Зварювання чавуну напівавтоматом: особливості та технологія процесу

Чавун являє інтерес і для будівельної сфери, і для багатьох напрямів виробництва. Його унікальна комбінація техніко-фізичних властивостей дозволяє виготовляти зносостійкі дрібні деталі і відповідальні монолітні конструкції для компонування інженерних споруд. Але в кожному випадку потрібна та чи інша форма обробки даного сплаву. Найбільш доступним і сучасним методом можна назвати зварювання чавуну напівавтоматом, яка сама по собі надає кілька варіантів термічного впливу на заготовку.

Особливості зварювання чавунних сплавів

Це не самий зручний метал з точки зору доступності до термічного розплаву. Складність роботи з чавуном обумовлюється наступними його характеристиками:

Низька температура плавлення. Електрична дуга від зварювального апарату сприяє виділенню теплової енергії високої щільності, в результаті чого метал в зоні зварювання перегрівається. Заготівля може деформуватися навіть у місцях, які не призначалися для обробки, а також відбувається перекаливание домішок (кремнію і марганцю).

Ризики утворення пористої структури. Негативний вплив кисню на структуру розплавленого металу обумовлює можливості утворення різного роду дефектів. Тому використовуються спеціальні газові середовища, що захищають заготівлю від кисню. Зокрема, практикується зварювання чавуну напівавтоматом в середовищі вуглекислого газу як найбільш прийнятного з точки зору хімічних реакцій в робочій зоні. Але навіть цього недостатньо для мінімізації ризиків освіти шлюбу після зварювання. Фахівці рекомендують в якості додаткової умови отримання якісного шва використовувати дріт з флюсом, який додатково знижує впливу атмосферного повітря і стабілізує горіння дуги.

Плинність розплаву. Під високими температурами з ефектом плавлення чавун швидко переходить у рідкий стан, що обумовлює ще один спектр труднощів. Як правило, плинність стає проблемою в операціях з тонколистными заготовками, коли виникають ризики наскрізного плавлення з повною деформацією елемента. Вирішується ця проблема використанням графітових підкладок, зберігають форму заготовки.

Основи напівавтоматичного зварювання

Головною відмінністю зварювання напівавтоматами (інверторами) є механізація подачі витратного матеріалу – електрода або дроту. Для цього може застосовуватися спеціальний подає агрегат. Також в ході роботи задіюється балон з газом, редуктор і пальник. Операції з чавуном бажано виконувати в одному з наступних режимів – MIG/MAG або TIG. Рідше застосовується ручний метод обробки MMA, який характеризується високою якістю розплаву. На потужних інверторах технологія зварювання чавуну напівавтоматом дозволяє з'єднувати деталі загальною товщиною до 10 див. Однак товсті заготовки можуть накладати високу відповідальність на самого виконавця. Особливо це стосується початкового етапу розпалювання дуги, коли необхідно підтримати стабільність факела і в той же час не дати електроду прилипнути до поверхні заготовки.

Зварювання холодним способом

Технологія зварювання без застосування засобів попереднього нагріву заготовки. З точки зору організації, це самий зручний метод, але в плані якості результату він програє техніці формування гарячого розплаву. Як правило, холодне зварювання чавуну напівавтоматом виконується електродами, покриття яких наділяє шов додатковими фізико-хімічними властивостями, як і флюс. Зазвичай використовують електроди з сполуками міді, заліза і нікелю. Таке покриття під термічним впливом формує захищену від вуглецевих вкраплень структуру, що підвищує якість з'єднання. Використовувати метод холодної зварювання рекомендується в роботі з великими будівельними конструкціями.

Зварювання гарячим способом

В домашніх умовах реалізувати цей метод навряд чи вийде, так як попередній нагрів вимагає досягнення температур близько 400-600 °С. До речі, в промисловості для таких цілей використовують індукційні печі. Робота з нагрітими виробами багато в чому технічно полегшується, але головне завдання такої підготовки зводиться до поліпшення якості зварювання. Твердотільні і в той же час тендітні сплави можуть проявляти структурну чутливість до підвищених температурних впливів, тому на перший план виходять такі параметри, як точність напрямку факела і коректність зв'язки електрода і заготовки. Гаряче зварювання чавуну і сталі напівавтоматом дозволяє з'єднувати елементи з чистим швом і мінімальним вмістом дефектних ділянок. Після завершення процесу заготівлі повільно охолоджуються. Витримка до декількох діб потрібно, щоб у зоні з'єднання не виникло тріщин.

