Spawanie żeliwa elektrodami

Spawanie żeliwa elektrodami otulonymi

Żeliwo jest stopem żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i różnymi elementami. Zawiera ono te same komponenty co stal, jakkolwiek w odmiennych częściach. Zawartość węgla w żeliwie to średnio 3-6%, krzemu 1,2-2,8%, manganu 0,5-1,5%, fosforu 0,1-0,65%, a siarki 0,06-0,15%. Taki układ powoduje, że żeliwo w porównaniu ze stalą jest materiałem bardzo kruchym. Nie pozwala się ono kuć ani walcować na gorąco ani na zimno, z niego można wyrabiać tylko odlewy. Odlewy po zastygnięciu można obrabiać np. szlifować ostre krawędzie

.
Żeliwa dzieli się na następujące kategorie:

• żeliwo szare:
• żeliwo białe
• żeliwo połowiczne
• żeliwo ciągliwe
• żeliwo stopowe

Najbardziej rozpowszechnione żeliwo szare najczęściej jest stosowane do produkcji części mechanicznych jak również na korpusy silników, pras, pomp, odlewy itp.; jest ono plastyczne i swobodnie obrabialne normalnymi narzędziami skrawającymi.

Przypadki wdrożenia odlewów z żeliwa:

• motoryzacja: tarcze i bębny hamulcowe, tarcze sprzęgłowe, kółka pasowe
• przemysł maszynowy: elementy maszyn, korpusy przekładni, korpusy zaworów, piasty, rolki, korpusy pomp
• budownictwo: luki drogowe, kratki do odwodnień, kratki ściekowe, odlewy kanalizacyjne, kaloryfery
• rolnictwo: elementy maszyn rolnych, kółka pasowe, poidła dla zwierzaków
• kotły żeliwne: ruszty, składniki kominków, czopuchy, drzwi do pieców,
• sport: obciążniki, kółka do sztang, hantle, płytki do atlasów

Temperatura topienia żeliwa wynosi ok. 1200°C, wytrzymałość żeliwa szarego 100 - 400 MPa, twardość 150-270 HB.
Żeliwo można spawać łukiem elektrycznym na zimno, na gorąco i z podgrzaniem. Z wielu gatunków żeliwa najczęściej spawa się żeliwo szare.

Spawanie żeliwa na zimno

Żeliwa są stopami, które typowo zawierają węgiel oraz krzemu i dlatego są trudne do spawania. Do naprawy żeliwa zazwyczaj są stosowane wysokoniklowe elektrody do żeliwa. Nikiel jest bardzo plastyczny, co czyni go materiałem dobrym do spawania żeliwa, które z natury jest bardzo kruche.
Spawanie żeliwa na zimno za pomocą łuku elektrycznego i elektrody żeliwnej robimy bardzo wolno, możliwie niskim natężeniem prądu, ażeby przedmiot spawany nie rozgrzał się do temperatury większej niż 60-70°C. Żeby przy połączeniu żeliwa na zimno dostać możliwie porządne efekty, przede wszystkim należy przed spawaniem szczegółowo ustalić gatunek żeliwa (szare czy białe) i sprawdzić jak daleko sięgają rozmiary rozerwania. Po stwierdzeniu rozerwania, należny na skrajach wywiercić otwory o średnicy tożsamej 1/3 grubości materiału spawanego, w celu asekurowania przedmiotu przed dalszym pękaniem podczas przygotowywania i w czasie spawania. Brzegi łączenia należy starannie oczyścić z zanieczyszczeń powierzchniowych i właściwie zukosować [na X albo Y], zależnie od grubości przedmiotu.
Spawanie należy robić krótkimi odcinkami [ 15-25 mm], układając je w właściwej odległości od siebie, ażeby nie spowodować zbyt szerokiego lokalnego nagrzania. Dopiero po zaspawaniu całego rowka można zaspawać wywiercone na końcach otwory, które od góry należy powiększyć na otwór stożkowy, łatwiejszy do zaspawania. Każdy odcinek wykonanej spoiny naleŻy młotkować,tzn wtedy, gdy jest jeszcze gorący. Młotkowanie ma na celu obniżenie napięć skurczowych i uniknięcie pęknięć. Spawanie należy przeprowadzać tylko w pozycji podolnej lub nabocznej. Do spawania żeliwa na zimno należy używać spawarki inwertorowej DC ( na prąd stały ) i wykorzystywać elektrody do spawania żeliwa na zimno przedsiębiorstwa ESAB typie OK 92.18.Elektrody do żeliwa dają spoinę miękką i prosto obrabialną normalnymi narzędziami skrawającymi.

Spawanie żeliwa na gorąco

Spawanie żeliwa tą metodą stosuje w tych wypadkach, w których wymaga się 100% pewności udanej poprawy. Artykuły spawane ogrzewa się do temperatury 700oC do koloru ciemnoczerwonego. Ogrzewanie odbywa się powoli [100°C/h] w piecach gazowniczych, elektrycznych albo w kotlinie z węgla drzewnego. Nie wolno użyć koksu i węgla kamiennego bowiem wydziela się siarka i fosfor, co pogarsza spawalność żeliwa. Po połączeniu elementy spawane chłodzi się bardzo wolno wraz z piecem. Prędkość stygnięcia powinna być nie większa aniżeli 100°C na godzinę, aż do kompletnego wystygnięcia. Spawanie należy przeprowadzać tylko w pozycji podolnej.

Spawanie żeliwa z podgrzaniem

Zasięg spawania tą procedurą jest więcej zredukowany w porównaniu z strategią spawania na gorąco. Podgrzewanie podzespołów lub całego artykułu do temperatury 400-600°C i spawanie w tej temperaturze, jak to ma miejsce przy spawaniu żeliwa na gorąco.