При дуговой сварке стальными электродами с обычными покрытиями, вследствие проплавления чугуна на некоторую глубину в металле шва значительно возрастает содержание углерода.

Быстрое охлаждение металла шва, имеющее место при холодной сварке чугуна, приводит к повышению твердости (закалке) шва и отбеливанию околошовпой зоны.

При сварке чугуна электродами из малоуглеродистой стали для улучшения качества сварного соединения рекомендуется применять электроды малого диаметра и пониженную силу сварочного тока, что уменьшает тепловое воздействие на чугун.

Сварку необходимо вести короткими участками, вразброс (по наиболее холодному месту) с перерывами, чтобы температура детали вблизи места сварки не превышала 50—60^oC, валиками малого сечения.

Сварка чугуна с применением стальных шпилек. Сталь при наплавке на чугун плохо сцепляется с ним из-за их разной усадки. Кроме того, направленная на чугун сталь обогащается углеродом в зоне плавления, становится хрупкой, склонной к закалке и образованию трещин. Поэтому при сварке чугуна обычными стальными электродами для более надежного сцепления наплавленного металла с основным на кромках в шахматном порядке ставят на резьбе стальные шпильки (рис. 1).

Рисунок 1. Сварка чугуна с применением стальных шпилек:

а —установка шпилек при V-образной подготовке кромок; б — обварка шпилек; в — вварка стальных связей; г — формовка при сварке чугуна;

1 —отверстия с резьбой; 2 — шпильки; 3 и 4 — связи; 5 — трещина; 6 — верхний шов

Для сварки и наплавки без подогрева деталей из чугуна и заварки дефектов в отливках применяют электроды с фтористо-кальциевым покрытием. Сварка может вестись в нижнем и вертикальном положении. Применяется постоянный ток прямой полярности, можно использовать переменный ток. Режимы дуговой сварки чугуна следующие:

Сварку производят на участках длиной 30—60 мм.

Фтористо-кальциевое покрытие состоит из 50 % железного порошка, 27 % мрамора, 7,5 % плавикового шпата, 4,5 % кварца, 2,5 % ферромарганца, 2,5 % ферросилиция, 6,0 % ферротитана; 0,5 % соды. Стержень электрода выполнен из меди М-2 или М-3. Электроды допускают сварку в нижнем, вертикальном и полупотолочном положениях. Применяется постоянный ток обратной полярности: при диаметре электрода 3 мм — 90—110 А; 4 мм — 120—140 А; 5 мм—160—190 А.

Ответственные детали из чугуна сваривают с предварительным их подогревом. Перед заваркой дефектное место тщательно вырубают и зачищают. Вырубленное место должно иметь плавные очертания без острых углов, в которых жидкий металл может не сплавиться с основным металлом. Свариваемую поверхность располагают горизонтально и вокруг выкладывают форму из графитовых или угольных пластинок, плотно прилегающих к поверхности, препятствующих стеканию расплавленного металла и придающих шву нужные очертания. Иногда применяют форму из огнеупорной глины или формовочной земли, замешанной на жидком стекле, которая должна быть просушена при температуре 320 К.

Для подогрева деталь помещают в печь или горн. Чтобы в детали не появились значительные деформации и трещины, подогрев следует вести медленно и равномерно. После нагревания детали до нужной температуры пространство, образованное формой, заполняют расплавленным металлом электрода. Крупные дефекты заваривают, разбирая их на участки, которые отделяют графитовыми пластинками, плотно пригнанными к поверхности металла. Соседние участки для обеспечения большей плотности заполняют песком. Чтобы не делать перерывов во время смены электродов, сварку выполняют поочередно два сварщика.

При сварке чугуна с подогревом применяют чугунные стержни. Сварку ведут на переменном или постоянном токе прямой полярности. Покрытие имеет следующий состав: 25 % мела, 41 % графита, 25 % плавикового шпата, 9 % ферромарганца, 30 % жидкого стекла к весу сухой смеси. Толщина покрытия 0,2—0,3 мм на сторону. Сила тока для стержня диаметром 6 мм —200—300 А; 8—10 мм —300—450 А; 10 мм— 450—600 А;  12—15 мм —680—700 А.

Дуговая сварка пучком электродов дает более удовлетворительные результаты по сравнению со сваркой электродами из малоуглеродистой стали. Пучок электродов при этом методе обычно собирается из одного электрода типа Э-42 и двух прутков меди.

Отбеливание околошовпой зоны при сварке пучком электродов уменьшается за счет повышенного содержания меди в сварочной ванне, которая является графитизирующим элементом, но полностью не устраняется.

1 - связка; 2 - толстопокрытый электрод; 3 - медные стержни; 4 - места прихваток.

Сварка чугуна электродами из монель-металла ведется короткими валиками (30—50 мм) с проковкой их в горячем состоянии с целью устранения напряжений от усадки при остывании металла шва. Наличие в сварочной ванне элементов-графитизаторов (монель-металл содержит 25—30% Сu и 60—70% Ni) уменьшает отбеливание околошовпой зоны.

Сварку необходимо производить на малых токах обратной полярности валиками малых сечений.

В практике находят применение много различных методов холодной сварки чугуна различными электродами.