Сварка чугуна аргоном: способы, выбор присадки, технология

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.

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

Чтобы научиться правильно работать с чугуном, стоит учитывать все его характерные особенности. Если не учесть хоть один из нюансов, сварка станет бесполезной, такое соединение не будет отличаться надёжностью.

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

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.
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.
Хрупкость. Одно из свойств, создающее очень много проблем при сварке отдельных участков.
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.

После того как сварка чугуна аргоном завершена, готовый шов нужно постепенно охладить. Пытаться сделать это резко — строго запрещается, поэтому воду как охладитель использовать не стоит. Иногда для получения максимально качественного результата специалисты засыпают соединённые детали песком, чтобы охлаждение происходило максимально постепенно.

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:

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

Технология сварки чугуна аргоном: советы опытных сварщиков

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.

Для выполнения более качественного шва, перед сваркой желательно нагреть чугунные заготовки до +300-450°C

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.

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.

Читайте также:

Особенности входных дверей со стеклом

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:

Сварка чугунных изделий аргоном

Тот, кто пытался варить чугун, наверняка заметил, как сложно добиться высокого качества шва. В этом деле поможет сварка аргоном. Узнайте обо всех тонкостях.

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.

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.

Как варить чугун в аргоновой среде

Сварка аргоном

Сварка чугуна аргоном – надежное средство соединения деталей из этого металла с получением шва высокого качества. Сделать это непросто, особенно в домашнем гараже. В этих условиях сплав не поддается сращиванию и ломается при остывании. Одна из причин невозможности выполнения операции – содержание в составе большого количества различных примесей: марганца, кремния, фосфора, серы, ванадия, алюминия, никеля и хрома.

Разновидности чугуна и степень их свариваемости

Рассматриваемый материал содержит до 6% углерода. При плавлении он остается на поверхности и придает металлу хрупкость. Многочисленные недостатки часто перекрывают достоинства. При термообработке состав ломается, приводя в негодность все изделие. По свойствам чугун делится на типы:

белый;
серый;
ковкий;
высокопрочный.

Первый вид частично состоит из цементита, дающего на срезе характерный металлический блеск. Литье обладает износоустойчивостью и жаропрочностью, не ржавеет, используется при изготовлении стали.

Серый состав содержит углерод в состоянии графита. Срез серого цвета, без блеска. Применяется для изготовления конструкций в виде станин станков. Проявляет высокую прочность на сжатие.

Ковкий чугун – это разновидность белого, прошедшего термическую обработку, в результате которой графит принял вид хлопьев. Материал отличается вязкостью и пластичностью. Используется для изготовления предметов сложной формы.

Высокопрочный состав имеет структуру, не поддающуюся разрывам. Применяется для создании особо ответственных деталей в разных областях промышленности.

Заваривать чугун трудно. Связано это с его свойствами и характеристиками. При достижении критических температур происходит вытекание расплавленного металла из места формирования шва. При сгорании графита образуется большое количество газов, приводящих к появлению трещин и пор. Поэтому аргонная сварка чугуна – единственный эффективный способ соединения деталей из этого сплава.

Сварочные стержни из чугуна

В качестве присадки при аргоновом соединении конструкций чаще всего используются специальные металлы, из которых сделаны расходные материалы: бронза, медь, алюминий, никель. Марки их обозначаются буквами и цифрами. Для горячей работы с общим нагревом используют «А», с местным – «Б». Для ручной аргонодуговой сварки («ТИГ») тонкостенных заготовок – «НЧ-1», для толстых деталей – «НЧ-2». Износостойкий чугун обрабатывается стержнями «ХЧ» и «БЧ». Диаметр присадок выбирается меньше толщины деталей в 2 раза.

Подготовка металла

Зона сварки должна быть тщательно обработана. Нельзя допускать присутствия в ней масла. Оно может внедриться глубоко, и тогда вывести его будет невозможно. На концах трещин, которые следует распилить болгаркой с тонким диском, высверливают отверстия диаметром 1,5-2 мм. Участок освобождают от окалины, стружки и мусора с помощью металлических щеток, углошлифовальной машины и наждачной бумаги. Масляные пятна лучше выжигать горелкой или выводить растворителем. После подогрева чугуна начинают сварочные работы.

