Электроды по чугуну – виды и особенности сварочных стержней

1 Сложности при сварке изделий из чугуна

Под чугуном понимают сплав углерода и железа. В нем, как правило, также имеются некоторые (обычно несущественные) количества фосфора, марганца, кремния, серы. Кроме того, в интересующих нас сплавах присутствуют и легирующие компоненты (магний, ванадий, хром, алюминий, никель и иные). Марки чугуна без специальной термической обработки либо те, в которых нет указанных легирующих добавок, отличаются малой твердостью, прочностью, пластичностью в сочетании с повышенной хрупкостью.

Технологическая свариваемость чугуна находится на низком уровне, что обуславливается следующими факторами:

• Формирование тугоплавких оксидов в сварочной ванне (на ее поверхности), вызываемое окислением различных элементов (в частности кремния). Такие окислы способны стать причиной появления непроваренных участков.
• Охлаждение околошовной области и непосредственно сварного шва очень быстрыми темпами. Из-за данного явления на металле образуются высокотвердые зоны с выделениями цементита, которые специалисты называют отбеленными участками. Эти участки не позволяют впоследствии осуществлять эффективную механическую обработку чугунных конструкций.
• Трудности с формированием шва и с удержанием металла, расплавляющегося под действием высокой сварочной температуры, которые обусловлены тем, что чугун причисляется к жидкотекучим материалам.
• Реальный риск появления трещин в околошовной зоне и в самом шве при неравномерном охлаждении и прогреве металла.
• Вероятность (и немалая) образования пор в месте сварного соединения из-за активного выделения из сварочной жидкой ванны газов.

2 Способы и технология сварки чугуна электродами

Для сварки используются угольные либо покрытые виды электродов по чугуну.

Кроме того, соединение чугунных деталей может производиться аппаратами для газовой сварки, порошковой проволокой и некоторыми иными редко применяемыми методами.

Специалисты выделяют три ключевых технологических варианта процесса сваривания чугунных изделий:

• с получением цветных сплавов в металле сварочного шва;
• с получением низкоуглеродистой стали в металле шва;
• с получение непосредственно чугуна в металле шва.

По виду сварочные мероприятия делят также на три типа:

• без предварительного нагрева – холодная сварка;
• с подогревом свариваемых поверхностей до температуры около 450 градусов по Цельсию;
• с подогревом до температуры около 650 градусов.

Предварительный подогрев изделий применяется для предотвращения возникновения закаленных и отбеленных зон на металле и трещин в нем. Полугорячие и горячие методы незаменимы в случаях, когда необходимо получить чугун в металле сварного шва с такими характеристиками, которые практически идентичны параметрам основного металла заготовки. Холодные сварочные операции рекомендованы для ситуаций, не предусматривающих получение в металле шва чугуна.

Для электродуговой ручной сварки чугунных изделий по горячей технологии используют чугунные электроды (иногда – угольные). Такие стержни изготавливают из чугуна двух видов – "А" и "Б". При этом важно разобраться в вопросах того, как правильно варить чугун электродами в данной ситуации. Ничего сложно в этом мероприятии нет. Главное помнить – сварка по горячей методе выполняется на больших токах по непрерывной схеме вплоть до полного завершения заварки. Если требуется соединение больших по объему работ конструкций, сварка производится несколькими специалистами, которые сменяют друг друга, не прекращая ни на минуту операцию.

Когда используются угольные электроды для сварки чугуна (их сечение должно быть не более 20 и не менее 8 миллиметров), процесс ведется на прямом по полярности постоянном токе. Держатель стержня обязательно оснащается защитным щитком, который предохраняет от мощного теплового излучения руки сварщика.

Горячий способ соединения чугунных изделий при всех своих достоинствах имеет и некоторые недостатки, к коим относят:

• дороговизну и достаточно-таки высокую продолжительность процесса;
• повышенную трудоемкость операции, которая связана с трудностями обеспечения нагрева всей поверхности металла максимально равномерно, а также с потребностью в формовке сварочного места.

3 Электроды по чугуну – какими бывают?

Сварочные электроды для работы с чугунными деталями описываются и выбираются по используемому виду стержня. Он может быть сделан из следующих материалов:

• проволока из сталей легированного класса;
• сварочная стальная проволока;
• чугунные прутки;
• проволока из меди либо сплавов данного химического элемента.

Сварочные электроды из стали обязательно имеют покрытие, в котором в немалых количествах присутствует ферросилиций. Его наличие в покрытии дает возможность получить при сварке серый чугун. Стальные стержни обычно применяются при соединении несложных по форме деталей, которые планируется эксплуатировать в дальнейшем при малых нагрузках. Если сварочные работы с такими электродами производит опытный специалист, полученное соединение отличается превосходной плотностью, что позволяет осуществлять механическую обработку изделия.

Маркировка сварочных электродов для чугуна из стальной проволоки – Св-08А и Св-08. Также к данной категории сварочных стержней относят изделия:

• ЭМЧС. Стержень этих электродов сделан из проволоки (низкоуглеродистой), а специальное покрытие состоит из трех слоев – газообразующего и шлакоформирующего, легирующего, газозащитного. ЭМЧС позволяют не выполнять предварительный нагрев заготовок, они идеальны для сваривания деталей малой толщины (до 10 миллиметров и не более того).
• ЦЧ-4. Самые, пожалуй, распространенные электроды с особым покрытием из компонентов, вступающих очень интенсивно в соединение с углеродом. В процессе такой химической реакции формируются нерастворимые в железе карбиды.
• МНЧ-1. Электроды из монель-металла (от 60 до 70 процентов никеля и от 25 до 30 процентов меди) обеспечивают стойкость материала к формированию трещин, характеризуются качественной обрабатываемостью наплава. Наличие в стержнях из монель-металла никеля и меди способствует процессу графитизации, а также снижению растворимости в железе углерода (и это при том, что указанные элементы с углеродом никаких соединений не образовывают). Озвученные процессы гарантируют значительное снижение опасности отбеливания.
• Чугунные стержни. На них наносятся покрытия двух видов: из 24 % (примерно) углекислого бария и 55 % карборунда, соединенных жидким стеклом, и из графитообразующих компонентов.

Информация о том, какими электродами варить чугун, будет неполной без описания комбинированных сварочных стержней. К таковым относят далее приведенные изделия:

• ОЗЧ-1: железомедные стержни сечением 4–5 миллиметров с покрытием из 50 % железного порошка и такого же количества специальной смеси УОНИ-13;
• пучки стержней для сварки (стальной электрод плюс два прутка из меди, реже один);
• медные виды электродов с жестяной оплеткой.