Сварить чугун сложно, но возможно. Сварка чугуна электродом в домашних условиях чем-то похожа на подбрасывание монеты. Одна попытка может дать отличный результат и усыпить бдительность, другая — закончиться из рук вон плохо. Почему так происходит? Всё дело в том, что не только различные виды чугуна свариваются по-разному, но даже детали из одинакового материала могут быть непредсказуемы. История эксплуатации отливки, среда, в которой она пребывала — всё имеет значение.
Любительское исполнение работы может сэкономить время и деньги, но если речь идёт о критически важных вещах, то мудрым решением будет поручить дело специалистам с профессиональными сварочной установкой.
Для работ с чугуном важно знать правильный алгоритм, необходимый для получения качественного результата. До начала самих работ нужно:
- определить сплав;
- очистить деталь;
- обеспечить необходимый предварительный нагрев.
Определение сплава
Чугун — это сплав железа с углеродом, высокое содержание последнего (обычно 2—4%) придаёт материалу характерную твёрдость. Однако твёрдость эта достигается за счёт пластичности. Она значительно ниже, чем у сталей или кованого железа. Циклы нагрева и охлаждения во время сварки вызывают расширения и сжатия отливки, создавая напряжения в металле. Чугуны не растягиваются и не деформируются под нагрузкой, а трескаются, что делает их чрезвычайно трудносвариваемыми материалами. Эта их свойство может быть купировано путём добавление в сплав различных примесей.
Чугуны разнятся по свариваемости.
- Серый. Наиболее распространён в промышленности. По структуре похож на железную губку, поры которой заполнены графитом. Он сравнительно пластичен и лучше сваривается. Тем не менее он представляет собой проблему даже у опытных сварщиков: графитовые хлопья в составе серого чугуна могут попасть в сварочную ванну и сделать шов хрупким.
- Белый содержит углерод в виде цементита, без присутствия чистого графита. Цементит — очень твёрдая и хрупкая кристаллическая структура. Белый чугун считается несвариваемым.
Очистка деталей
Среда, в которой пребывала отливка, влияет на свариваемость не меньше марки сплава из-за впитывающих свойств чугуна. Например, выхлопные коллекторы, подвергавшиеся много лет воздействиям продуктов сгорания под нагревом, будет очень трудно сварить. Вне зависимости от марки сплава и происхождения нужно полностью очистить отливку в области сварного шва — удалить краску, жир, масло, окалину. Полезным будет осторожно и медленно нагревать место сварки в течение непродолжительного времени, чтобы выпарить летучие примеси из обрабатываемой зоны.
Предварительный нагрев
Все чугуны подвержены растрескиванию под напряжением. Регулирование температуры — единственный способ предотвратить трещины. Создание сварного шва, с точки зрения тепловых процессов, состоит из трёх шагов:
- предварительного нагрева;
- ввод тепла;
- медленного охлаждения.
Основная задача теплового контроля — управление расширением. Напряжений в металле не возникает, когда весь объект нагревается или расширяется одновременно и с одинаковой скоростью. Риск появления трещин велик в случае, если тепло локализовано в небольшой околошовной зоне. Предварительный нагрев снижает тепловой градиент между телом отливки и местом сварки. В теории более высокотемпературные методы сварки требуют повышения температур предварительного нагрева. Если последний нет возможности обеспечить, лучшей стратегией будет минимизация теплового ввода — применять методы сварки при низкой температуре легкоплавящимися электродами.
Скорость охлаждения — ещё один фактор, оказывающий непосредственное влияние на возникновение напряжений в сварной зоне. Быстрое охлаждение за счёт сокращения остывающей зоны порождает хрупкие, легко трескающиеся швы.
Электросварка
Электродуговая сварка в качестве расходного материала предполагает электрод, покрытый флюсом. Есть несколько видов электродов, пригодных для такого вида работ: на основе чугуна, легированной стали, из медных и никелевых сплавов. После механической обработки будущей сварной зоны (торцевания, сверления отверстий в местах окончания трещин, соединения деталей крепежом) следует выбрать такую последовательность сварных проходов, чтобы обеспечить равномерный и минимальный нагрев всей детали. Перед каждым следующим проходом шву нужно дать остыть. Во время ожидания охлаждения можно его обстучать — это уменьшает напряжения в металле.
Поскольку применяемые электроды прочнее обрабатываемого чугуна, нет никакой необходимости делать особенно толстые швы. Последнее также помогает уберечь место сварки от тепловых деформаций. Следует избегать резких охлаждений, пользоваться для этого водой допускается только с большой осторожностью и в исключительных случаях.
Для описанных выше работ актуальны все требования к технике безопасности проведения сварочных работ и правила безопасной эксплуатации электрического оборудования.