Общее описание технологии

Соединение деталей под слоем аргона проходит по сходным с другими видами правилам. Нужно настроить аппарат, установив ток в пределах 40-80 А. Во время работы его величина регулируется до исчезновения характерного хруста. Стержень опускают в ванну после того, как он нагреется. Неплавящийся электрод должен двигаться непрерывно вместе с пламенем горелки. Для сварки лучше выбрать нижнее положение, при котором расплавленный металл остается в зоне формирования шва. Изделия охлаждаются естественным путем.

Для качественной работы нужно подготовить хорошие присадочные материалы, электроды и применять правильные режимы функционирования оборудования.

Использование присадок

Аргоновая сварка чугуна производится с использованием никелевых присадок, которые иногда меняют на бронзовые или алюминиевые, так как они намного дешевле. Материалы выпускают в виде прутков диаметром от 6 до 15 мм, имеющих длину 60-70 см. При работе в автоматическом режиме применяют порошковую кремниевую проволоку, для соединения предварительно разогретых заготовок – марку «ПП-АНЧ-2», высокопрочных материалов – «ПП-АНЧ-5».

Свойства присадок приведены в таблице:

Наименование прутка	Краткая характеристика
Никелевый	Устойчив к коррозии и высоким температурам. Годится для сварки химических емкостей, трубопроводов из высоколегированных сплавов. Шов пластичный.
Жаростойкий	Соединяет металлы разного рода в среде чистого аргона.
Легированный титаном	Работает при защите составом Аr-He.

Стержень опускают в ванну после прогрева и не выносят из нее до конца работы.

Электроды

Основные виды изготовления:

из чугуна;
легированные стальные;
медные;
углеродистые;
сплавные.

Стальные изделия сверху покрыты ферросилицием и дают шов из серого чугуна.

ЭМЧС. Используются для работы с холодными металлами толщиной до 10 мм.
ЦЧ4. Сердечник покрыт веществом, образующим карбид, не реагирующий на железо. Пользуются им при холодном методе.
МНЧ-1. Сердечник выполнен из медно-цинкового сплава, дающего шов высокого качества с низким содержанием углерода.
Чугунные. Изготовлены с применением карборунда и углекислого бария, смешанных с жидким стеклом.
СЧ-20 с графитовым покрытием. Годится для сваривания деталей из серого чугуна.
МНЧ-2 – дорогой и редкий материал, дающий прочное соединение. Изготовлен из меди.

Перечисленные электроды используют в работе опытные сварщики и любители.

Режимы сварки

Соединение деталей производят с помощью специального аппарата, вольфрамовых электродов, присадок на основе разных металлов и защитного газа – аргона, гелия или их смеси. Прибор предварительно настраивают на нужный режим работы, учитывая параметры заготовок:

Толщина деталей (мм)	Рабочий ток (А)
До 10	350
11 – 20	400
Более 30	600

Количество ампер окончательно регулируется во время сварки.

Наиболее правильный метод – горячая сварка, перед которой заготовки нагреваются до 600°С. Холодный способ – удобный и простой, выполняется с помощью электродов с содержанием меди или никеля. Популярные марки – ОЗЧ-2 или ОЗЧ-6, а также МНЧ-2. Процесс проходит при использовании постоянного тока обратной полярности.

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.

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

Как правильно выбрать присадку

При сварке заготовок часто используют чугунные стержни, не имеющие наружного покрытия. Диаметр их выбирают вдвое меньше толщины металла. Другой распространенный вариант – никелевая проволока. В таблице указаны главные типы импортных расходников:

Марка	Описание
ОК Tigrod 19.82	В основе – никель. Проявляет устойчивость к высоким температурам и коррозии. Применяется при работах с разнородными металлами и сплавами.
ОК Tigrod 19.85	Проволока для высоколегированных сталей.
ОК Tigrod 19.92	Пруток, легированный титаном.

Используются и другие марки присадок, позволяющие проводить сварку без предварительного нагрева заготовок.

