Как варить чугун электродами без трещин - ПРОинструмент

Как варить чугун электродами: холодная сварка без трещин

Коротко

Дома чугун варят холодным способом специальными электродами на никелевой или медной основе диаметром 3 мм, на малом токе и постоянном токе обратной полярности. Концы трещины засверливают, кромки разделывают и зачищают до чистого металла. Варят короткими участками по 20–50 мм, каждый сразу простукивают молотком и дают остыть, пока деталь можно держать рукой. Обычные стальные электроды для чугуна не годятся: шов отходит с трещиной по краю.

Чугунная деталь с разделанной трещиной и засверленными концами на сварочном столе

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

Чугун Где встречается Свариваемость
Серый Корпуса редукторов, станины, блоки двигателей, радиаторы, ванны, котлы Удовлетворительная, это основной случай
Высокопрочный с шаровидным графитом Трубы, коленвалы, ответственные детали Лучше серого, теми же электродами
Ковкий Фитинги, мелкие детали машин Удовлетворительная
Белый Износостойкие детали, отливки без обработки Практически не сваривается

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

Электрод Основа Шов Когда брать
Никелевый, тип ENi-CI Почти чистый никель Мягкий, обрабатывается напильником и сверлом Тонкостенные детали, заделка дефектов литья, где шов потом обрабатывают
Железоникелевый, тип ENiFe-CI Около половины никеля Прочнее никелевого, обрабатывается Силовые детали, толстый чугун, высокопрочный чугун
Медно-никелевый, типа МНЧ-2 Медно-никелевый сплав Плотный, обрабатывается Плотные швы на корпусах, где важна герметичность
Медно-железный, типа ОЗЧ-2 Медь с железным порошком в покрытии Плохо обрабатывается Заварка трещин и раковин без последующей обработки
Стальной с особым покрытием, типа ЦЧ-4 Сталь, покрытие с ванадием Твёрдый, почти не обрабатывается Неответственные ремонты, первый слой под другие электроды

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.

Проверка на месте. Положите на зачищенный и прогретый участок каплю воды. Если она растекается и испаряется ровно — поверхность чистая. Если собирается шариком или вокруг неё радужная плёнка — масло в порах осталось, прогрейте ещё раз. Масло, выходящее при сварке, даёт поры по всей длине шва.

Режим

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

Электрод 3 мм, А 4 мм, А
Медно-никелевый, типа МНЧ-2 90–110 120–140
Медно-железный, типа ОЗЧ-2 80–110 —
Железо-ванадиевый, типа ЦЧ-4 65–80 90–120
Никелевые и железоникелевые зарубежного типа по паспорту, обычно ниже, чем для стальных того же диаметра

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.

Ошибка, которая стоит инструмента. Заварить трещину в чугуне обычным стальным электродом сплошным швом. Сначала всё выглядит прочно, а через несколько минут раздаётся щелчок: шов отходит по линии сплавления, а рядом появляется новая трещина, которой раньше не было. Деталь после этого ремонтировать гораздо труднее: в металле остаётся твёрдая отбелённая полоса, которую не берёт никакой электрод, пока её не вырежут.

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.

Когда это не подходит. Трещины в стенках, которые работают под давлением или на удар, — головке блока цилиндров, корпусе насоса, коленвале — сварка дома даёт лотерею: снаружи шов цел, а через неделю течь. Такие детали ремонтируют в специализированной мастерской или меняют. Ванну и батарею с трещиной часто проще не варить, а заклеить эпоксидным составом по металлу.

Частые вопросы

Какими электродами варить чугун?

Никелевыми и железоникелевыми, медно-никелевыми типа МНЧ-2, медно-железными типа ОЗЧ-2 или стальными типа ЦЧ-4. Обычные стальные не годятся.

Какой ток ставить для электрода 3 мм?

Ориентир для 3 мм: МНЧ-2 — 90–110 А, ОЗЧ-2 — 80–110 А, ЦЧ-4 — 65–80 А; точно — по пачке.

Зачем засверливать концы трещины?

Отверстие останавливает трещину, иначе она пойдёт дальше от нагрева.

Почему шов на чугуне трескается?

Металл у шва отбеливается и становится хрупким, а усадка шва его рвёт. Помогают короткие участки, проковка и остывание после каждого.

Что читать дальше