Підготовка до робочим операціям

Незалежно від застосовуваного методу та обладнання для зварювання, чавунна заготівля вимагає спеціальної підготовки. Її поверхні необхідно очистити від бруду, масляних плям і по можливості видалити окалину зі слідами корозії. Далі зубилом або кутошліфувальною машинкою слід по всій довжині розширити крайки. Якщо планується зварюванням виконувати ремонт тріщин, то спочатку проводиться і рассверление отворів у місцях утворення дефектів. По створеним поглибленням буде простіше виконати якісне зварювання чавуну напівавтоматом з оптимальним проникненням в зону формування тріщини. Заготовки товщиною більше 5 мм піддаються токарній обробці з метою отримання кутових 50-60-градусних фасок по краях. Тонкі деталі, як вище зазначалося, варяться з застосуванням графітових підкладок, що виключають ризик наскрізного запису.

Вибір дроту для зварювання

Напівавтомат зазвичай передбачає використання дроту. Якщо електрод швидше застосовується як засіб модифікації структури шва, то дріт у випадку з чавунною обробкою виконує функцію захисту. Сьогодні для цього металу випускають спеціальні види дроту – наприклад, з сталевого сплаву з маркуванням ПП АНЧ-1 (для холодного методу). Якщо ж планується наділяти структуру і особливими властивостями, то підійде порошковий дріт. Фахівці, зокрема, хвалять комбіновані варіанти складу на основі кремнію, міді і нікелю. Як і раніше актуальна і зварювання чавуну напівавтоматом із звичайною дротом з алюмінію товщиною близько 1 мм З таким расходником можна обслуговувати профільні чавунні елементи, а також великі металоконструкції при постійному струмі.

Що врахувати в організації захисного середовища?

Слід передбачити два аспекти. По-перше, це обладнання, яке забезпечить подачу газу до пальника. По-друге, безпосередньо тип і властивості газу. Для технічної організації потрібно балон з відповідним наповненням і монтажно-сполучна арматура з соплом, редуктором та іншою необхідною оснасткою. Що стосується другого аспекту, збалансована зварювання чавуну напівавтоматом в вуглекислої середовищі є найбільш поширеним методом. Вуглекислий газ як такий є самодостатнім і забезпечує потрібну захист для зварювання. Інша справа, що він не завжди гарантує стійкість дуги і при високоточних роботах проявляє себе не кращим чином. Альтернативним варіантом виступить аргонова або углекислотно-аргонова суміш, яка відкриває більше можливостей для отримання модифікованих легованих сплавів.

Процес зварювання чавуну напівавтоматом

Починається робота з розпалювання дуги. Найбільш комфортний варіант виконання цієї операції пропонується в інверторах з функцією п'єзорозпалу і подальшим контролем факела за технологіями Arc Force і Hot Start. Держатель необхідно вести під 60-градусним кутом відносно робочої поверхні. Шов накладають в кілька підходів – шарами. Фінальні пласти укладаються кінчиком дроту поперек. Завершується захід видаленням шлаку та коригуванням його температури. Для забезпечення поступового та рівномірного охолодження заготівля засипається негорючим матеріалом на зразок азбесту.

Висновок

Методи напівавтоматичного зварювання містять чимало технологічних нюансів, які передбачають різні формати проведення робіт. Багато залежить від газової середовища та витратних матеріалів. Наприклад, дріт для зварювання чавуну напівавтоматом може зумовити діапазони оптимальної напруги дуги і подається струму. Але, звичайно, на базовому рівні слід виходити з вимог до цільової заготівлі. Враховуються її характеристики і параметри планованого шва, а на виробництвах має значення і швидкість виконання операції.