Napady

Svařování litiny – jednoduché způsoby řešení problému

V mnoha odvětvích našeho mnohostranného národního hospodářství se používají různé druhy litiny – šedá, vysokopevnostní a kujná. Používají se ve stavebních konstrukcích, k výrobě kritických dílů, které se používají ve strojírenství, letectví, konstrukci letadel, železniční dopravě, při výrobě klempířských výrobků a dílů atd.

Charakteristickým rysem tohoto materiálu je vysoký poměr meze kluzu k pevnosti v tahu a dobré kluzné vlastnosti. Tyto vlastnosti zařadily litinu do zvláštní kategorie při výrobě konstrukcí a dílů. Jako každý výrobek může litina během používání selhat nebo se její povrch opotřebovat. Nejčastěji se vyskytuje vada, jako jsou praskliny. A jednou z metod pro obnovení výkonu výrobku je svařování litiny a její navařování. Svařování se používá také k odstranění vad při výrobě litinových odlitků.

Litina je slitina sestávající ze železa, uhlíku a dalších prvků, které jsou přítomny v jejím složení nebo jsou tam speciálně zavedeny, aby jí dodaly určité vlastnosti, a množství uhlíku v ní může být od 2,14 do 6,67%. Vlastnosti litiny závisí na následujících faktorech:

kovové základní konstrukce;
grafitové vměstky – jejich množství, velikost, tvar a charakter rozložení.

Aby se propůjčila tepelná odolnost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti kyselinám a další speciální vlastnosti, při výrobě litiny se do ní zavádějí speciální přísady – nikl, chrom, molybden, hliník, měď, titan atd., které při určitém procentu je představen, ozvláštnit vlastnosti litiny. Takové litiny se nazývají legované.

Hlavní potíže při svařování litiny

vysoký obsah uhlíku (čím vyšší, tím horší svařitelnost);
vysoká tekutost;
možnost tvorby žáruvzdorných oxidů během procesu svařování (jejich teplota tavení je mnohem vyšší než teplota tavení samotné litiny);
sklon k prasklinám (v důsledku heterogenity kovu), póry (v důsledku vyhoření uhlíku při svařování).

To vše negativně ovlivňuje svařitelnost a litina je právem považována za obtížně svařitelný materiál. Obzvláště když se svařuje doma a neexistuje způsob, jak zjistit, jaká značka litiny se svařuje. Mnoho lidí posuzuje svařitelnost litinového výrobku podle jeho lomu.

Pokud je zlomenina černá nebo tmavě šedá, budete se muset namáhat, abyste obnovili své původní vlastnosti nebo vůbec neprováděli svářečské práce, bez speciálních elektrod a bez znalosti složitosti technologie.

Hlavní druhy svařování

Odborníci používají 2 druhy svařování litiny – metoda za studena a metoda za tepla. Při svařování za studena je nutné používat elektrody speciálně určené pro svařování litiny.

Litinové výrobky je možné svařovat za studena (bez ohřevu) pomocí ocelových elektrod vyrobených z nízkouhlíkové oceli, ale to vyžaduje velké úsilí od svářeče a jeho pochopení procesů, které se vyskytují ve svařovací zóně. Díky těmto vlastnostem litiny. Kov po dokončení svařování rychle chladne a to vede k jeho křehkosti, která může způsobit praskliny.

Složení nízkolegovaných tyčí
Označit	С	Si	Ni	Sn	Cu
I	3.2-3.6	3.4-4.0	0.1-0.2	0,3-0,5	–
II	3.0-3.4	3.0-3.6	0.4-0.6	–	2.0-3.5
III	3.0-3.4	3.0-3.6	0.2-0.5	0,1-0,3	1.0-2.0

Přečtěte si více

Jaké druhy javorových listů existují?

Kromě toho se mezi svarem a základním kovem tvoří bělená litina a následně tvrzená litina, která může způsobit vzhled pórů, což jsou nepřijatelné vady.

Při svařování za studena se používají i elektrody z austenitické litiny a barevných kovů.

