Сварка чугуна аргоном: как избежать ошибок

Как происходит сварка чугуна аргоном? Какие присадки для аргонной сварки используются? В чем заключается технология аргонодуговой сварки, ее виды?

Особенности материала

В составе чугуна содержатся железо, углерод в количестве не менее 2,14% и примеси. Материал имеет высокую твердость, но низкую ковкость и пластичность, из-за чего он является хрупким. Среди дополнительных веществ выделяют:

  • кремний;
  • марганец;
  • сера;
  • фосфор;
  • дополнительный присадки.

В качестве металлов для легирования используют вещества:

  • хром;
  • никель;
  • ванадий;
  • алюминий.

Металл имеет плотность при нормальных условиях 7200 кг/м3, его применяют в литейной промышленности при изготовлении станин для станков, а также крупных деталей. Плавление чугуна происходит при температуре 1200°С, при этом углерод в составе не успевает проникнуть в глубину материала, а располагается в основном на поверхности. Такой эффект делает металл хрупким.

Виды чугуна

Материал классифицируют на следующие типы:

  1. Белый чугун. В данном виде углерод имеет состояние цементита, при этом на срезе наблюдается белый оттенок и блеск характерный для металлов. Чугунное литье такого типа является износостойким, жаростойким и защищенным от коррозии. Применяется для переплавки в сталь.
  2. Серый чугун содержит углерод в виде пластинчатого графита. На срезе имеет серый оттенок, без явного блеска. Применяется при изготовлении деталей с нагрузками на сжатие.
  3. Ковкий чугун представляет собой белый тип после термической обработки, в результате чего графит в составе принимает форму хлопьев. Данные условия делают материал пластичным и вязким. Применяется при изготовлении деталей сложных конфигураций.
  4. Высокопрочный тип содержит углерод в сферической форме, при этом металлическая основа не подвергается разрыву в структуре. Применяется в машиностроении для изготовления ответственных деталей высокой прочности.

Свариваемость чугуна и другие свойства

При соединении частей чугуна при помощи сварки возникают некоторые трудности, связанные с его характеристиками. При достижении критической температуры может произойти течение металла, в результате чего он вытекает из места шва. Сгорание графита и газообразование приводит к появлению трещин в металле, а также к некачественному шву с порами. Такие явления делают чугун трудно свариваемым материалом.

Особенности сварки чугуна аргоном

Существует несколько способов сварки чугуна аргоном, и все они связаны с определенными трудностями, которые обусловлены свойствами этого материала.

 Особенности сварки чугуна аргоном

Различные методы соединения металлов позволяют сваривать аргоном чугун с некоторыми разновидностями стали и с другими деталями из чугуна. При этом необходимо учитывать ряд особенностей этого материала и сварочного процесса:

  • Перекалка. Сварка чугуна аргоном может стать причиной перекалки околошовной зоны, поскольку чугун плавится при низкой температуре и под воздействием сварочной дуги может перекалиться. В результате вы получите трещины на поверхности. В дальнейшем это место очень сложно обработать и отшлифовать. Трещины станут причиной повышения хрупкости всего изделия. Защита от перекалки чугуна необходима. Подогрев и постепенное остывание заготовки помогают избежать данных проблем.
  • Поры. Сварочные работы аргоном по чугуну становятся причиной выделения большого количества углерода. Это трудно заметить в процессе горения дуги, но во время кристаллизации сварочной ванны углерод вытесняется кислородом. В результате он выступает на поверхность, образуя поры. Чтобы защитить обрабатываемый участок чугуна от воздействия окружающей атмосферы, можно применять порошок-флюс. Кроме этого, в сварочный материал добавляют другие элементы, препятствующие выходу углерода. С помощью них можно сделать более прочную и вязкую сварочную ванну.
  • Текучесть. Это свойство особенно заметно при работе с тонкими пластинами чугуна. Вследствие высокой текучести материала появляются прожиги, металл может выходить с другой стороны. Для защиты от прожига можно использовать специальные графитовые прокладки. Выполняя на них сварочные действия, сварной шов формируется на подкладке и не продавливается. В результате сохраняется целостность конструкции, которая поддерживается в месте сварки аргоном и не распадается.

