флюс.
Марки присадки:
- ПП-АНЧ-1 — для декоративной реставрации отливок горячей сваркой, устраняются недоливы, раковины, пористость;
- ПП-АНЧ-2 — для заделки крупных дефектов с предварительным прогревом заготовок до +300°C;
- ПП-АНЧ-3 — для заварки горячих отливок, нагретых до температуры + 400…600°C;
- ХЧ и БЧ – проволока для получения износостойких швов.
Технология сварки
Популярность монтажа и реставрации чугунных изделий свариванием в среде аргона объясняется высоким качеством образуемых соединений и простотой применяемой технологии. При использовании присадки нужной марки в процессе сварки чугуна аргоном формируется ровный и прочный шов.
Подготовка кромок
Незначительные масляные пятна удаляют растворителем или выжигают органические соединения на пористой поверхности кромок воздействием пламени. От следов ржавчины и других загрязнений чугун очищают механически. Важно учитывать, что чугун имеет пористую структуру. Жировые следы могут располагаться глубоко.
Трещины предварительно рассверливают по краям, затем на всю глубину. Углубление для шва тщательно очищается от опилок и окалины, образуемой в процессе сверления. Для обработки используют шлифовальную машинку или наждачную бумагу.
Процесс сваривания
Для получения прочного шва важно придерживаться определенной последовательности действий.
Сначала осуществляется проверка рабочих поверхностей, от качества подготовки заготовок зависит однородность шовного валика.
Рабочий ток подбирается с учетом толщины заготовок:
- для деталей до 10 мм максимальный ампераж 350 А;
- для чугуна толщиной от 10 до 20 мм ручку настройки выставляют на отметке 400 А;
- заготовки свыше 2 см сваривают при 600 А.
Присадочный пруток размещают в рабочей зоне под углом 25–30°, в другой руке сварщика находится горелка полуавтомата.
В течение 20 секунд над рабочей зоной формируется облако защитного газа. Только после этой процедуры включают сварочное оборудование.
Оптимальное расстояние между заготовкой и электродом – 2 мм. Шов формируют участками длиной 2,5 – 3 см.
Остаточные напряжения устраняют проковкой шовного валика молотком после каждой проходки.
Готовый шов защищается металлической щеткой, устраняются брызги, окалина.
Полезные советы
Аргоновая сварка – процесс, требующий определенных навыков. Новичкам полезно прислушиваться к мнению экспертов:
- Чтобы обеспечить глубину проплава, электрод располагают на небольшом расстоянии от свариваемой заготовки. Формируется короткая дуга, уменьшается ширина шва.
- Чугунные заготовки рекомендуется прогревать. Для этих целей используют печи, паяльные лампы.
- Аргонодуговая сварка предусматривает плавную подачу присадки. Горелка должна двигаться только по оси шва.
- Когда осуществляется заделка кратера, рабочий ток понижают, чтобы исключить образование дефектов.
