Чугун активно используется в качестве конструкционного материала, из него изготавливаются как предметы быта, так и сложные металлоконструкции, различное оборудование. Широкое распространение этот металл получил из-за нескольких весомых достоинств: чугун достаточно износостойкий, крепкий, отличается высокой надежностью даже в условиях высоких температур и перепада нагрузки.
Сварка чугуна
В то же время, у чугуна есть и большой недостаток – при скреплении отдельных деталей друг с другом сварочные швы быстро изнашиваются и покрываются трещинами. Объяснение этому явлению кроется в свойствах чугуна становиться куда менее пластичным в условиях быстрого охлаждения. При снижении температуры этот металл становится очень твердым, и любое воздействие на сварочный шов (включая неравномерное изменение температуры) приводит к ослаблению соединений деталей. Чтобы этого избежать и сделать сварку более надежной, рекомендуется учитывать особенности чугуна как металла при горячей или холодной сварке.
Горячая сварка чугуна
Из-за того, что чугун является сложным для сварки металлом, на практике к нему применяется большое количество разновидностей скрепления деталей: ведь для каждого отдельного случая может подойти холодная, горячая или газовая сварка. Все зависит от того, с чем нужно соединить чугунные детали, как планируется их дальнейшая эксплуатация и какие условия есть для проведения работ. Горячая дуговая сварка является наиболее востребованной для чугуна, т. к. при предварительном нагревании диффузия проходит более активно (молекула двух разных деталей активнее проникают друг в друга и остаются в этом состоянии при остывании). Однако именно при этом виде сварки необходимо учитывать быстрое нагревание и охлаждение металла: сварочные швы у чугуна очень чувствительны к эти процессам. Поэтапный процесс выглядит следующим образом:
- На первом этапе горячей сварки проводятся подготовительные операции: учитываются все дефекты литья чугунных деталей и проводятся работы по их устранению. Например, если на концах деталей есть трещины – их засверливают, если присутствуют признаки коррозии – их устраняются при помощи специальных металлических щеток.
- Далее детали хорошо очищают, обезжиривают и плотно соединяют друг с другом, чтобы получилась готова площадка для будущего сварочного шва.
- Уже подготовленные и предварительно соединенные друг с другом детали нагревают до нужной температуры (она определяется индивидуальными параметрами чугунных деталей – их размерами, жесткостью и другими свойствами металла). Нагревание должно проходит в специально оборудованных электрических печах.
- С помощью горелки с пламенем две нагретые детали прочно свариваются плотным швом. Сначала горелка должна быть направлена вертикально по отношению к будущему шву, далее, в процессе проведения ее по линии, достигается нужный угол.
Горелку следует подносить на расстоянии нескольких миллиметров от свариваемых деталей. Длительность сварки и сила пламени также определяется индивидуально, исходя из особенностей соединяемых деталей.
При проведении горячей сварки необходимо учитывать резкий перепад температур у чугунных деталей при нагревании, воздействии горелки и дальнейшем остывании. Чтобы исключить возможность появления трещин и ненадежного скрепления, сварочную поверхность покрывают специальной оксидной пленкой, которая препятствует выделению газов из расплавленного металла. При охлаждении же сваренных деталей процесс необходимо замедлять с помощью функционала специальной печи и удаления окислов.
Холодная сварка чугуна
Холодную сварку применяют в тех случаях, когда процесс нагревания чугуна становится экономически невыгодным. Например, если несколько деталей имеют большие габариты, и при их нагревании есть риск создать слишком большое внутреннее напряжение или создать эффект коробления металла (внезапное изменение формы конструктивного элемента из-за чрезмерной нагрузки). При холодной сварке тоже получаются надежные и крепкие швы, но полностью исключить появление закаленной прослойки на швах не удастся. Для того, чтобы ее уменьшить и тем самым сделать шов прочнее, рекомендуется проходить сварочной дугой с небольшим электрическим напряжением несколько раз по одному и тому же участку.
