Svařování litinových slitin se provádí několika způsoby. Každý z nich je vybrán jako rovnováha mezi cenou a složitostí práce a silou, která je vyžadována od švu. To je způsobeno fyzikálními vlastnostmi litinových materiálů, které se výrazně liší od naprosté většiny ostatních slitin a kovů.
Vlastnosti svařování litiny
Litina je slitina železa s vysokým obsahem uhlíku. Uhlík dodává ocelovým slitinám tvrdost, když je jeho obsah vyšší než 2,14 %, výsledná slitina je již litina. Protože uhlík není kov, nemůže tvořit krystalové mřížky se železem a je přítomen ve formě inkluzí grafitu různých forem nebo vstupuje do chemické vazby se železem. Litina má díky grafitu porézní strukturu, je nasycená plyny a absorbuje olej.
Při svařování litiny začínají problémy ihned po vytvoření švu. Během ochlazování, zvláště rychlého, snadno vznikají trhliny v důsledku kalení a silného pnutí v kovu. Vzniká karbid železa (cementit), litina se „vybělí“, získá vysokou tvrdost a křehkost. Proto je nutné po svařování udržovat teplotu na 200-300°C a postupně ji snižovat, aby nedocházelo k tvorbě cementitu.
Pomáhá také zavádění niklu do svarového materiálu. Je mísitelný se železem v jakémkoli poměru. Tím se netvoří karbidy a nezvyšuje se tvrdost, což zabraňuje vzniku trhlin. Pro tyto účely můžete použít měď, ale neposkytuje tak jednotný šev jako nikl.
Relativně nízký bod tavení litiny (od 1200 do 1250 stupňů) vede k její vysoké tekutosti a omezuje svařovací polohy – obzvláště obtížné je svařovat stropní švy. Kromě toho se zvyšuje tvorba plynu, která pokračuje, i když se šev ochladí.
Takzvanou „spálenou“ litinu (která byla dlouhodobě vystavena vysokým teplotám) nelze svařovat kvůli výskytu oxidů křemíku a uhlíku. Obecně je výhodnější měnit litinové díly a zabránit jejich zničení během používání.
Hlavní potíže při svařování litiny:
- tvorba trhlin během ochlazování švu;
- silné zvýšení tvrdosti v oblasti svaru;
- odplynění vytváří poréznost svaru;
- tekutost lázně komplikuje technologii.
Příprava litiny pro svařování
Před svařováním, zejména kritických dílů, je nutné kov připravit. K tomu se provádí seznam prací:
- čištění nečistot a oleje pro všechny druhy svařování;
- řezání hran pro všechny druhy svařování;
- instalace svorníků pro svařování za studena (se zvýšenými požadavky na pevnost);
- ohřívací díly pro svařování za tepla;
- Formování horké svarové lázně.
Zvláštní pozornost je třeba věnovat odstranění oleje pomocí rozpouštědel nebo žíháním pomocí hořáku.
Při řezání okrajů je nutné vyříznout všechny praskliny. Pokud budou instalovány kolíky, pak by mělo být řezání okrajů provedeno pod úhlem. Do okrajů se vyvrtají otvory, vyřežou se závity a našroubují se ocelové trny alespoň ve dvou nebo třech „rážích“ (poměr délky k průměru). Vnější konce svorníků musí umožňovat jejich vzájemné svaření.
Přípravné zahřívání dílů během svařování za tepla se provádí postupně, při 100-150 stupních za hodinu. Chlazení se také provádí pomalu, přičemž se součásti ohřívají s klesající teplotou.
Možnosti svařování litiny a jejich stručná charakteristika
V závislosti na požadavcích na pevnost a charakteru poškození litinových dílů se používá jeden z více způsobů svařování.
Svařování za tepla
Svařování za tepla se používá v případech, kdy je nutné získat vysokou zpracovatelnost švu a blízkost jeho složení a struktury ke zbytku hmoty litiny. Části, které se mají svařovat, se připraví jak je popsáno výše a zahřejí se na teplotu 700 °C. V případě potřeby se před zahřátím vyrobí forma z materiálů používaných ve slévárenství. To je nutné pro průchozí a okrajové (odštípnuté) poškození. Vybroušené povrchy a závity by měly být chráněny hlínou.
