Как варить чугун электродами: холодная сварка без трещин

Чугун — это железо, в котором углерода в 10–20 раз больше, чем в обычной стали. Этот углерод и мешает сварке. Металл у шва быстро остывает от холодной массы детали, углерод не успевает выделиться в виде графита и связывается в цементит — твёрдую и хрупкую прослойку, которую не берёт напильник. При остывании чугун почти не тянется, и усадка шва рвёт эту прослойку. Вся технология холодной сварки — способ дать шву усесть без трещин.

Какой чугун можно варить

Серый чугун узнают по излому: зернистый, тёмно-серый. Белый в изломе светлый, блестящий. Стружка серого чугуна при сверлении крошится в порошок, а не вьётся. Подсказку даёт и искра на точиле: у чугуна сноп короткий, тусклый, красноватый, у стали — длинный и яркий; но отличить по искре серый чугун от белого надёжно нельзя.

Чем варить

Если шов потом нужно сверлить, нарезать в нём резьбу или пройти напильником — берите никелевые. Медные и стальные швы на чугуне дают твёрдую зону, которую берёт только шлифовальный круг.

Электроды для чугуна берут диаметром 2,5–3 мм — чем тоньше, тем меньше ток и нагрев. Перед работой их прокаливают по режиму на пачке: влажное покрытие даёт поры, а чугун к ним особенно чувствителен.

Подготовка трещины

1. Найдите концы трещины. Смочите место керосином, вытрите насухо и натрите мелом — через несколько минут керосин проступит из трещины тёмной линией, и станет видно, где она кончается.

2. Засверлите концы трещины сверлом 4–6 мм, отступив 3–5 мм за видимый конец. Отверстие останавливает трещину: без него она побежит дальше при первом же нагреве.

3. Разделайте кромки V-образной канавкой углом около 60–90° на глубину 2/3 толщины стенки. Удобнее всего — болгаркой или бормашиной. Сквозную трещину в тонкой стенке можно не разделывать, только зачистить.

4. Зачистите до чистого металла на 15–20 мм в обе стороны. Чугун пористый и впитывает масло: деталь из редуктора или двигателя прогрейте горелкой или феном до 200–300 °C, чтобы масло выгорело и вышло из пор, и зачистите ещё раз.

Режим

Ток для чугунных электродов — минимальный, при котором дуга горит устойчиво. Ориентиры по паспортам для нижнего положения:

Точный диапазон для каждой марки указан на пачке — у медных и стальных электродов он свой. Полярность для большинства чугунных электродов — постоянный ток обратной полярности, держак на плюсе. Как подключить и почему, разобрано в статье «прямая и обратная полярность при сварке».

Как варить

1. Варите короткими валиками, с короткой дугой, без поперечных колебаний. Длина участка — по паспорту электрода: у медно-никелевых 20–30 мм, у медно-железных 30–50 мм, у железо-ванадиевых 25–35 мм. Длинный сплошной шов перегреет деталь, и усадка порвёт её рядом со швом.

2. Сразу после каждого валика, пока он горячий, простучите его частыми лёгкими ударами молотка с закруглённым бойком — по шву, не по чугуну рядом. Проковка растягивает металл шва и снимает напряжения усадки.

3. Дайте остыть до 50–60 °C — пока деталь можно держать рукой у шва. Только потом следующий участок.

4. Участки кладите вразбивку: сначала от концов трещины к середине, затем заполняйте промежутки. Так нагрев распределяется по детали.

5. После заварки дайте детали остыть медленно, укрыв её сухим песком или базальтовым полотном. Воду и сквозняк к горячему чугуну не подпускайте.

Горячая сварка

Есть и другой способ: деталь целиком нагревают в печи до 600–700 °C, варят чугунными прутками или электродами и остужают вместе с печью много часов. Шов получается того же состава, что и деталь, без отбела. Это работа для мастерской с печью: в гараже нагреть корпус редуктора равномерно и остудить медленно не получится.

Есть и промежуточный путь. Зарубежные инструкции к никелевым и железоникелевым электродам часто советуют подогреть всю отливку до 150–260 °C и держать её тёплой во время сварки — тогда отбел и трещины ещё менее вероятны. Отечественные паспорта медно-никелевых и медно-железных электродов рассчитаны на холодную сварку с остыванием до 60 °C. Дома реален холодный способ, а небольшую деталь можно прогреть в духовке или горелкой равномерно до 150–200 °C.

Частые вопросы