Сварка чугуна электродом и полуавтоматом: как заварить трещину

Чугун варят короткими швами специальными электродами для чугуна — на никелевой, медно-никелевой или медно-железной основе — на минимальном токе, проковывая каждый участок и давая детали остыть медленно. Обычным стальным электродом чугун заварить можно только «на вид»: шов получается твёрдым и хрупким и часто отрывается с трещиной рядом. Дома реальна холодная сварка инвертором MMA; горячая, с нагревом всей детали до нескольких сотен градусов, требует печи и опыта.

Почему чугун трудно варить

Чугун — сплав железа с углеродом, где углерода больше 2,14%, у распространённых марок обычно 3–4%. Часть углерода находится в виде графита — отсюда серый цвет излома и хорошие литейные свойства. Но это же делает металл хрупким: он почти не тянется, а значит не может компенсировать напряжения, которые возникают при местном нагреве.

При сварке происходит три неприятных процесса:

• Трещины от напряжений. Участок у шва разогревается и расширяется, холодная часть отливки его держит. При остывании шов стягивается, и хрупкий чугун рядом лопается — иногда со щелчком прямо во время работы.
• Отбел. При быстром охлаждении углерод не успевает выделиться в графит и остаётся в виде карбидов. Зона у шва становится белой, очень твёрдой и хрупкой — её не берёт ни сверло, ни напильник.
• Поры. Старые чугунные детали пропитаны маслом и продуктами износа, а графит выгорает с образованием газа — шов получается пористым.

Чугуны бывают разные. Серый — самый распространённый (корпуса, станины, радиаторы, ванны, сковородки) и вполне свариваемый при правильной технике. Высокопрочный и ковкий варятся сложнее. Белый чугун практически не сваривается.

Как отличить чугун от стали

Если непонятно, из чего деталь: сделайте надпил или просверлите незаметное место. Стальная стружка вьётся, чугунная — крошится в порошок. Излом чугуна серый и зернистый. При шлифовке болгаркой сталь даёт длинные светлые искры, чугун — короткие, тёмно-красные, с частыми разветвлениями.

Холодная и горячая сварка: в чём разница

Горячая сварка даёт шов, близкий по составу и структуре к основному металлу, без отбела и трещин. Но деталь нужно равномерно прогреть в печи, варить не давая ей остыть и затем охлаждать вместе с печью много часов. В гараже это нереально.

Холодная сварка работает по обратному принципу: не прогревать деталь, а вносить так мало тепла, чтобы она не успевала нагреться. Шов кладут короткими участками, каждый сразу проковывают и дают остыть. Этим способом заваривают большинство трещин на корпусах, станинах, кронштейнах, чугунных ваннах и радиаторах.

Слово «холодная сварка» в магазинах обозначает ещё и двухкомпонентный эпоксидный состав. Это клей, а не сварка: он годится для заделки неответственных трещин без нагрузки и нагрева, но металлического соединения не создаёт.

Электроды для сварки чугуна

Для чугуна выпускают отдельные электроды. Главная идея — получить шов из металла, который пластичнее чугуна и не образует хрупких структур. Классы по назначению:

Из широко известных отечественных марок: МНЧ-2 — на медно-никелевой основе, ОЗЧ-2 — медный стержень с покрытием, содержащим железный порошок, ЦЧ-4 — стальной стержень с покрытием, связывающим углерод. Для никелевых электродов разных производителей на пачке пишут «для чугуна» и состав стержня — ориентируйтесь на него.

Обычные стальные электроды — рутиловые или с основным покрытием для стали — для чугуна не подходят. Шов берёт углерод из чугуна, становится закалённым и хрупким, а отбел рядом со швом гарантирован. Такой ремонт иногда держится, если деталь не несёт нагрузки, но чаще трескается по границе шва. Как устроены покрытия и чем они отличаются, разобрано в статье какие электроды выбрать.

Диаметр электрода для холодной сварки — 2,5–3 мм, реже 4 мм на толстом металле. Чем тоньше электрод, тем меньше тепла и напряжений. Электроды для чугуна перед работой прокаливают по режиму, указанному на пачке.

Подготовка детали

1. Найти концы трещины. Трещина в чугуне обычно длиннее, чем видно глазом. Место зачищают и смачивают керосином, вытирают и присыпают мелом: там, где трещина, мел потемнеет.
2. Засверлить концы. На каждом конце трещины сверлят отверстие небольшого диаметра — оно останавливает рост трещины при нагреве.
3. Разделать кромки. Трещину раскрывают V-образной канавкой болгаркой или бор-фрезой на глубину до двух третей толщины стенки, на тонких стенках — на всю толщину с небольшим притуплением.
4. Выжечь масло. Старый чугун впитывает масло. Зону шва прогревают горелкой до прекращения дыма и зачищают снова, иначе будут поры.
5. Зачистить до металла на 15–20 мм вокруг разделки.

