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:

1. Края свариваемых деталей очищают от грязи, ржавчины, шлака.
2. Производят распил трещин. В противном случае, глубокая трещина при сварке будет заплавлена только сверху, а в глубине изделия останется слабая структура.
3. Для обеспечения равномерного прогрева шва по длине осуществляют разделку кромок. Для этого делают скосы кромки на 45° и округляют острые грани.
4. 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.

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.

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.

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:

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

Особенности сварки чугуна аргоном

При сварке чугуна аргоном необходимо обращать внимание на следующие моменты:

• при сварке электрод должен быть расположен близко к шву для получения дуги минимальных размеров. Это обеспечивает увеличение глубины проплава и уменьшает ширину шва;
• горелка должна двигаться только по оси шва. В результате получается прочное соединение красивой формы;
• чтобы избежать появления брызг, необходимо присадочную проволоку подавать плавно;
• электрод и присадка не должны выходить из газовой зоны;
• заварку кратера производить с понижением тока;
• нельзя прекращать сварку обрывом дуги при отведении горелки;
• работа по сварке не должна прерываться. В случае приостановки новый шов надо начинать с края уже сделанного и затвердевшего шва;
• при сварке горелка должна все время двигаться. При остановке ее на одном месте произойдет перегрев материала и сильное испарение углерода. Это приведет к локальному возрастанию твердости и ухудшению свариваемости;
• сварку лучше производить в нижнем положении. В этом случае пластичный расплавленный металл не вытечет из ванны;
• для вывода газов и предотвращения появления в шве пор необходимо иногда перемешивать раствор в ванне.