Последовательность процесса сварки

Технология предусматривает выполнение ряда операций. К ним относятся: очистка металла, прогревание заготовок, использование тока малой величины. Нанесенный шов простукивается молотком. Это снимает напряжение, оставшееся после работы. Детали дают время для постепенного остывания естественным образом. Рассмотрим последовательность подробнее.

Нужно включить аппарат, зажечь горелку, подать газ и поднести присадочный пруток к участку сварки, удерживая его под углом 20-30°. Расстояние от детали до сопла горелки – 3-10 мм. Швы накладываются короткие, длина их – до 3 см. После остывания с поверхности удаляется налет и шлак с помощью щеток, наждачной бумаги и УШМ.

Читайте также:

Посадка и уход за хризантемами

Выполнение этого плана не гарантирует получения хороших результатов. Нужна подготовка и опыт сварщика.

Нюансы для домашних условий

Для использования сварки в домашних условиях необходимо соблюсти несколько требований: правильно подобрать присадки и электроды, настроить аппарат на нужный режим работы, придерживаться последовательности выполнения действий.

Готовить материалы к работе нужно заблаговременно. Металл очищают и прогревают газовой горелкой, паяльной лампой или другим прибором. Работа ведется под защитой аргона. Он тяжелее воздуха и способен заполнить сварочную ванну, поэтому все действия лучше производить в нижнем положении. Присадочные прутки для получения качественного шва применяют никелевые. Ими рекомендуется периодически перемешивать расплавленный металл. После завершения работы место соединения засыпают песком или закрывают асбестом. В таком виде деталь остывает.

Общие рекомендации

Нельзя долго держать горелку на месте. В процессе сильного нагрева из чугуна испаряется углерод и отбеливает его, делая трудносвариваемым. Толстые детали соединяются с помощью наплавки, состоящей из нескольких слоев. После выполнения работы рекомендуется провести контроль качества с целью выявления дефектов. При визуальном осмотре можно заметить трещины, поры, непровары из-за обрыва дуги. Другие изъяны обнаруживаются с помощью специальных приборов.

Внешний контроль проводится после очистки швов посредством щеток и азотной кислоты или спирта. Жидкие составы придают металлу матовость, на которой лучше видны поры и трещины. Для получения более ясной картины можно пользоваться лупой.

Кроме визуального осмотра, используются эффективные методы капиллярного контроля и магнитной дефектоскопии.

Сварка чугуна аргоном: подготовка чугуна, необходимое оборудование, технология сварки и особенности процесса

В промышленности и в быту применяется большое количество чугунных изделий. Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором может содержаться от 2 до 6,7% углерода. Высокое содержание углерода приводит к наличию у чугуна ряда свойств, которые делают его сварку обычными способами неэффективной. Для такой сварки разработаны специальные технологии. Одной из наиболее востребованных технологий является дуговая сварка в защитной среде аргона.

выбор Подготовка чугуна к сварке

Подготовка деталей из чугуна к сварке должна быть более тщательной, чем при сварке других материалов. Это связано со склонностью этого материала к образованию трещин и разрушению.

При этом совершаются следующие операции:

Края свариваемых деталей очищают от грязи, ржавчины, шлака.
Производят распил трещин. В противном случае, глубокая трещина при сварке будет заплавлена только сверху, а в глубине изделия останется слабая структура.
Для обеспечения равномерного прогрева шва по длине осуществляют разделку кромок. Для этого делают скосы кромки на 45° и округляют острые грани.
Для предотвращения при сварке утечки жидкого металла и предотвращения деформации изделия используют графитовые подкладки.

Технология сварки аргоном

В зависимости от вида механизации аргоновая сварка бывает ручная, механизированная, автоматизированная и роботизированная.

В первом случае перемещение горелки и сварочной проволоки осуществляется сварщиком. Во втором случае горелку перемещает сварщик, а проволока подается механизировано. В третьем случае движение горелки и проволоки осуществляется механическими средствами, всем процессом управляет оператор. При роботизированной сварке процесс происходит без участия человека.