Svařování za tepla se používá pro výrobky velké hmotnosti v případech, kdy je vyžadována zvýšená pevnost.. Teplo pro lázeň se získává buď z elektrického oblouku, nebo z plynového hořáku. Svařování za tepla se od ostatních typů liší největším objemem lázně (až 0.5-1 dmXNUMX). To vyžaduje, aby byly obrobky nastaveny pouze ve spodní poloze.
Přídavný materiál pro svařování za tepla – litinové elektrody se zvětšeným průměrem (od 8 mm nebo více) nebo plněný drát.
Svařování za tepla
Položhavé svařování litiny se provádí podobně jako výše popsané svařování za tepla, ale teplota předehřevu je zde nižší, asi 300-350 °C. To pomáhá snížit rychlost ochlazování kovu po svařování.
U polohorkého svařování je stupeň „vybělení“ litiny menší než u svařování za tepla, což také přispívá k nižšímu riziku praskání. Kromě toho je zapotřebí méně energie k ohřevu součástí.
Položhavé svařování se provádí elektrodami z nízkouhlíkové oceli s legujícími přísadami nebo autogenními s přidáním litinové tyče pro přísadu.
Svařování za studena
Nejčastěji se u drobných poškození používá svařování za studena. Slovo „studené“ zde znamená, že díly, které mají být svařovány, nejsou předehřívány. To značně zjednodušuje proces, i když to neumožňuje získat kvalitu švu dosažitelnou metodou za tepla. Ale pro malé vady na nezatížených částech – pouzdra mechanismu, kryty atd. – je tato metoda zcela oprávněná.
U nosných dílů lze použít výztuž pomocí ocelových trnů, které jsou z vnější strany přivařeny a následně uzavřeny horním švem. Při svařování za studena mají tendenci ohřívat kov co nejméně a používají ocelové elektrody malé tloušťky (3-5 mm). Pro snížení zahřívání se používá stejnosměrný proud a elektroda je připojena k plusu zařízení (přepólování). Materiál elektrody by měl obsahovat co nejméně uhlíku. Ale i bez toho se ve švu vytvoří tenká vrstva bílé litiny. Ani prodloužené žíhání nepomůže se toho zbavit.
Dobrých výsledků se dosáhne použitím niklu nebo monelového kovu. (nikl 70 %, měď 20 %) ve svařovacích elektrodách, ale tato metoda je drahá. Měl by být používán v případech, kdy je požadováno následné soustružení, broušení nebo frézování součásti. Je však třeba vzít v úvahu, že mechanická pevnost „poniklované“ litiny je snížena.
Hlavní metody svařování litiny
Šedou litinu lze vařit několika způsoby. Nejčastěji se jedná o obloukové svařování ocelovými nebo speciálními elektrodami. Tyto metody patří k metodě svařování za studena.
Ruční obloukové svařování stavnými elektrodami
Nejmenší poškození litinových dílů lze svařovat běžnými 3mm ocelovými elektrodami s tenkým povlakem. Před svařováním jsou švy očištěny a praskliny jsou vyřezány nebo vyříznuty. Svařování se provádí malým proudem 80-120 ampér.
| Poškození | Elektrody | Dále |
| Malé | Ocel | Kování švu kladivem |
| průměrný | Měď | |
| Velké | Měď a nikl | Zpevnění čepů |
Pokud je nutné zlepšit kvalitu svaru obloukovou metodou, použije se namísto transformátoru invertor, protože umožňuje pracovat na stejnosměrném proudu. To poskytuje některé další možnosti, jak je uvedeno v tabulce níže.
| Polarita | Detail | Elektroda | Vlastnosti |
| Přímka | Plus | Bez | Zvýšení ohřevu součásti. Nízká spotřeba elektrod |
| Zpětná vazba | Bez | Plus | Mírné zahřívání součásti. Velká spotřeba elektrod |
Důvod tohoto rozdílu je ve fyzice procesu: kladná elektroda je silně bombardována těžkými zápornými ionty, což dává dodatečnou energii celkové rovnováze uvolňování tepla. Rozdíl teplot může být až 700°C. Obecně platí, že za schopnost vyhnout se přehřátí litiny při svařování elektrickým obloukem musíte zaplatit cenu: plýtvat elektrodami navíc.
