Зварювання чавунів електродами ЦЧ-4, ЦЧ-5 і СЧС-ТЗ виконують без підігріву, але якщо деталі масивні, то їх підігрівають до температури 150-250°С. Ці електроди призначені для холодного зварювання конструкцій з високоміцного, ковкого й сірого чавуну, а також у поєднанні з сталями, для заварювання дефектів у відливках і для попереднього наплавлення першого шару на спрацьовані чавунні деталі під наступне наплавлення спеціальними електродами.
Електроди ЦЧ-4 складаються з сталевого стрижня (марки дроту Св-08 або Св-08А) із фтористо-кальцієвим покриттям (у покритті вміст ферованадію доходить до 70%). Електроди ЦЧ-5 мають сталевий стрижень і покриття з графітизованими елементами. Для зварювання використовують постійний струм зворотної полярності або змінний струм від трансформатора з напругою холостого ходу не менше 70 В. Для діаметра електрода 3,0 мм сила зварювального струму становить 65-80 А, для 4,0 - 90-120 і для 5,0 мм - 130-150 А. Тимчасовий опір розриву дорівнює 480-510 Н/мм2, твердість —160-190 НВ. Продуктивність наплавлення для електродів діаметром 4 мм становить 18,0 г/хв; витрати електродів на 1 кг наплавленого металу — 1,80 кг. Перед зварюванням електроди просушують при температурі 350°С протягом години. Наплавлений метал відрізняється підвищеним вмістом ванадію (9,5%) і низьким вмістом вуглецю (до 0,15%).
Зварювання виконують невеликими ділянками довжиною 25-35 мм із наступним охолодженням на повітрі до 60°С. При зварюванні виробів з ковкого чавуну довжина валика може бути збільшена до 80-100 мм. Для зменшення відбілювання чавуну в зоні сплавлювання і для полегшення механічної обробки, глибина проплавлення має бути мінімальною.
При багатошаровому зварюванні перший шар виконують електродами малого діаметра (3 мм) урозкид із перервами, щоб температура виробу поблизу місця зварювання не перевищувала 50-60° С. Шар виходить тонким, пористим і з поперечними тріщинами. Другий шар наноситься на перший поперечними валиками, тим самим на поверхні деталі у місці зварювання створюється шар сталі. Подальше зварювання може виконуватися електродами більшого діаметра, але також із перервами, щоб уникнути концентрації тепла в одному місці. Наступні шари створюють достатню щільність шва.
При зварюванні стикових з'єднань для збільшення загальної площі зв'язку наплавленого та основного металу шов рекомендується поширити на кромку деталі на ширину, рівну товщині деталі, для зменшення напруг — використати проковування середніх шарів. Цей спосіб не можна використовувати для чавунних виробів, які використовують при температурах вище 100°С тому, що в місці зварювання можуть виникнути додаткові напруги (через різницю значень коефіцієнта теплового розширення сталі й чавуну), а це в свою чергу призведе до появи тріщин.
Холодне зварювання мідними й комбінованими мідно-сталевими електродами ОЗЧ-1, ОЗЧ-2, ОЗЧ-6, СТЧ-3 використовують для виробів, які працюють при незначних статичних навантаженнях для одержання щільних швів, заварювання дефектів чавунного лиття, при ремонті деталей без підігріву.
Мідно-залізні електроди ОЗЧ-1 складаються з мідного стрижня і покриття: 50% залізного порошку; 27 мармуру; 7,5 плавікового шпату; 4,5 кварцу; 2,5 феромарганцю; 2,5 феросиліцію; 6,0 феротитану та 0,5% соди. Вони придатні для зварювання в нижньому й похилому положеннях на постійному струмі зворотної полярності. Метал шва пластичний, щільний та міцний. Зварюють обережно, щоб не допустити крихкого загартованого шару й тріщин. Механічна обробка утруднена та виконується твердосплавним інструментом. Наплавлений метал складається з 89% міді і 11% заліза. Зварювальний струм підбирають із розрахунку 35А на 1 мм діаметра електрода. Зварюють короткою дугою невеликими ділянками довжиною 30-60 мм з очищанням і проковуванням кожного валика. Після обриву дуги зварювання продовжують при охолодженні металу шва до температури 50-60°С. Використовують електроди діаметром 4-7 мм.
