Хотите научиться успешно сваривать чугун? Это руководство для вас.
Чугун обладает уникальными свойствами, которые делают его сварку отличной от сварки других металлов.
Для новичков научиться сваривать чугун может быть непросто.
Но с помощью шагов, которые я описал ниже, вы сможете приступить к сварке чугуна с помощью сварочного аппарата MIG. Только имейте в виду, что даже профессионалы будут испытывать трудности при работе с этим материалом, поэтому важно запастись терпением.
Что такое чугун?
Чугун – это черный металл с очень высоким содержанием углерода и кремния. Фактически, большинство чугунов содержат от 2 до 4 % углерода по сравнению со сталью, в которой обычно около 0,4 % углерода.
В чугун также добавляют меньше металлов, что обеспечивает его жесткость и прочность. И наконец, этот металл имеет довольно низкую температуру плавления – около 2 200 градусов по Фаренгейту.
Сталь в значительной степени вытеснила чугун, поскольку она гибкая и с ней легче работать. Однако оба материала состоят в основном из железа.
Поэтому легко подумать, что эти два металла будут одинаково хорошо свариваться. Но это не так, поскольку существует ряд факторов, которые разделяют эти два металла.
Различные сплавы чугуна
Как и сталь или алюминий, чугун бывает разных сплавов. Это означает, что основной металл, то есть железо, остается неизменным, но другие материалы, такие как содержание серы и углерода, варьируются.
Например, содержание углерода в чугуне может варьироваться от 1,7 до 4,5 %.
Существует четыре основных классификации чугунных сплавов:
- Белый – его труднее всего сваривать, практически невозможно из-за его хрупкости.
- Легированный – более мягкий и легко обрабатываемый.
- Серый – похож на ковкий, но не такой прочный.
- Ковкий – по составу мало напоминает сталь, но все же подвержен растрескиванию.
Одна из проблем, возникающих при сварке чугуна, заключается в том, что вы, скорее всего, не будете знать, из какого сплава он сделан, если только он не куплен новым. К счастью, параметры сварки и расходные материалы одинаковы для всех типов чугуна.
Однако качество сварного шва, а также его восприимчивость к растрескиванию будут различаться. Это связано с небольшими различиями в молекулярном составе металла.
Для каждого из них существует свой оптимальный присадочный материал и настройки сварки, которые невозможно учесть, не зная точного типа металла.
Почему чугун трудно поддается MIG-сварке?
Сварка чугуна методом MIG затруднена из-за высокого содержания углерода в металле. По сравнению с другими металлами, в чугуне высокое содержание углерода и кремния. Эти два соединения важны для обеспечения чистоты отливки, но они также вредны с точки зрения свариваемости.
Высокое содержание углерода означает, что металл чрезвычайно хрупок и подвержен растрескиванию. На самом деле, причина, по которой вы пытаетесь сварить чугун, скорее всего, заключается в том, что в нем образовалась трещина, и ее необходимо заделать.
Еще одним осложняющим фактором является то, что сваривать чугун нужно при низкой температуре, чтобы предотвратить перегрев и дальнейшее растрескивание. При сварке таких металлов, как сталь, если материал нагревается, это не имеет значения. Самое худшее, что может произойти в такой ситуации, – это то, что вы прошьете металл насквозь.
Но в случае с чугуном вы можете не заметить перегрева до того, как будет слишком поздно, что приведет к его расширению. К тому моменту, когда вы выключите нагрев, металл быстро остынет и сожмется.
По мере остывания углерод будет перемещаться в более горячие участки, что приведет к изменению кристаллической структуры металла и снижению его прочности.
Хотя вы можете быстро провести по чугуну шарошкой, через пару часов вы можете обнаружить, что образовалась трещина. Вот почему вам необходимо принять надлежащие меры во время сварки, а также при предварительной и последующей подготовке материала.
