Сварка чугуна

Свойства чугуна. Трудности сварки чугуна

Содержание углерода в чугуне может составлять от 2,14 до 6,67 %. Он придает чугуну твердость, снижает вязкость и пластичность. Углерод содержится в чугуне в виде графита и цементита. Температура плавления сплава составляет от 1150 до 1200 градусов по Цельсию, что примерно на 300 градусов меньше, чем температура плавления чистого железа. Его теплопроводность ниже, чем у сталей, но коэффициент теплового расширения такой же. Электропроводность чугуна зависит от распределения включений графита. В случае быстрого охлаждения чугуна от температуры 750 градусов по Цельсию, графит превращается в цементит, а серый чугун становится белым. В результате этого образуется закаленная структура с внутренними напряжениями, что может стать причиной возникновения трещин.

Трудность сварки чугуна обусловлена:

• образованием трещин из-за включений графита,
• высокой жидкотекучестью чугуна,
• выгоранием углерода,
• образованием пор в шве,
• образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых больше, чем у чугуна.

Способы сварки чугуна

Существуют два основных способа сварки чугуна:

1. Холодная сварка.
2. Горячая сварка.

Технология холодной сварки чугуна относительно легка. Сварка чугуна, как правило, осуществляется с использованием электродов, специально предназначенные для этого. В случае использования простых электродов без нагревания в области сварного шва может появиться металл в форме высокоуглеродистой стали с дополнительными компонентами, входящими в состав чугуна - марганец, сера, фосфор. Холодная сварка чугуна имеет ряд особенностей:

1. Холодная сварка чугуна может выполняться стальными электродами только при условии, что на сварные швы не будет оказываться нагрузка на растяжение. Хорошо подходят для холодной сварки чугуна медно-никелевые электроды и электроды с содержанием железа и меди.
2. Холодная сварка чугуна осуществляется электродами небольшого диаметра и на малом токе.
3. Холодная сварка чугуна электродами может осуществляться в бытовых условиях при малых объемах работ и если отсутствует возможность подогрева деталей.

После холодной сварки нельзя проводить очистку шва, потому что он сильно подвержен растрескиванию. Быстрое остывание может стать причиной появления белого чугуна в области около сварного шва, в результате чего основа металла становится твердой, но очень хрупкой.

Горячая сварка чугуна является оптимальным способом для промышленных условий. При подогреве сварной шов получается хорошего качества, потому что не появляется отбеливаний металла и его закалка. Горячая сварка делится на два вида: местная с частичным подогревом и общая с полным подогревом детали или заготовки. Для подогрева используются специальные печи. Выделяются несколько степеней подогрева: горячий - подогрев до 500 - 600 градусов по Цельсию, полугорячий - до 300-400 градусов по Цельсию и теплый - до 150 - 200 градусов по Цельсию. Сама технология горячей сварки чугуна заключается в нагреве заготовки до необходимой температуры, перед началом сварки, и медленном охлаждении после ее окончания. Температура нагревания не должна превышать 600 градусов, иначе структура чугуна может измениться. Он станет хрупким, в шве могут образоваться трещины и поры. Процесс охлаждения не должен быть слишком быстрым, наилучший вариант оставить деталь в печи, где она до этого нагревалась, для медленного остывания.

Подготовка чугуна к сварке

Обязательно должна производиться подготовка, от качества которой зависит качество готового шва, его износостойкость и прочность. Сам процесс подготовки состоит из нескольких этапов. Сначала распиливаются трещины. Трещины в чугуне обладают глубокой и тонкой структурой. Если этого не сделать, то внутри сплава может остаться разрозненная структура и степень сопротивления на разрыв будет маленькой. Чем больше толщина материала, тем глубже необходимо проводить распиливание. На втором этапе просверливаются края. При визуальном осмотре чугунных заготовок не всегда можно увидеть точное окончание трещины. Поэтому необходимо до сваривания по краям просверлить небольшие отверстия. От видимого конца разлома необходимо отступать минимум пять миллиметров. Просверливание краев обеспечивает хорошее заполнение металлом внутреннего пространства и защиту от продолжения разлома. Потом рекомендуется разделать кромки. Степень свариваемости чугуна может отличаться перекалкой в области соединительного шва, что увеличивает хрупкость этого участка. Чтобы это предотвратить, осуществляется равномерное прогревание на всю длину соединения. Область шва разбавляется металлом, для чего и необходима правильная разделка кромок.