В состав оборудования, используемого для сварки чугуна в среде аргона, входят:

источник сварочного тока;
горелка или набор горелок;
устройство для возбуждения дуги или поддержания стабильного тока (осциллятор);
баллон с газом;
провода, шланги.

Источник тока может быть трансформаторным или инверторным. Инверторный аппарат обладает рядом преимуществ. Такое устройство обеспечивает высокое качество шва, имеет небольшой вес и размеры и простое управление. В инверторе обычно используются дополнительные функции – ускоренный поджиг, стабилизация дуги, модуляция тока.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Важным элементом установки для сварки аргоном является горелка. Она представляет собой сложное устройство, на конце которого смонтировано сопло. Из сопла в область сварочной ванны подается аргон. Сопло изготавливается из термоустойчивого материала, так как температура сварочной ванны может достигать 2000°С. Внутри сопла расположен электрод, с помощью которого образуется электрическая дуга. В сопло с помощью шлангов подается газ из баллона, а к электроду с помощью кабелей подается напряжение от источника тока. Горелка может иметь водяное охлаждение, с помощью которого можно регулировать температуру электрода и ванны.

Схема аргонодуговой сварки

При сварке чугуна аргоном используются неплавящиеся электроды. В качестве таких электродов применяют электроды из вольфрама. Они имеют высокую температуру плавления и не принимают участие в формировании сварочного шва. В соответствии с ГОСТ используют электроды из чистого вольфрама или из вольфрама с добавлением лантана, иттрия, тория. Такие добавки улучшают качество электродов и увеличивают температуру их плавления.

Выбор присадки

При сварке чугуна рассматриваемым методом основным материалом для создания шва является присадка.

В качестве присадочного материала используются пруток или проволока. Тип присадочного материала выбирают в зависимости от требований к качеству шва.

Например, для получения более пластичного шва используют сплавы с никелем, а для шва с повышенной твердостью – медь. Для получения шва со средней твердостью применяют сплав никеля и меди (монель-металл). Толщина присадочных прутков зависит от толщины свариваемых деталей и равна приблизительно ее половине.

Примерная стоимость проволоки для сварки на Яндекс.маркет

В домашних условиях иногда используют самодельный присадочный пруток, состоящий из скрученных медной и нержавеющей проволок.

Сварочная проволока представляет собой трубку из присадочного материала, внутри которой находится флюс. В зависимости от типа сварки применяют проволоку типа ППЧ-1 (для горячей сварки), ППЧ-2 (для полугорячей) или ППЧ-3 (для холодной).

Процесс сваривания чугуна

Существует три вида сварки чугуна аргоном:

горячая. Перед сваркой детали нагреваются до температуры 600-650°С и последующим медленным охлаждением (в течение нескольких суток);
полугорячая. Нагревание до 300-350°С;
холодная. Без нагрева и с естественным охлаждением.

Алгоритм сваривания деталей из чугуна:

Закрепить подготовленные для сварки детали (с помощью струбцин или иных приспособлений).
Включить подачу аргона.
Зажечь дугу (на отдельной графитовой пластине).
Ввести присадочный пруток под углом 25-30°.
Выполнить сварку участками по 2,5-3 см.
Для снятия остаточных напряжений произвести молотком проковку шва.
Выполнить 2-й проход и так далее (каждый новый шов простукивается молотком).
После формирования шва дать сборке остыть при нормальных условиях.
Удалить налет (брызги).
Обработать шов наждачной бумагой, шлифмашиной, металлической щеткой.

Особенности сварки чугуна аргоном

При сварке чугуна аргоном необходимо обращать внимание на следующие моменты:

Сварка чугуна аргоном

10254

Даже в наше время сварка чугуна аргоном является нелегким делом. Тем не менее, сам материал обладает хорошими для машиностроения свойствами, благодаря чему он широко применяться в этой сфере. Металл имеет высокое содержание углерода в своем составе. Оно колеблется от 2 до 6%, тогда как в других сплавах данный показатель, примерно, в 10 раз меньше. Среди всех имеющихся на сегодняшний день разновидностей, сварка чугуна в среде аргона является наиболее качественным способом получить неразъемное соединение. Конечно же, здесь имеются свои особенности, куда входит подготовка металла под сварку при помощи подогрева. Здесь также могут использоваться специальные электроды из вольфрама, которые не плавятся. Также применяются особые присадочные материалы, в которых также имеется высокое содержание углерода, чтобы соединение было максимально идентичным основному металлу. Сам аргон создает условия защиты для сварочной ванны, на которую оказывает негативное влияние кислород из атмосферы и прочие посторонние факторы. Параметры данного процесса должны соответствовать ГОСТ 14771-76.