Как сваривать чугун методом MIG электросваркой
Прежде чем вы броситесь доставать свой сварочный аппарат MIG и запускать его, вам необходимо пройти все этапы подготовки. Это включает в себя выбор хорошей проволоки и настроек для вашего сварочного аппарата.
Затем, когда вы закончите сварку, важно выполнить оставшиеся шаги, чтобы сварной шов не треснул.
Выбор электрода по чугуну
Использование правильной присадочной проволоки для MIG-сварки очень важно для получения прочного шва. Самое главное – использовать электрод, соответствующую соединяемому материалу.
Для обычной стали обычно используют ER70S-6. Однако для чугуна требуется специальный присадочный металл на основе никеля, чтобы добиться наилучших результатов.
Если быть более точным, вы можете использовать ENiFe-Cl, продаваемый компанией Blue Demon как ERNi55. Blue Demon – популярный производитель сварочных материалов, но в основном они продают продукцию для специализированной сварки.
Выбор правильного защитного газа
Сейчас самое время обсудить, какой защитный газ вам понадобится для MIG-сварки чугуна. Если вы не собираетесь сваривать много чугуна, то вам не понадобится большой баллон.
Лучшим защитным газом для чугуна будет 75% аргона и 25% углекислого газа. Однако вы можете немного отклониться от этого, увеличив количество аргона до 80 %, а углекислого газа – до 20 %.
Настройки сварочного аппарата
Поскольку для сварки чугуна необходимо поддерживать низкую температуру, следует использовать метод короткого замыкания. Если вы не знакомы с этим понятием, не волнуйтесь, это означает, что проволока быстро касается металла, замыкается, плавится, а затем повторяет процесс.
Этот метод эффективен, поскольку не создает непрерывного потока тепла, который может перегреть чугун.
Чтобы добиться этого, следует использовать тонкую проволоку, например .030 или меньше. Кроме того, на сварочном аппарате необходимо поддерживать как можно более низкую силу тока и скорость подачи проволоки.
К сожалению, не существует простой схемы сварки чугуна MIG. Это связано с тем, что существуют различные сплавы и присадочные материалы, которые вы можете использовать.
Для начала стоит проверить рекомендованные настройки вашего сварочного аппарата для стали и немного снизить их. Вы хотите, чтобы скорость и температура были как можно ниже, но при этом обеспечивали хорошее проникновение.
Определите сплав чугуна
Как я уже говорил, существует четыре основных типа чугунных сплавов, с которыми вы должны быть знакомы. Белый чугун – самый хрупкий и практически не поддается сварке, поэтому мы не будем подробно останавливаться на нем.
В большинстве случаев используется серый чугун, который также очень трудно сварить.
Два других типа чугуна – ковкий и ковкий, которые относительно легко свариваются, если соблюдать осторожность и медленно охлаждать их.
К сожалению, в полевых условиях или в мастерской нет возможности определить сплавы, если только у вас нет микроскопа и вы не можете изучить их структуру.
Подготовка поверхности
Как и при любой другой сварке MIG, очень важно тщательно очистить поверхность. С новым металлом особых проблем не возникнет, но если вы работаете со старыми материалами, вам придется удалить все следы ржавчины или краски.
В любом случае, чтобы убедиться в том, что поверхность максимально чистая, стоит быстро пройтись по ней проволочным кругом или шлифовальным диском.
Но особое внимание следует обратить на чугун: поверхность должна быть полностью очищена от масел и других жидкостей. Даже незначительное количество масла может вызвать пористость в сварочной ванне.
Чтобы удалить остатки масла на чугуне, можно использовать очиститель тормозных деталей или другие быстросохнущие химические средства; только убедитесь, что в них нет мыла или хлора.
Конструкция/геометрия соединения
Из-за уникальных температурных перепадов, а также общей толщины большинства чугунных изделий вам может понадобиться прорезать в металле канавку. Самый простой способ сделать это – пройтись шлифовальным кругом по стыкам и развальцевать их.
Хотя это и не точная наука, большинство людей предпочитают делать канавку под углом 60-90 градусов.