Для толстостенных нагруженных деталей иногда применяют стальные шпильки: в кромки ввинчивают шпильки в шахматном порядке, сначала обваривают их, потом заполняют разделку. Это уже работа для опытного сварщика.

Как варить чугун инвертором: техника холодной сварки

Режим. Постоянный ток, полярность — по пачке электродов; для большинства электродов для чугуна это обратная полярность, держатель на «плюсе». Ток — нижняя граница диапазона производителя. Ориентир для электрода 3 мм — 70–100 А, для 2,5 мм — 50–80 А; точные цифры на пачке и в паспорте аппарата. Дуга — короткая.

Порядок:

1. Шов кладут участками 20–30 мм, без поперечных колебаний, электродом почти перпендикулярно.
2. Сразу после каждого участка, пока металл горячий, шов проковывают — лёгкими частыми ударами молотка со скруглённым бойком. Металл шва немного растягивается и компенсирует усадку, напряжения снимаются.
3. Отбивают шлак и дают участку остыть до 50–60 °C — так, чтобы рука терпела. Не охлаждать водой и воздухом.
4. Следующий участок кладут в другом месте трещины — вразброс, от концов к середине, — чтобы тепло не накапливалось.
5. Кратер в конце каждого участка заваривают, отводя электрод назад на уже наплавленный металл.

Весь ремонт трещины длиной 20–30 см может занять больше часа, и это нормально: торопливость — главная причина новых трещин рядом со швом.

Чем варить чугун: инвертор или полуавтомат

Инверторы MMA для сварки чугуна

Арт. 035245В наличии

Сварочный инвертор ТSS EVO MMA-160

4 320 ₽4 800 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 035247В наличии

Сварочный инвертор ТSS EVO MMA-200

5 400 ₽6 000 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 028431В наличии

Сварочный инвертор TSS PRO MMA-200

5 583 ₽6 204 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 035254В наличии

Сварочный инвертор ТSS EVO MMA-250

9 153 ₽10 170 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 040641В наличии

Сварочный инвертор HUGONG ESTICK 200ED III

21 122 ₽23 469 ₽−10%/шт.

В корзину

Инвертор MMA — основной инструмент для чугуна. Нужен постоянный ток и стабильная дуга на малых токах: чугун варят на нижней границе диапазона, и аппарат должен держать дугу на 50–80 А без обрывов. Бытового инвертора на 160–200 А хватает с запасом: у TSS EVO MMA-160 и TSS EVO MMA-200 ток ручной дуговой сварки начинается от 20 А. Горячий старт помогает поджечь электрод без залипания, а форсаж — удержать короткую дугу. Все модели — в разделе сварочные инверторы MMA; настройка тока, полярности и горячего старта описана в статье как настроить сварочный инвертор.

Сварка чугуна полуавтоматом возможна, но не обычной стальной проволокой: результат будет как у стального электрода — твёрдый хрупкий шов. Варианты два:

• Специальная проволока для чугуна — никелевая или порошковая, предназначенная именно для чугуна. Техника та же: короткие швы, проковка, медленное остывание.
• Сварка-пайка бронзовой проволокой в аргоне на минимальных режимах. Чугун при этом не расплавляется, соединение получается за счёт припоя — тепла меньше, трещин меньше. Подходит для неответственных деталей и тонких стенок.

Полуавтомат для этого нужен с плавной регулировкой на малых токах и возможностью работать с мягкой проволокой — подробнее о настройке в статье настройка сварочного полуавтомата, модели — в разделе сварочные полуавтоматы MIG/MAG.

Когда лучше не варить: пайка и другие способы

• Пайка латунью газовой горелкой. Кромки нагревают до красного каления, припой с флюсом затекает в разделку. Чугун не плавится, риск трещин меньше. Способ подходит для корпусов, крышек, декоративного литья.
• Механический ремонт. Накладки на болтах, стяжные скобы, штифтование трещины — там, где нагрев вообще нежелателен.
• Эпоксидные составы — для неответственных трещин без нагрузки и нагрева.
• Замена детали. Блоки и головки двигателей, корпуса насосов и редукторов под нагрузкой, детали под давлением — если нет возможности отдать их специалистам с печью для горячей сварки, надёжнее заменить.

Если осваиваете ручную дуговую сварку с нуля, начните со стали: техника удержания дуги описана в статье сварка инвертором для начинающих. С чугуном она та же, просто требования к дисциплине выше. Защита — как при любой сварке, подбор маски разобран в статье как выбрать сварочную маску.