
Spawanie żeliwa jest wykorzystywane powszechnie na produkcji lub w celu naprawienia żeliwnych materiałów. Metoda spawania żeliwa zależy od tego, jaka jest temperatura topnienia oraz rodzaju żeliwa. Każdy stop posiada inny skład, który warunkuje jego właściwości. Jakie spawać żeliwo za pomocą różnych metod? Czy można je wykonywać na urządzeniach półautomatycznych? Na te pytania odpowiemy w artykule.
Spawanie żeliwa a jego właściwości
Żeliwo to popularny stop żelaza z węglem. Ilość tych związków jest konkretnie określona. Zawartość węgla w tym stopie wynosi 2,11-6,67% o stężeniu powyżej 2%. Do jego wytworzenia wybiera się często grafit lub cementyt, ale powstaje również z siarki, manganu, fosforu czy krzemu. Do łączenia stopu żelaza z węglem i innymi metalami wykorzystuje się piece szybowe. Żeliwne części są odlewane do form, dzięki którym uzyskują złożone kształty. Jest to wytrzymały materiał o wysokiej odporności na ściernie oraz niskich kosztach produkcyjnych. Warto podkreślić, że niektóre stopy nie podlegają obróbce mechanicznej.
5 rodzajów żeliwa
Poza węglem i żelazem obecnym w stopie, znajdują się także trwałe substancje m.in. krzem, mangan, fosfor, siarka oraz inne składniki chemiczne. Ze względu na różne substancje stopowe oraz użyte do jego wytworzenia możemy wyodrębnić poszczególne rodzaje żeliwa.
-
Żeliwo ciągliwe - jego możliwość ciągliwości jest otrzymywana przez obróbkę cieplną;
-
Żeliwo szare - wytworzone jest na bazie grafitu, dlatego nazwę otrzymuje adekwatnie do swojego koloru oraz z krzemu, manganu, fosforu, siarki i żelaza. W zależności od rodzaju grafitu, właściwości żeliwa będą inne. Grafit w kształcie płytek determinuje mniejszą wytrzymałość i ciągliwość stopu;
-
Żeliwo stopowe - powstaje, gdy doda się do niego konkretnych dodatków stopowych, które pozwalają osiągnąć pożądane właściwości;
-
Żeliwo białe - jest twardym, jednak bardzo kruchym stopem żeliwa. Nie nadaje się pod obróbkę mechaniczną - możliwe jest wyłącznie jego szlifowanie. Powstaje z perlitu, cementytu i ledeburytu.
-
Żeliwo sferoidalne - to wytrzymały i ciągliwy materiał, który znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle maszynowym i produkcji różnorodnych elementów, takich jak korpusy maszyn czy włazy. Spawanie żeliwa sferoidalnego jest istotne nie tylko w naprawach, ale także w procesach produkcyjnych, co podkreśla jego znaczenie i złożoność, wymagając odpowiedniej wprawy w tym procesie.
- Zaufaj profesjonalistom
Interesują Cię spawarki z naszej oferty?Temperatura topnienia żeliwa
Aby rozpocząć spawanie żeliwa, konieczne jest poznanie temperatury topnienia tego materiału. W zależności z jakim rodzaj żeliwa mamy do czynienia, musimy wiedzieć, w jakich temperaturach topnienia się je spawa.
-
Żeliwo posiada temperaturę topnienia o ok. 300 stopni niższą od stopionego żelaza. Jest to 1200 stopni.
-
Żeliwo białe topnieje natomiast w 1350 stopniach. Kiedy wleje się je do formy osiąga nawet 1450°C.
-
Temperatura upomnienia żeliwa szarego wynosi 1260 stopni Celsjusza, a po wlaniu do formy osiąga 1400 stopni.
Jak spawać żeliwo w prawidłowy sposób?
Spawanie żeliwa jest trudniejsze niż w przypadku innych materiałów, jednak przy odpowiedniej wiedzy można to sprawnie wykonać. Proces ten jest głównie wykorzystywany do naprawy, produkcji części żeliwnych lub korekty wad - jeśli np. ywiercone otwory zostały zrobione w nieodpowiednim miejscu.