Elektrody jsou vyrobeny z kruhových tyčí vyrobených odléváním, jakost litiny je A nebo B. Jejich průměr se pohybuje od 4 ÷ 12 mm, přičemž tyče Ø 4 mm mají délku 250 mm, Ø 6 mm – 350, zbytek má délku 450 mm. Tyče z litiny třídy A se používají při provádění plynových svařovacích prací a jsou materiálem pro výrobu elektrodových tyčí používaných při svařování litinových výrobků za tepla. Tyče třídy B lze kromě svařování litiny za tepla použít pro výrobu elektrodových tyčí, které se používají při svařování poloteplým a studeným způsobem.

S takovými elektrodami můžete svařovat pouze v jedné poloze – spodní. Síla proudu závisí na Ø elektrody a pohybuje se v rozmezí 270 ÷ 650 A.
Z elektrod z neželezných kovů se při svařování litiny používají měděné elektrody z kovu Monel a niklové litiny, která má austenitickou strukturu.

Měděné elektrody se doporučují pro svařovací produkty, které musí mít těsné švy a pracovat při nízkém statickém zatížení. Jsou vyrobeny z měděných tyčí Ø 3 ÷ 6 mm, omotaných ocelovým drátem nebo páskou, s nízkým obsahem uhlíku. Na tyč je aplikován speciální povlak – křídový nebo sestávající z komplexní kompozice.

Tyče stejného průměru a délky jsou vyrobeny z kovu Monel (měď-nikl) a niklové austenitické litiny Svařování lze provádět stejnosměrným i střídavým proudem.

Bělení litiny a vzhledu kalených struktur se lze vyhnout použitím produktivnějšího typu svařování – horkého. V závislosti na teplotě předehřátí výrobku před svařováním se rozlišují následující typy svařování za tepla:

teplý (ne více než 200 0С);
polohorký (topení kolem 300 ÷ 400 0C);
horké (500 ÷ 600 0С).

Teplota předehřevu by v žádném případě neměla překročit 650 0C, aby nedocházelo ke strukturálním přeměnám v samotné litinové konstrukci.

Formování oblasti svaru (1-dílný, 2-výlisek, 3-grafitové desky)
A – nepropustný dřez
B – obložení grafitovými deskami
C – nedoplnění okrajů

Fáze procesu svařování za tepla jsou následující:

příprava výrobku pro svařování;
ohřev na požadovanou teplotu (v peci, muflové peci, ohřívací studni atd.);
montáž (pomocí svorek nebo cvočků) a instalace výrobku pro svařování;
samotný proces svařování;
chlazení (pomalé).

Všechny typy metod svařování za tepla vyžadují pomalé ochlazování výrobku nebo konstrukce po svařování. Vyhnete se tak nežádoucímu vybělení litiny, která ji zkřehne. Nejčastěji je produkt po svaření okamžitě odeslán do pece a tam ochlazen a pec se vypne. Někdy může takové chlazení trvat dny, v závislosti na rozměrech produktu. Doma používají speciální přípravky, které výrobek ochrání před rychlým ochlazením (tepelně šetřící materiál, například azbest, struska, suchý křemičitý písek, dřevěné uhlí).

Přečtěte si více

Planární předehřívač - konstrukce, poruchy, chybové kódy

Svařování se provádí stejnosměrným proudem s obrácenou polaritou. Někdy se svařování provádí střídavým proudem, ale pouze v případě, že délka kabelů od svařovacího transformátoru není dlouhá a napětí naprázdno je větší než 70 V.

Svařovací příprava

Místo, kde bude svařování prováděno, je nutné důkladně očistit od nečistot, olejů a jiných nečistot. Toho je dosaženo pomocí štětce, pilníku, brusného papíru nebo brusky. Olej se odstraňuje pomocí rozpouštědel (benzín, petrolej atd.) nebo spálením plamenem plynového hořáku. V závislosti na tloušťce svařovaných dílů se řežou jednostranné, oboustranné hrany ve tvaru V a X (po 90 0).

Řezání se musí provádět, když je tloušťka litinového výrobku větší než 20 mm, ale někdy se řezání hran provádí u dílů, jejichž tloušťka je o 4 mm větší. Konce trhlin, pokud existují, musí být vyvrtány. K identifikaci konců trhlin se používá leptání slabými roztoky kyseliny chlorovodíkové nebo dusičné (2 ÷ 6 %).