Читайте также: Трехмерная лазерная обработка: особенности технологии и ее преимущества

Сварка чугуна аргоном проходит по специальной технологии, предусматривающей подготовку металла для последующей обработки. Подготовка состоит из следующих этапов:

  • Распил трещин. Многие трещины в чугуне проникают достаточно глубоко. Выполняя сварочные работы аргоном по трещине на заготовке толщиной свыше 4 мм, вы просто заплавите верхнюю часть трещины, а внутри расколотая структура сохранится. В результате сопротивление на излом будет небольшое. Для более эффективной обработки подобных проблемных мест необходимо выполнять распил трещин тонким диском болгарки. Глубина запила зависит от толщины детали.
  • Просверливание краев. Иногда край трещины просто не увидеть визуально. В связи с этим желательно просверлить отверстия по краю трещины, не доходя 5 миллиметров до конца разлома. Такие предварительные действия позволяют при выполнении сварочных работ аргоном более эффективно заполнять металлом пространство, что препятствует последующему расколу.
  • Разделка кромок. Сварка чугуна аргоном часто сопряжена с перекалкой места соединения. В результате сварной шов становится хрупким. Чтобы этого не произошло, необходимо равномерно прогревать шов по длине, добавляя присадочный металл в место соединения. Грамотная разделка кромок позволит выполнить данную работу более качественно. Чтобы максимально заполнить металлом место соприкосновения толстых пластин во время сварки аргоном, необходимо предварительно сделать скосы кромки под 45°, притупив их у основания на 3-4 мм. Такой участок будет отличаться высокой устойчивостью к излому.
  • Подформовка. При сваривании аргоном тонких пластин чугуна может возникать протечка жидкого металла. Чтобы поддержать нагретый участок и предотвратить его деформацию, необходимо пользоваться подкладками из графита.

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.

Область применения

Метод используют для соединения сталей, содержащих легированные элементы, и цветных металлов, включая предельно тонкие, оцинкованные или гальванизированные. Также технологию аргонодуговой сварки применяют в тех областях, где решающее значение имеют стойкость и долговечность сварочных швов, когда при этом они должны выглядеть эстетично.

Таким способом изготавливают узлы и ключевые компоненты в автомобиле- и ракетостроении, рамы транспортных средств, преднапряженные конструкции. Метод незаменим при работе с алюминиевыми заготовками.

Необходимое оборудование и инструменты

Для работы готовят:

  • ручной или полуавтоматический аппарат с горелкой;
  • баллон с защитным газом (Ar, He);
  • припой никелевый, вольфрамовый, из других металлов;
  • присадочные материалы;
  • молоток.

Полуавтоматический аппарат

Последний предмет необходим для сбивания застывшего шлака с места наложения шва.

Сварка чугуна аргоном

Для того чтобы варить чугун в домашней мастерской необходимо соблюдать некоторые правила и требования, которые помогут избежать трещин и других дефектов.

Подготовительный этап

Перед тем как перейти к соединению частей материала при помощи сварки необходимо выполнить подготовку:

  1. Осмотр внешнего вида на явные дефекты (трещины и поры).
  2. Место сварки обрабатывают при помощи шлифовальной машинки, при этом края закругляют.
  3. Очищают место соединения от мусора и стружки.

Выбор способа

Наиболее распространенным считается способ соединения при помощи присадочных материалов. Сварку аргонодуговым аппаратом осуществляют в любом положении. Применение проволоки низкого качества позволит снизить затраты на сварку, тем самым можно выполнять манипуляции при помощи аппаратов для дома и дачи.

Вольфрамовый электрод применяют для сварки толстостенных деталей. Данная технология позволяет создание качественного шва при добавлении специальных флюсов.

Необходимый материал и оборудование

Сварочный припой выбирают в зависимости от разновидности чугуна и вида сварки. В качестве электрода применяется вольфрам, при сварке с высокой температурой используют никелевый припой. Присадки подбираются в зависимости от типа варки:

  • горячая сварка полуавтоматом требует применения марок А и Б;
  • при автоматической варке используется проволока на основе кремния, является порошковой;
  • в результате предварительного разогрева деталей в месте соединения до температуры 350°С подходит марка ПП-АНЧ-2;
  • для высокопрочных типов используют ПП-АНЧ-5, при этом сила тока при сварке должна иметь значение до 500 А.