Широке використання мають комбіновані мідно-сталеві електроди: мідний стрижень із сталевим сплетінням, сталевий стрижень із мідною оболонкою, пучок з мідних і сталевих електродів. Комбіновані електроди виготовляють з міді будь-якої марки. На мідний стрижень діаметром 4-7 мм і довжиною 300-350 мм накручується сталева спіраль, нарізана у вигляді смужок шириною 5-10 мм. Якщо між витками спіралі буде невеликий інтервал, то заліза в електроді буде не більше 8-12%. На підготовлені стрижні наносять крейдове, УОНИ-13/45 або інше покриття.
При зварюванні пучком електродів відбілювання першої ділянки біляшовної зони повністю не усувається. Кращі результати одержують, коли в пучок добавляють стрижень із монель-металу або латуні діаметром 2-3 мм. Щоб уникнути затікання розплавленого металу наперед дуги, електрод розташовують під кутом 50-70° у напрямку зварювання.
Плавлення комбінованого електрода і сплавлювання його з чавуном створює умови для одержання якісного шва, тому що мідь не з'єднується з вуглецем — вона залишається пластичною і в'язкою, а сталь навуглецьовується, що підвищує її міцність.
Зварювання чавунів міднонікелевими і міднокобальтовими електродами МНЧ-1, МНЧ-2 виконують без підігріву. Мідно-нікелеві електроди складаються з дроту монель-металу (НМЖМц) хімічний склад якого: 28% міді, 2,5 заліза, 1,5% марганцю, решта — нікель або константанового дроту (40% нікелю, 1,5% марганцю, решта — мідь) і фтористокальцієвого покриття (40% графіт, 60% крейда або мармур). Наплавлений метал це залізоміднонікелевий сплав із твердістю НВ135, у перехідній зоні — НВ160, що дозволяє вільно проводити механічну обробку. Недоліком електродів є не забезпечення високої стійкості проти виникнення пор і тріщин. Тому зварювання виконують короткою дугою валиками довжиною 15-20 мм. Після обриву дуги валик проковують і відновлюють зварювання після його охолодження до 50-60°С. Електроди для зменшення вологості просушують при 150-200°С протягом 1-1,5 год. Зварювання виконують на постійному струмі зворотної полярності електродами діаметром 3-5 мм і силі зварювального струму 90-190 А.
Залізонікелеві електроди ЦЧ-ЗА призначені для зварювання високоміцного магнієвого чавуну з кулястим графітом і сірого чавуну. Електроди ЦЧ-3А складаються з дроту Св-08Н50 і фтористокальцієвого покриття. Наплавленний метал містить 0,3% вуглецю, 5,25 кремнію, 50% нікелю. Зварюють на постійному струмі зворотної полярності з мінімальним проплавленням чавуну на понижених режимах з розрахунку 30 А на 1 мм діаметра електрода. Рекомендується зварювати короткими швами довжиною 70-100 мм, через 20-30 мм виконувати повторно-зворотні рухи електродом. Після накладання кожного шва необхідне проковування металу в гарячому стані і охолодження до 50-60°С. Електроди забезпечують високу міцність і відсутність тріщин зварного з'єднання та задовільну механічну обробку.
Зварювання чавунів міднохромонікелевими електродами АНЧ-1 розроблене інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона. Електроди виготовляють з дроту марок Св-04Х19Н19 і Св-04Х19Н9Т, оболонка з червоної міді марки М2 або МЗ, покриття фтористо-кальцієве. Наплавлений метал містить 0,13% вуглецю, 4,5 хрому, 2,5 нікелю, 0,65 марганцю, 0,4% кремнію, решта — мідь і залізо. Використовують постійний струм зворотної полярності з розрахунку 30А на 1 мм діаметра електрода. Зварюють короткими ділянками з проковуванням у гарячому стані відразу після обриву дуги. Перед заварюванням наступної ділянки деталь охолоджують до 40-50°С. Електроди просушують протягом 1 год при температурі 300-350°С. При холодному зварюванні механічна обробка задовільна.
Автор: І.В.Гуменюк і О.Ф.Іваськів
Книга: Технологія електродугового зварювання