Použití transformátoru zbavuje svářeče příležitosti ohřívat elektrody různými způsoby, protože neexistuje žádný rozdíl se střídavým proudem – teplo se uvolňuje rovnoměrně na každém konci oblouku. Navíc klesá stabilita oblouku – na střídavý proud nehoří pořád.
Pro snížení přehřívání švu se používá pohyb elektrody v cikcaku nebo v kruhu, protože je to pro svářeče pohodlnější. Teplo je distribuováno rovnoměrněji. Je také užitečné rozdělit velké švy na menší části a mezi prováděním částí nechat kov vychladnout na 80-50 ° C.
Pro zlepšení kvality svaru na litině se používají elektrody s přídavkem mědi, niklu nebo kovu monel (slitina mědi a niklu). Nejjednodušší a nejlevnější varianta: ocelový drát Sv-08 (Sv-08A) je obalený měděným drátem a ponořen do roztoku křemičitanu sodného (tekuté sklo). Po zaschnutí lze povlak vyvařit.
Svařování plynem
Plyn nebo elektřina pro svařování je jen způsob ohřevu, dodává energii do svarové lázně. Ale kvůli rozdílům ve fyzice a chemii těchto procesů se mohou objevit technologické rozdíly. Při svařování litiny plynem lze použít acetylen nebo směs propan-butanu, ale obě možnosti jsou s kyslíkem. Místo elektrody se používá niklový přídavný drát nebo litinová tyč. Pro zamezení oxidace je možné použít povlak výplňového materiálu tavidly (na bázi boraxu), často však stačí použít ohřev kovu redukční částí plamene hořáku.
Hořák by měl postupně zahřívat místo kolem svařování. Pouze zkušenost svářeče pomůže určit vhodnou teplotu v oblasti svaru (200-350 °C). Po jeho dosažení je místo svařeno. Poté se hořák postupně vytahuje, aby se zabránilo náhlému ochlazení. Samozřejmě se zde spotřebovává mnohem více plynu než při svařování oceli, ale to je při svařování litiny plynem nevyhnutelné, jinak se objeví trhliny.
Argonový oblouk
TIG svařování litiny je možné, ale je příliš drahé a nenabízí žádné zvláštní výhody oproti jiným typům svařování. Litina nepotřebuje tak pečlivou ochranu proti oxidaci jako například hliník. Pokud stále musíte vařit litinu s argonem, měli byste zde dodržovat stejná pravidla:
- aby nedošlo k přehřátí kovu;
- postupně zahřívejte šev;
- po svařování postupně ochlazovat.
To vše vede k vysoké spotřebě argonu. Proto je lepší použít jiné způsoby vytápění. Obvykle se jedná o stejný acetylenový hořák, takže je zbytečné vařit s argonem vůbec. Při svařování argonem se obvykle používají nekonzumovatelné elektrody nebo poloautomatický přístroj. V druhém případě bude nutné jej nabít požadovaným typem drátu, například niklem.
Jiné možnosti
Z dalších možností můžete přidat část o svařování za tepla. Tato metoda vyžaduje nejvyšší spotřebu energie a přípravu forem pro velkoobjemovou svarovou lázeň. Po vyčištění místa pro šev se kolem tohoto místa (a v případě potřeby) zespodu vytvoří přepážky ze žáruvzdorné hlíny. Pro formy se používají také grafitové desky. Z vnější strany je forma chráněna plechovou železnou krabicí: ta zajišťuje, že se lázeň nevylije. Pece slouží k předehřívání a pomalému ochlazování dílů (za starých časů se na velké díly používal oheň).
Při studeném svařování velkých dílů se kov řeže pod úhlem 90 stupňů a do řezných zkosení se zašroubují trny malé délky z měkké oceli. Horní konce trnů obou polovin švu jsou rovněž opařeny ocelí s nízkým obsahem uhlíku. Dodávají švu výraznou pevnost. Shora je šev svařen mědí nebo slitinou mědi a niklu.