Геометрия, очевидно, будет отличаться в зависимости от типа металла и угла, с которым вы работаете. Однако на стыковом соединении должна быть заметна V-образная линия.
Это не только обеспечит лучшее проникновение между двумя металлами, но и избавит вас от необходимости тратить много тепла на проникновение в них.
Предварительный нагрев
Последний шаг перед началом сварки – предварительный нагрев металла. Очень важно предварительно нагреть чугун, поскольку он подвержен растрескиванию.
Однако это очень отличается от предварительного нагрева других металлов, таких как алюминий, который рассеивает тепло. Вместо этого чугун должен нагреваться медленно.
При предварительном нагреве очень важно равномерно распределить тепло по всей поверхности, даже там, где вы не будете производить сварку. Чаще всего это делается с помощью горелки, например, кислородно-ацетиленовой или даже газовой MAPP.
Лучший способ разогреть металл – положить его в духовку, но большинство людей не хотят класть грязный металл на кухне. В любом случае, температура должна быть доведена до 500 градусов.
Сварить чугун
Наконец-то мы добрались до того момента, когда можно взять в руки пистолет MIG и начать сварку. Но прежде чем приступить к работе, убедитесь, что заземление имеет хорошее соединение с материалом, с которым вы работаете.
Также не забудьте зажать металл, если вы работаете с двумя частями. Когда все будет готово, сделайте пару прихваток и перепроверьте выравнивание.
После того как вы установили пару прихваток, можно приступать к наплавке, по мере необходимости корректируя настройки сварочного аппарата.
Лучше всего сваривать бусину, начиная с одной прихватки и проходя через все остальные. Однако если вы работаете с тонким куском металла, вам придется “сшивать” шов или использовать метод “блуждания”, а не накладывать длинную бусину.
С более толстыми металлами тоже могут возникнуть сложности, особенно если вы протачиваете в них канавку. В этом случае вам может понадобиться сделать несколько проходов, чтобы полностью заполнить зазор.
Только не забывайте, что не стоит работать слишком быстро, так как это может привести к перегреву металла.
Наконец, если трещина все-таки начала образовываться, вы можете попытаться остановить ее, просверлив по отверстию с каждой стороны, чтобы предотвратить ее дальнейшее распространение.
Зачистка бусины
Уникальный шаг, который необходимо предпринять при MIG-сварке чугуна, называется упрочнением шарика. Идея заключается в том, чтобы постучать по шайбе, пока она еще горячая, чтобы помочь ей растянуться. Это поможет снизить вероятность образования трещин.
В других процессах, таких как дуговая сварка, это не обязательно, так как вы отбиваете шлак молотком.
После термической обработки
После того как материал был упрочнен, необходимо принять соответствующие меры для его охлаждения. Если речь идет о стали и других металлах, окуните сваренную деталь в ведро с маслом. Однако с чугуном так поступать нельзя, поскольку он треснет.
Вместо этого нужно следить за тем, чтобы материал не остывал быстро и оставался горячим как можно дольше.
В некоторых случаях медленное остывание сваренного куска чугуна может занять несколько дней. К сожалению, это означает, что вы не сможете использовать изделие в течение некоторого времени.
Один из лучших способов остудить чугунную деталь – положить ее в песок. Но если у вас есть немного больше времени, лучший способ – положить кусок металла на огонь и дать ему прогореть.
Заключительные слова
Как видите, сварка чугуна не является чем-то невозможным, но она может быть сложной. Одним из главных выводов должно стать терпение и умение не торопиться при работе с материалом.
Даже профессионалы с трудом справляются с чугуном и могут получить трещины.
Когда вы только начинаете работать, попробуйте сделать несколько пробных изделий с небольшими вариациями техники. Например, вы можете попробовать предварительный и последующий нагрев, причем в одних случаях больше, чем в других. После этого вы получите лучшее представление о том, что работает, а что нет.
Источник: https://welding-world-awards.com/how-to-fix-cast-iron-without-welding-easiest-way/