Сварка чугуна аргоном

Свариваемость чугуна и другие свойства

Сварка чугуна аргоном предполагает учет всех свойств данного металла. Он имеет ряд определенных особенностей, которые следует знать, чтобы не навредить. Ведь свариваемость чугуна находится не на самом высоком уровне и применение всех дополнительных технологий помогает избежать проблем. Среди важных свойств стоит отметить:

Высокая скорость остывания металла. Это свойство приводит к эффекту «отбеливания». В это время, на поверхности материала появляется слой белого чугуна, который уже впоследствии не поддается обработке.
Металл обладает низкими пластическими свойствами. Это приводит к перенапряжениям отдельных участков, особенно в местах сваривания. Из-за этого на месте шва образуются трещины, которые могут проявляться не сразу, а через несколько часов после остывания.
Уменьшение количества углерода от температурного воздействия. При выгорании углерода, появляется окись СО, что способствует появлению пор внутри шва и на его поверхности.
Хрупкость материала также оказывает множество проблем при сваривании отдельных частей.

Читайте также:

Самодельный складной нож своими руками

Способы

Сварка чугуна аргоном может проводиться несколькими способами. Так как все это проводится в одной и той же защитной среде, то основная разница состоит в том, каким инструментом нужно будет пользоваться. Тут выделяют неплавкие электроды и присадочную проволоку, которая может иметь различный состав, в зависимости от того, для каких целей создается шов.

Использование неплавкого электрода из вольфрама оказывается не столь удобным, как при использовании плавкого присадочного материала и не может осуществлять процесс сваривания, если между деталями имеется зазор. Сваривание, в таком случае, должно происходить только в стык. Но данный способ позволяет создать сварочную ванну достаточной температуры, чтобы проварить необходимую глубину металла.

Электроды из вольфрама для чугуна

Другие виды и способы сварки металла аргоном предполагают использование присадочной проволоки. Она может заполнять собой зазоры и осуществлять сварку под углом, делать потолочные и вертикальные швы.

Технология сварки чугуна аргоном

Выбор способа

Наиболее распространенным является вариант с использованием присадочной проволоки. Он является более дорогостоящим, так как здесь необходимо тратиться на расходные материалы. В то же время, это более универсальный метод, с которым можно работать практически в любом положении. Если необходимо уменьшить расходы на сварочный процесс, то можно использовать более дешевую проволоку, если позволяет состав чугуна. Для толстых слоев металла этот метод оказывается не всегда удобным.

Сварка неплавким электродом применяется тогда, когда можно создать большую ванну, что осуществимо при высокой толщине металла. Вольфрам не плавится во время сварки, так что можно постоянно пользоваться одним и тем же инструментом. Но здесь обязательно нужно использовать дополнительный флюс для улучшения свариваемости, а также для обогащения металла углеродом.

Необходимый материл

Когда идет сварка чугуна аргоном присадка подбирается из определенных вариантов, которые выпускаются серийно. Наиболее распространенным материалом, отвечающим требованиям качества, является никелевая проволока. Она отлично подходит практически для любого типа чугуна. Дополнительным материалом здесь послужит флюс, который должен содержать углерод для обогащения шва при сварке.

Присадочный материал для сварки чугуна

Для более дешевого варианта используют алюминиево-бронзовые прутки. Они дают более бюджетный шов, но его потом нежелательно применять при высоких температурах, так как температура плавления у него будет ниже, чем у основного металла. Также могут использоваться неплавкие, вольфрамовые или угольные электроды, толщина которых подбирается по толщине металла.