Svařování litiny s ocelí je dnes velmi populární operace. Tato technologie se používá v mnoha průmyslových odvětvích, včetně strojírenství, výroby obráběcích strojů, hutnictví atd. Slitiny železa a uhlíku (litina) jsou široce používány pro výrobu různých výrobků a konstrukcí. Výrobky vyrobené z tohoto materiálu mají přijatelnou cenu a řadu pozitivních vlastností.
Problémy a vlastnosti svařování litiny a oceli
Litina je uhlíková slitina železa obsahující více než 2,11–2,14 % uhlíku. Tento materiál může obsahovat různé nečistoty: křemík (až 3 %), mangan (méně než 1 %), síru, fosfor a legující přísady (chrom, nikl, vanad, hliník, hořčík atd.). Obsah speciálních přísad a tepelné zpracování může zvýšit pevnost a tažnost litiny.
Slitiny železo-uhlík dokážou účinně vyhladit vibrace. Tento materiál je odolný proti opotřebení a má vynikající odlévací vlastnosti. Široké použití litiny pro výrobu různých dílů vede k tomu, že takové slitiny musí být často svařovány s různými kovy.
Technologie takového svařování je zvláště široce používána ve slévárnách železa. Kromě toho se výrobky z litiny používají v továrnách, které jsou zaměřeny na opravy různých typů zařízení. Kromě toho takové operace umožňují odstranit různé vady odlitků železo-uhlík.
Zvláštností litiny je, že svým složením připomíná ocel, ale její struktura ztěžuje proces svařování. Je to způsobeno zvýšeným obsahem uhlíku, který může být ve slitině přítomen ve formě zrn různé velikosti.
Při svařování litinových výrobků, jejichž struktura obsahuje velká zrna uhlíku, je velmi obtížné dosáhnout spolehlivého spojení. Velké potíže vznikají při svařování slitin železa a uhlíku s ocelí, což je způsobeno heterogenitou těchto materiálů.
Problematika tohoto procesu je způsobena zvláštnostmi struktury litiny. Jeho chemické složení podporuje tekutost při dosažení teplot tání. Z tohoto důvodu není možné při svařování vytvořit jednotný, pevný šev. Po delším ohřevu může litina vytékat ze svarové lázně. Litinové slitiny mají ve srovnání s ocelí nižší bod tání a nižší tažnost. Takové vlastnosti mohou způsobit praskání slitiny během ochlazování po svařování.
Uhlík obsažený v litině během procesu ohřevu při jejím svařování s ocelí interaguje s kyslíkem z okolního vzduchu. V důsledku toho vzniká nestejnoměrný svar s četnými póry. Toto spojení se vyznačuje nízkou odolností proti ohybovému zatížení.
Svařování litiny s ocelí, jejíž technologie zohledňuje výše popsané vlastnosti, zajišťuje vytvoření svaru běžné kvality. Aby se eliminovala tekutost litiny, musí být grafitová platina umístěna na spojích kovů. Tím zabráníte úniku roztaveného kovu, pokud se spálí.
Třetí problém svařování dílů z oceli a litiny lze vyřešit provedením takové operace v prostředí obsahujícím inertní plyny. Můžete například použít CO₂. Tento plyn vytlačí vzduch ze svařovací zóny. Na svařování litiny na ocel argonem lze použít směs Ar (argonu) a CO1 v poměru 4:XNUMX.
V závislosti na teplotě ohřevu spojovaných dílů existují tři způsoby svařování oceli a litiny:
- Svařování za tepla je hlavní metodou, která je považována za „nejsprávnější“. Před zahájením svařování je nutné díly zahřát na teploty od +600 °C do +650 °C.
- Při položhavém svařování se litinové díly zahřejí na +300…+350 °C.
- Technologie svařování za studena nezahrnuje zahřívání spojovaných výrobků.
Je třeba poznamenat, že pro různé způsoby svařování dílů z oceli a litiny se používají různé elektrody. Je důležité přísně dodržovat technologické normy a požadavky pro každou metodu.
Technologie svařování litiny a oceli
Je nutné zajistit, aby při svařování různých kovů nevznikaly ve svařovaném materiálu intermetalické struktury, které jsou křehké. To je velmi důležitá podmínka pro získání spolehlivého spojení mezi ocelovými a litinovými díly. Pro svařování takových materiálů se používá technologie využívající nárazníkovou vrstvu.
