Чугун – широко применяемый конструкционный материал, отличающийся хорошими литейными свойствами и малым коэффициентом линейного расширения, высокой износостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Пониженная прочность и высокая хрупкость серых чугунов приводят в отдельных случаях к поломке в процессе эксплуатации изготовленных из них деталей, а это в свою очередь приводит к выходу из строя или к простою оборудования. Поломки могут быть вызваны приложением к деталям нагрузок, превышающих расчетные, попаданием в механизмы инородных твердых тел, образованием трещин из-за неравномерного нагрева. Для ремонта деталей, вышедших из строя, широко применяют сварочные процессы. При правильном выборе способов устранения дефектов и их тщательном выполнении качество восстановленных деталей, как правило, отвечает требованиям эксплуатации. С учетом обрабатываемости, плотности, прочности, цвета наплавленного металла при холодной сварке чугуна, а также стойкости в агрессивных средах и общего товарного вида сварного соединения, разработаны многочисленные марки электродов. В мировой и отечественной практике в качестве стержня электродов используют никель, медь и их сплавы с добавками легирующих компонентов, придающих наплавленному металлу специальные свойства. Находят так же применение электроды с высоким содержанием железной составляющей.

В последнее время особенно широкое распространение при ремонтной сварке чугуна и заварке дефектов в отливках получили сварочные покрытые электроды на никелевой основе. Они распространены за рубежом и широко применяются такими фирмами, как Кастолин (Швейцария) и УТП (Германия). В отечественной практике широко применяются электроды на чисто никелевой проволоке – ОЗЧ-3 и ОЗЧ-4. Никель, составляющий основу электродов, растворяется в основной металлической массе чугуна и его влияние объясняется главным образом воздействием на металлическую матрицу. Обладая графитизирующей способностью, никель влияет на распад цементита с образованием графитовой эвтектики и вызывает образование аустенитной структуры в металле шва, таким образом никель оказывает благоприятное влияние на уменьшение зоны отбела (высокой твердости) в зоне сплавления. При сварке основной металл в зоне действия дуги расплавляется на глубину 0,5-1,5 мм. Расплав электродного металла, содержащий большое количество никеля, взаимодействует с расплавленным чугуном. Наплавленный металл – вязкий, легко поддающийся механической обработке, и лишь зона сплавления отличается повышенной твердостью. Чем больше доля расплавленного основного металла, тем ощутимее зона сплавления, и, наоборот, при незначительном расплавлении основного металла, можно получить настолько малую полоску зоны сплавления, что она не скажется на обрабатываемости.

Использование специальных покрытий сварочных электродов ОЗЧ-3, ОЗЧ-4 обеспечивает высокую плотность наплавленного металла, они обладают малой проплавляющей способностью, за счет чего уменьшается зона взаимодействия электродного и основного металла. Малое расплавление основного металла достигается также уменьшением эффективной мощности источника плавления и увеличением скорости сварки, т.е. снижением погонной энергии. Применяются электроды малых диаметров (2; 2,0; 3мм) и минимальные силы тока.

Электроды ОЗЧ-3 применяются для холодной сварки и заварки литьевых дефектов в деталях из серого и высокопрочного чугуна. Эти электроды предпочтительнее применять для сварки соединений, к которым предъявляют повышенные требования по чистоте обрабатываемой поверхности. Химический состав наплавленного металла: никель больше 99,0 процентов. Электроды ОЗЧ-4 предпочтительнее применять для выполнения последних слоев поверхностей, работающих на истирание или при наличии ударных нагрузок. Химический состав наплавленного металла примерно следующий: никель около 95 процентов, медь–1,5 процента, железо–1,5 процента, марганец–0,5 процента, кремний–0,5 процента, углерод–0,3 процента.

При холодной сварке чугуна электродами ОЗЧ-3 и ОЗЧ-4 необходимо соблюдать следующие требования: сварку производят короткими швами длиной 30-50 мм с послойным охлаждением на воздухе до температуры 60 градусов Цельсия и проковкой каждого участка шва легкими ударами молотка. При заварке крупных дефектов электроды марки ОЗЧ-3 используют в сочетании с электродами марки ОЗЖН-1, поочередно чередуя. Подготовку дефектов под заварку выполняют в зависимости от характера, размеров и расположения сквозного дефекта – вырубкой, воздушно-дуговой резкой, фрезерованием, изготовлением вставок и применением «вварышей». Трещины, спаи, разбитые части разделывают снятием кромок; -образную канавку разделывают для односторонней сварки, если для разделки и сварки доступна одна сторона стенки; другую сторону, неудобную для разделки и сварки, по возможности разделывают после заполнения канавки выплавлением дугой корня шва на глубину, достаточную для заплавления один проход; Х – образную канавку разделывают для двухсторонней сварки, если для разделки и сварки доступны обе стороны стенки. В
отдельных случаях для усиления сварного соединения в толстостенных деталях на кромках разделки устанавливают ввертыши. В толстостенных отливках целесообразна разделка трещин с образованием сквозного паза. Для очистки и проковки наплавленного металла рекомендуется применять пневмомолоток с набором зубил, специально заточенных под различный профиль. Первый валик следует укладывать в корень разделки электродом диаметром 2,5 или 3 мм при небольшой силе сварочного тока.

Сварка чугуна высоконикелевыми электродами ОЗЧ-3, ОЗЧ-4