Угольный электрод для сварки чугуна

Режимы

Сварка чугуна аргоном требует точного следования инструкции, чтобы качество соединения было максимально высоким. Ведь для избегания трудностей при сваривании нужно действовать уже по проверенным режимам. Для сварки неплавким электродом это должно быть так:

Технология сварки чугуна аргоном: советы опытных сварщиков

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.

Свариваемые чугунные детали соединяются между собой чугунным швом.
То же самое, только шов будет из низколегированной стали.
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.

Горячая сварка, когда заготовки нагреваются до 600С.
Полугорячая – до 400С.
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.

Сложности сваривания чугуна

Обратите внимание!

Неравномерный нагрев и резкое охлаждение провоцирует хрупкость чугуна.

Чугун очень хрупкий и легкоплавкий металл, поэтому при сварке необходимо строго соблюдать технологию

Подготовка чугуна к сварке

Процедура подготовки чугунных деталей более кропотливая, чем у стали. Обуславливается склонностью этого материала к образованию трещин и саморазрушению.

Для начала необходимо внимательно осмотреть деталь на предмет дефектов, которые нужно удалить. Первым делом выявляются трещины. Если они обнаруживаются, их локализуют путем засверливания по краям, и разделывается на всю глубину, чтобы не допустить дальнейшего их распространения. Сверления можно избежать, для этого края трещины должны быть закруглены.

Помимо механических дефектов, необходимо удалить пятна и другую грязь. Устранение масляных пятен иногда превращается в настоящие мучение, из-за того, что они глубоко проникают, благодаря пористой структуре чугуна. Вывести их можно при помощи растворителя или газовой горелки.

Кромки шва не должны быть острыми. Они специально закругляются при помощи болгарки, а если ее нет под рукой, можно воспользоваться напильником или наждаком. Необходимо место сварки обязательно очистить от окалин. Для этого также можно воспользоваться болгаркой, шлифовальной машинкой, или металлической щёткой. Очень хорошо помогает очистить поверхность пескоструйная аппарат.

Какие бывают способы сварки

Особенности технологии свариваемых изделий из чугуна

Соединение изделий из чугуна осуществляется таким же образом как в случае с другими металлами. При этом структура самого сварного шва идентична с основным материалом. Технология сварки в обязательном порядке включает предварительный нагрев с последующим неторопливым охлаждением.

Когда свариваемые чугунные детали находятся на стадии предварительного нагрева, структура металла меняется, что приводит к выделению графита. Итогом этого становится повышение пластических свойств материала. Если сварка выполняется с применением электрода из графита, это позволяет избежать попадания в шов металлических примесей. Помимо него в ход идут специальные чугунные пластины, а также порошковая проволока.

По окончании ТИГ сварки соединенные заготовки необходимо в обязательном порядке охлаждать. Сложность всей процедуры в том, чтобы не допустить резкого снижения температуры – все должно проходить в постепенном режиме. Причем если просто оставить детали при комнатной температуре, далеко не всегда можно достичь нужного эффекта. Именно по этой причине применяются различные изоляционные материалы. Ими закрываются заготовки и оставляют остывать на какое-то время. Или же можно просто засыпать их полностью песком, что применяется многими домашними мастерами.

Холодная процедура

В условия промышленности активно используется методика холодной сварки чугуна, которая не требует предварительного прогрева. Существует несколько разновидностей, но зачастую используется три вида, исходя из материалов электродов:

сталь;
цветные металлы;
низкоуглеродистая сталь.

Такая разновидность хороша тем, что заметно упрощает изготовление чугунной продукции, сразу исключив два этапа. Соответственно и стоимость будет ниже. Вдобавок предварительный прогрев требует привлечение специального оборудования.

Соединение чугунных заготовок аргоном холодным методом обладает одной особенностью – процесс необходимо вести током с малой величиной. Это не допустит смешивания всех элементов в сварном соединении. Помимо этого, с металла снимается остаточное напряжение, что обычно разрушает сварной шов. Ко всему прочему газовая среда выступает в качестве определенного защитного барьера. Вероятность обретения чугуном хрупкости сводится к минимуму.