Zároveň není třeba usilovat o použití kovů, které jsou z hlediska pevnosti a odolnosti proti korozi spolehlivější než „slabší“ materiál spojovaného páru (v našem případě litina). V tomto ohledu, abyste mohli správně svařovat ocel a litinu, musíte si prostudovat následující doporučení ohledně pevnostních charakteristik a odolnosti proti korozi:
- Aby se zabránilo vodíkovému praskání prvku spojovaného s ocelovou hranou, používají se elektrody potažené fluoridem vápenatým.
- Pro svařování dílů vyrobených z odlišných kovů by měly být jejich hrany předehřáté.
- V průběhu poloautomatické svařování litiny a oceli U wolframové elektrody s netavitelným vodičem v atmosféře inertního plynu lze výplňový materiál vyčistit a narovnat válcované dráty s vhodným chemickým složením nebo ocelové pásy. Je třeba vzít v úvahu, že takové řešení může vést k tvorbě intermetalických sloučenin, které jsou křehké.
Svařování ocelových a litinových dílů se provádí nastavením svařovacího proudu na obrácenou polaritu. Tato podmínka platí pro svařovací stroje, u kterých je normální napětí naprázdno asi 54 voltů. Při použití svařovacího zařízení s vyšším napětím naprázdno lze svařování těchto kovů provádět v režimu střídavého proudu.
Doporučené články o kovoobrábění
V každém případě poloautomatické svařování litiny a oceli zahrnuje předehřátí dílů na +600 °C. To je nezbytné, aby se zabránilo nadměrné expanzi materiálu ve svařovací zóně. Pokud svařujete rozdílné kovy bez takového ohřevu, pak při svařování a následném ochlazování dílů může dojít k nevratným deformacím. Pokud je tato podmínka splněna, jediným průchodem se získá zcela utěsněný šev mezi ocelí a litinou.
Pokud jsou díly velkých rozměrů nebo obsahují tavné prvky, stejně jako v jiných případech, které vedou k nemožnosti předehřátí na požadovanou teplotu, musí být svařování provedeno jinou technikou. V tomto případě se svařování provádí s korálky o délce do 0,25 cm Před nanesením další housenky je nutné zajistit, aby předchozí vychladla.
Technika svarového spoje se používá v situacích, kdy neexistují žádné přísné požadavky na těsnost švu. Faktem je, že samotný proces chlazení bude narušovat těsné svařování kuliček. Kromě toho se hotový šev ukazuje jako velmi křehký, takže tuto technologii nelze použít, pokud existují požadavky na další zpracování místa svařování.
Trvanlivost švů aplikovaných na litinové díly závisí na správně zvoleném typu elektrod. Je třeba vzít v úvahu, že kvůli křehkosti litiny mohou mít konstrukce vyrobené z tohoto materiálu mnoho různých vad.
Po dokončení svařování by spoj neměl rychle vychladnout. Tomuto stavu je třeba věnovat zvláštní pozornost při svařování ocelových trubek na litinové baterie. Rychlost ochlazování ocelových slitin je mnohem vyšší, proto je nutné vyrovnat dobu ochlazování svařovaných prvků. K tomu jsou ocelové díly pokryty materiálem, který déle udrží teplo (uhlí, písek atd.).
Pokud je správně zvolen způsob svařování litiny s ocelí a svářeč je patřičně kvalifikovaný, lze poškozené litinové díly snadno obnovit. Lze je vrátit do požadovaného stavu, aniž by byla ohrožena trvanlivost výrobků.
Specialisté na svařování mohou s danými materiály pracovat i jinými technologiemi. V tomto článku uvádíme pouze ověřené metody. S jejich pomocí vystupujte Litinu a ocel můžete svařovat doma.
Než začneš svařovat litinu s ocelí pomocí invertoru, je nutné provést přípravná opatření. Nejprve je třeba vyčistit spoj litinového dílu bruskou s lamelovým kotoučem nebo jiným nástavcem, který lze pro takovou práci použít. Vrchní vrstva se stáhne na vrstvu kovu, která ještě nebyla zoxidována.
Čištěné místo je nutné odmastit benzínem nebo jiným rozpouštědlem. Svařování litiny s ocelí pomocí invertoru k utěsnění trhlin zahrnuje odizolování kovu do celé hloubky defektu. Poté by měl být v tomto místě vyvrtán otvor o průměru 10 mm.