Ve složitějších případech, kdy se svařují kritické výrobky, těžké a neskladné, na které jsou kladeny požadavky na pevnost, se používají šrouby nebo svorníky, které se šachovnicově zašroubují do připravených hran. V tomto případě by průměr svorníků (šroubů) neměl přesáhnout 0,4 tloušťky svařovaného dílu. Svorníky (šrouby) musí být zašroubovány tak, aby vyčnívaly nad povrch dílu (ne více než 1,2 Ø svorníku nebo šroubu.) Výrobky se zašroubují nejen na břitech, ale také na každé straně díl (v jedné řadě). Vzdálenost mezi svorníky (šrouby) je také specifikována a neměla by přesáhnout 6 Ø svorníků.

Svařování litiny pomocí ocelových trnů
A — instalace svorníků pro přípravu hrany ve tvaru V
B – přivařování svorníků

Svařování se pak provádí následovně. Každý čep je svařen ocelovou elektrodou Ø 3 mm pomocí kruhových švů. Svařování se provádí při nízkých proudech a náhodně, aby se zabránilo přehřátí. Poté je celý povrch pokryt stejnými kruhovými švy s vrstvou naneseného kovu o tloušťce, která by neměla přesáhnout tloušťku litiny.

Protože litina má vysokou tekutost, v některých případech se místo svařování tvaruje, aby se kovu získal požadovaný tvar. Používají k tomu grafitové desky držené pohromadě speciální formovací hmotou tvořenou křemičitým pískem s tekutým sklem. Mohou být použity žáruvzdorné materiály nebo jiné podobné materiály. Ve výrobě je to stanoveno v regulační dokumentaci. Pro formování lze použít formovací hmoty, které se používají ve slévárnách.

Vlastnosti svařování ocelovými elektrodami

Nízkouhlíkové ocelové elektrody se používají pro svařování litiny kvůli jejich nízké ceně a dostupnosti. Mohou svařovat výrobky z nekritických částí a s drobnými vadami. Ale aby se s nimi vařilo efektivně, je nutné použít první obkladovou vrstvu při řezání elektrodami značky TsCh-4.

Při použití konvenčních elektrod ANO-4, UONII 13/45 a dalších značek nejčastěji používaných ve svařovacích elektrodách používají také měděný drát. Navíjí se přímo na elektrodu a její hmotnost musí 4 ÷ 5krát převyšovat hmotnost samotné elektrody, nebo se používá jako výplňová tyč.

Přečtěte si více

Proč se švestkové listy kroutí a vaječníky opadávají?

Technologie svařování litinovými elektrodami

Nyní si můžete volně zakoupit speciální elektrody pro litinu vyráběné různými výrobci. Jsou vyrobeny převážně ze železa, niklu, mědi a jsou to kovové tyče potažené tenkou vrstvou povlaku. Vyrábějí se zpravidla podle technických specifikací výrobce.

Složení povlaku zahrnuje železný prášek. Patří sem elektrody pro litiny jakosti TsCh-4, OZCh-2, OZCh-3, OZCh-4, OZCH-6, OZZHN-1, OZZHN-2, MNCh-2. Průměr vyráběných elektrod je v rozmezí 2 ÷ 20 mm a jejich délka je 300, 350 a 450 mm. Všechny mají charakteristickou vlastnost – s jejich pomocí se dobře tvoří svar. Mnoho z těchto značek umožňuje překrývání, spojování na tupo a rohové spoje.

Hodnota svařovacího proudu je přímo závislá na Ø elektrody a leží v rozmezí 50 ÷ 600 A. Typicky se svařovací proud volí v oblasti 50 ÷ 90 A na 1 mm Ø elektrody. Svařování se provádí malými kuličkami (ne více než 50 mm) s jejich následným ochlazením na teplotu 50 0C. Během procesu svařování je třeba švy zatlouct kladivem, jehož hmotnost by neměla přesáhnout 1,2 kg. Kladivo musí mít kulatou hlavu. A musíme si pamatovat následující: první a poslední vrstvu při vícevrstvém svařování nelze kovat, protože to může způsobit praskliny.

Někdy se svařování provádí pomocí záplat. K tomuto účelu se používají vložky z litiny nebo oceli. Tato metoda se obvykle používá k utěsnění otvorů v litinové konstrukci. Elektrody musí být třídy OZCH-6.