Для выполнения операции сварки аргоном применяют аргонодуговой сварочный аппарат. В нем применяется двойная технология газовая и электрическая. С его помощью получают соединения высокого качества. Различают автоматические и полуавтоматические модели.

Аргонодуговое оборудование для сваркиАргонодуговые сварочные аппараты

Режимы

Для аргонной сварки установлены следующие параметры:

  • заготовка до 10 мм, сила тока до 350 А;
  • толщина до 20 мм, сила тока до 400 А;
  • толщина от 30мм и выше, сила тока до 600 А.

Последовательность действий

Для того чтобы сварочный шов имел высокое качество без дефектов и трещин необходимо выполнять следующие действия:

  • подготавливаются чугунные заготовки;
  • настройка режима сварки;
  • в правой руке следует держать горелку, в левой — присадочную проволоку;
  • на рукояти находится включатель подачи газа, его нагнетают за 20 секунд до сварки;
  • между электродом и швом необходимо выдерживать 2 мм;
  • включают аппарат, при этом на электрод подается напряжение и между ним и чугуном возникает дуга;
  • в место сварки подаю газ;
  • присадочная проволока плавится и заполняет пустоту между заготовками;
  • не рекомендуется прикасаться вольфрамом к чугуну при сварке.

При соблюдении требований безопасности сварщик получит качественный шов, который в процессе эксплуатации детали из чугуна не покроется трещинами и порами.

Последовательность действий

Сварка чугунных изделий аргоном — популярный способ, позволяющий свести риск растрескивания деталей после соединения. Принцип сварки чугуна аргономРабота 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.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

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.

Марки электродов для сварки

Маркировка электродов по чугуну включает в себя следующие самые распространенные варианты: МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЧ-2, ОЗЖН. Существуют и другие обозначения, например, т590. Эта марка электрода по чугуну также способна обеспечить качественное соединение.

Электроды для сварки чугуна выбираются в зависимости от решаемой задачи. Например, уже упоминалось о том, что соединение со сталью лучше осуществлять с помощью ЦЧ-4.

Стоит отметить, что не только сварочные электроды для чугуна дают наилучший результат. Приемлемого качества можно добиться и с использованием УОНИ-13/55.

Тем не менее сварка чугуна инвертором данными стержнями требует определённой осторожности, так как чрезмерный нагрев может привести к формированию трещин в области термического воздействия.

Где применяется

Ранее этот сплав широко применялся для производства канализационных и водопроводных труб, арочных конструкций (в том числе несущих), декоративных элементов и т.д. Несмотря на то, что сейчас предпочтение отдается современным строительным материалам, чугун по-прежнему незаменим в сферах строительства и промышленности. Из него изготавливают плиты для фундамента, колонны, канализационные трубы большого диаметра, люки, ограждения, тормозные колодки, детали для машин. Некоторые предметы быта (сковороды, горшки и т.д.) также производятся из железно-углеродного сплава. Часто отливаются чугунные скульптуры и памятники.

скульптура из чугуна

Соединение чугуна со сталью

Сварка чугуна со сталью осложнена тем, что эти металлы имеют разное процентное содержание углерода. Кроме того, если гранулы углерода крупные, то речь не может идти о надежном шовном соединении.

Стали с чугуном могут быть соединены при помощи как холодной, так и полугорячей, и горячей технологии. Для соединения железно-углеродного сплава с обычной сталью или с нержавейкой нужно использовать постоянный ток (полярность – обратная). Переменным током следует воспользоваться только при напряжении холостого хода, превышающем 54 вольта. Сначала нужно обрабатывать изделие из чугуна, затем – из стали. Если соединение чугуна и стали должно иметь толстый шов, то он варится слоями. Каждый из них необходимо уплотнить, используя молоток.

В случае, когда нержавейка присоединяется при помощи горячего или полугорячего способа, зону наплавки стоит охлаждать. Обратите внимание: при резком снижении температуры материал будет деформирован или начнет разрушаться. Поэтому температуру в зоне наплавки снижают медленно, а шов время от времени нагревают.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...