Obloukové svařování výrobků z litiny a oceli lze provádět pomocí ocelových trnů nebo vrstvu po vrstvě bez použití nosných prvků. Velikosti čepů jsou přísně regulovány. Například jejich průměr by měl být menší než 40 % tloušťky litiny. V tomto případě je povoleno vyčnívání svorníku nad svařovaným výrobkem až 4–6 mm. Doporučená vzdálenost mezi sloupky by měla být větší než 6 průměrů. Počet svorníků je určen rozměry spoje, neměl by však přesáhnout 1/4 plochy lomu.
Svařování litiny s ocelí doma vyžaduje dodržování určitých požadavků. Okraje dílů by neměly mít ostré řezy na spoji (optimální tvar hran je kulový). Pro takové svařování se používají speciální elektrody. Je nutné používat jakosti elektrod s mědí, chrómem, niklem a dalšími slitinami (sloučeninami), které poskytují možnost natavení oceli na litinu.
Co je třeba zvážit před zahájením svářečských prací na litině a oceli:
- polarita připojení musí být obrácená;
- zvolte minimální přípustný výkon svařovacího stroje pro určitou tloušťku elektrody;
- souvislý svar by neměl být delší než 3–5 cm;
- Aby se zabránilo přehřátí litiny, používají se časté přestávky;
- První a poslední vrstva ve vícevrstvých švech musí být zatlučena (minimální silou).
Potřebné materiály pro svařování litiny s ocelí
Jak již bylo uvedeno výše, pro svařování litinových a ocelových výrobků je nutné použít speciální třídy elektrod. Jejich povlak musí obsahovat ferrosilicium, které zajistí vytvoření jednotného švu. Svařování litiny s ocelí elektrodou této značky umožňuje získat švy, které lze obrábět.
Výrobci vyrábějí široký sortiment elektrody pro svařování litiny s ocelí. Je důležité provést správnou volbu, protože na tom závisí trvanlivost svařovaného spoje. Existuje určitý seznam značek, které se používají v průmyslových podnicích. Nejčastěji ve výrobě Svařování litiny s ocelí se provádí pomocí elektrod OZCh-2, TsCh-4, MNCh-2, OZCh-4 atd. Pokud uvažujeme o výrobcích ruských firem, pak se může jednat o výrobky značky TsCh-4.
Hlavním účelem elektrod TsCh-4 je svařování litiny technologií za studena a za tepla. Kromě toho se používají pro opravy navařování, pájení a svařování vad vzniklých odléváním. Elektrody této značky lze použít ke svařování vysokopevnostní temperované litiny, ale i litinových a ocelových dílů. Jejich technologie svařování předpokládá nižší polohu svaru, který je tvořen proudy obrácené polarity. Elektrody této značky zajišťují vysoce kvalitní svařování výrobků z oceli a litiny.
Elektrody značky OZCh-2 lze použít k řešení stejných problémů jako produkty TsCh-4. Svařování s nimi se provádí se spodním nebo vertikálním vytvořením švu. K tomuto účelu se také používá stejnosměrný proud s obrácenou polaritou. Elektrody této značky jsou vhodnější pro svařování tenkostěnných výrobků.
Chcete-li získat vysoce kvalitní šev, nezapomeňte vyčistit okraje dílů. Měly by být bez cizích látek, včetně olejových skvrn. Vzhledem k tomu, že struktura litiny podporuje absorpci olejů a různých technických kapalin, měla by být oblast svařování zpracována na zcela čistý povrch.
Svařování litiny s ocelí argonem nebo v prostředí jiných inertních plynů, stejně jako svařování netavitelnými elektrodami, lze provádět pomocí speciálního drátu, který je označen jako PP ANCH-1, PP ANCH-2 a PP ANCH -3.
Každý jednotlivý druh drátu je určen pro konkrétní technologii svařování (svařování za tepla, polotepla nebo za studena). Strukturálně je drát vyroben ve formě kovové trubky obsahující tavidlo. S jeho pomocí můžete vytvořit plnohodnotné švy, jejichž síla bude stejná jako u svařovaných litinových výrobků.