Выбор присадки и оборудования

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.

Виды сварочных аппаратов для сварки чугуна

Для сварки в аргонной среде используют аргонодуговой аппарат. Данный вид аппаратов сочетает в себе два способа сварки: электрическую и газовую. Он позволяет получить качественные неразъемные соединения. Существует огромное многообразие моделей с различными функциями. Они могут быть как полностью автоматическими, так и полуавтоматическими.

При использовании полуавтомата получается качественный шов, особенно при наличии инвертора. Но использование этого аппарата требует обязательного подогрева места сварки до 300 градусов. Для того что получить хороший результат необходимо правильно настроить аппарат. Для этого нужно отрегулировать силу тока, скорость подачи проволоки, скорость подачи тока. Обычно в прилагаемой инструкции по эксплуатации описано какое напряжение нужно выставлять для каждого конкретного случая.

Лучшей производительностью обладают автоматические аппараты. В них используется порошковая проволока. Участие человека здесь ограничивается установкой аппарата на место шва, остальную работу аппарат выполняет самостоятельно.

Полезные советы

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.

Подготовительный этап

Данная процедура нуждается в более тщательном и внимательном отношении, нежели при соединении других металлов. Это обусловлено качествами самого чугуна – он склонен к разрушению и образованию трещин.

В ходе подготовки выполняются следующие операции:

Края соединяемых деталей следует хорошо очистить от загрязнений – грязи, ржавчины, шлака.
Имеющиеся трещины распиливаются, иначе она закроется только сверху, а в глубине металла останется слабая структура.
Проводится разделка кромок по всей длине шва со скосами под углом в 45°, а острые грани закругляются. Такая мера обеспечивает равномерный нагрев.
Изделия помещаются на графитовые подкладки, которые позволяют избежать утечки расплавленного металла, а сами изделия не будут деформированы.

При наличии незначительных масляных загрязнений они убираются органическим растворителем либо выжигаются с использованием газовой горелки.

Подготовка металла

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.

Читайте также:

Посадка и уход за хризантемами

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.

Процедура сварного соединения чугуна

Для получения качественного сварного шва следует строго придерживаться определенной технологии:

первым делом подготовить соединяемые изделия.
Настроить режим сварки.
Правой рукой вооружиться горелкой, а левой взять присадочную проволоку.
Газ из горелки следует подать за 20 секунд до начала процесса.
Между швом и электродом следует выдерживать расстояние в 2 мм.
Включить аппарат – на электрод тут же поступает напряжение, из-за чего возникнет электрическая дуга.
В область сварного соединения подается аргон. Присадка начнет плавиться и в жидком виде начнет заполнять пустоту между соединяемыми изделиями.
После формирования сварного шва нужно дать заготовкам остыть.

Только придерживаясь технологии, а также соблюдая технику безопасности, можно получить качественное сварное соединение, которое прослужит долгое время. А благодаря аргону шов не покроется трещинами и порами.

Для наглядности в сети можно найти подходящие ролики, где видно, что у кого-то работа получается. К примеру, на этом можно увидеть, как выполняется процесс с использованием аргона.

Важные рекомендации

Выполняя сварочные работы в среде аргона, не стоит скидывать со счетов ряд моментов:

Половину всей процедуры занимает Подготовка и как раз от нее зависит качество сварного соединения
Соединяемые чугунные изделия необходимо предварительно прогреть любыми подручными средствами.
Шов следует делать короткими отрезками по 25-30 мм.
Плавная подача присадочной проволоки позволит избежать появления брызг.
В ходе сварки горелку необходимо все время перемещать, не задерживая ее на месте. Иначе произойдет перегрев металла, что повлечет за собой сильное испарение углерода. Свариваемость ухудшится, а твердость будет не по всему шву, а в локальных пределах.
Сварку оптимально проводить в нижнем положении, что убережет от утечки расплавленного металла из сварного шва.

Иной раз даже у качественно шва может наблюдаться остаточное напряжение. Это оказывает отрицательно влияние на долговечность заготовок. Снять его можно постукиванием по уже остывшему шву молотком на всей его протяженности.