Svařování litiny netavitelnými elektrodami

Výrobky z litiny lze svařovat netavitelnými elektrodami (uhlík, grafit, wolfram), ale určitě použijte výplňovou tyč – tyče nebo tyče z litiny obsahující kovy jako nikl, měď, hliník a další.

Během procesu svařování je oblast sváru chráněna před škodlivými účinky vzduchu pomocí tavidla (borax) nebo inertního plynu (argon). Nejčastěji používaným typem svařování je svařování střídavým proudem v argonovém prostředí wolframovou elektrodou pomocí niklových tyčí.

Vlastnosti svařování litiny s argonem

Svařování litiny pomocí poloautomatů chráněných plyny (argon) umožňuje získat vysoce kvalitní švy, zejména při svařování s invertorem. Lokální ohřev produktu na teplotu minimálně 300 0C je povinný. Jako výplňový materiál se používají tyče vyrobené z niklu. Někdy se používají hliníkovo-bronzové tyče, ale ne pro výrobky, které budou následně ohřívány.

Produktivnější typ svařování litiny pomocí automatických strojů se provádí pomocí plněných drátů speciálně vyvinutých specialisty pro takové svařování. Obsahují celou řadu speciálních modifikačních prvků. Jsou zavedeny ve formě ligatury, jejímž základem je křemík. Každá značka se používá pro následující práci:

PP-ANCh-1 – vaření bez předehřívání malých defektů, přičemž povrchy nejsou následně podrobeny mechanickému zpracování;
PP-ANCh-2 – svařování vad na výrobcích velké tloušťky s předehřevem a bez předehřevu;
PP-ANCh-3 – svařování vad různých velikostí s předehřevem na vysokou teplotu (svařování za tepla);
PP-ANCh-5 – opravné svařování výrobků z vysokopevnostní litiny s předehřevem;
PPSV-7 – svařování vad na odlitcích.

Přečtěte si více

Kdy vosy odcházejí?

Plynové svařování litiny

Používá se pouze pro opravy. Jako přídavný kov se používají tyče z mosazi. To umožňuje získat svar požadované hustoty. Navíc se takový šev dobře hodí k mechanickému zpracování.

Přídavným kovem jsou svařovací dráty jakosti Sv-08 a Sv-08A, tyče z litiny třídy A. Bezprostředně před svařováním se řezné hrany dílu zahřejí a následně zalijí tavidlem. Volba špičky hořáku závisí na tloušťce svařovaných dílů. Při tloušťce do 5 mm je nutné použít hrot č. 3 nebo 4, od 5 do 10 mm – č. 4 nebo 5, od 10 do 15 mm – č. 5 nebo 6 a kov o tl. nad 15 mm se svařuje špičkou č. 6 nebo 7. Spotřeba acetylenu se může pohybovat od 50 do 75 l/h na 1 mm tloušťky součásti.

Během procesu svařování se svarová lázeň neustále míchá koncem tyče a periodicky se tam přidává tavidlo. Tavidlo může sestávat ze 100% boraxu nebo být vícesložkové (soda, potaš, borax, kuchyňská sůl a kyselina boritá v různých množstvích). Stejná tavidla se používají i při pájení litiny.

Komponenty, %	FSC-1	FSC-2	FPSN-1	FPSN-1	MAF-1
Uhličitan lithný	0.5	25.0	22.5
Uhličitan vápenatý	30.0	26.5	25.0	22.5	12.0
Kyselina boritá	50.0	45.0
Borax dehydratovaný	50.0	23.0	33.0
Dusičnan sodný	20.0	50.0	27.0
Oxid kobaltnatý	7.0
Fluorid sodný	12.0
Fluorzirkoničitan draselný	8.5
Ligatura fyziologickým roztokem	10.5

Počet špiček hořáku se volí v závislosti na spotřebě acetylenu na 1 mm tloušťky svařovaného dílu (50 ÷ 75 l/h).

Přestože je litina obtížně svařitelný materiál, opravuje se všude – v podnicích, v malých dílnách i v domácnostech. Hlavní věc je vědět, co a jak vařit. Opravy poškozených výrobků, svařování slévárenských výrobků a dokonce i vytváření litých svařovaných konstrukcí a litinových výrobků je možné doma při správném přístupu k řešení problému. A to je správný výběr zařízení, svařovacích materiálů a svařovací techniky. Pak bude zajištěna kvalita.