Żeliwo po osiągnieciu temperatury topnienia jest wlewane do form w celu nadania mu odpowiedniego kształtu. To w niej musi pozostać do momentu, aż ostygnie. Jako że jest to materiał o wysokiej zawartości węgla, jego chłodzenie musi być powolne, aby nie doszło popękania żeliwa.
[product category_id="773" limit="10" slider="true" onlyAvailable="true"]
Metody spawania żeliwa
Istnieją różne rodzaje spawania żeliwa. Są one zależne od użytej temperatury oraz urządzeń. Możemy wyróżnić:
-
spawanie żeliwa na gorąco,
-
lutospawanie żeliwa,
-
spawanie żeliwa TIH,
-
spawanie żeliwa na zimno.
Spawanie żeliwa na gorąco
Często wykorzystywane jest przy elementach o wysokich wymaganiach. Niestety możliwe jest uzyskanie mniejszego wtopienia. Przy tego typu spawaniu, żeliwa rozgrzewa się do 700 stopni. Gorąco spawanie żeliwa to skomplikowana technika, która polega na podgrzewaniu materiału do 700 stopni Celsjusza przed spawaniem, aby uniknąć pęknięć.
Ważne jest kontrolowanie parametrów elektrod i temperatury podczas procesu. Aby nie doszło do utlenienia, metal pokrywa się gęstym roztworem wapna lub kredą, które później usuwane jest szczotką. Temperatura powinna wzrastać 0 100 stopni/godzinę. Możemy wykonać to spawanie elektrodą nietopliwą TIG lub topliwą MIG/MAG (łukiem elektrycznym). Do spawania żeliwa konieczne są maski spawalnicze.
Lutospawanie żeliwa
W spawaniu na gorąco możemy wyodrębnić też lutospawanie. Połączenie wykonuje się na osnowie miedzi, której temperatura topnienia jest niższa od temperatury topnienia żeliwa, co pozwala na uniknięcie nadmiernych naprężeń termicznych w materiale. Dzięki temu lutospawanie jest metodą, która minimalizuje ryzyko powstawania pęknięć w strefie przetopu oraz zmniejsza ryzyko odkształceń.
Do połączenia można używać spoiwa mosiężne i topniki typu boraksowego, które wspomagają proces łączenia, a także chronią powierzchnię przed utlenianiem. Metody MIG i TIG są odpowiednie do lutospawania żeliwa i umożliwiają precyzyjne kontrolowanie parametrów procesu oraz dostarczanie ciepła w sposób równomierny.
Spawanie żeliwa TIG
Ten rodzaj spawania zachodzi przy osłonie gazów obojętnych takich jak argon oraz przy użyciu elektrody wolframowej. Spawanie łukowe tą metodą posiada 3 obszary wykorzystania:
-
Części poddawane spawaniu są połączone szwem żeliwnym.
-
Spawane żeliwo będzie złączone metalem nieżelaznym.
-
Części żeliwne są połączone szwem ze stali niskotopliwej.
Oznacza to, że spawanie przy osłonie gazu obojętnego może być użyte dla wielu metali wypełniających. Ta metoda spawania żeliwa konieczne potrzebuje podgrzanie metalu. Jeśli podczas spawania naruszymy strukturę, pęknięcia będą widoczne. Jednak spawanie żeliwa TIG pozwala na użycie prętów żeliwnych, drutów niklowych czy żeliwno-niklowych. Metoda TIG wykorzystywana jest także do obróbki innych materiałów, dzięki czemu za jej pomocą można przeprowadzić m.in. spawanie aluminium.
Spawanie żeliwa na zimno
Na czym polega spawanie żeliwa na zimno? Niektóre większe elementy żeliwne nie są w stanie być spawane na gorąco, dlatego ich część musi zostać schłodzona, jednak nie całkowicie zimna. Temperatura powinna wynosić mniej więcej 38 stopni, tak aby udało się ją swobodnie przytrzymać w rękach. Żeliwo podgrzewamy za pomocą np. spawarki TIG lub spawarki MMA. Zimno spawanie żeliwa jest najbardziej efektywną metodą spawania, która nie wymaga skomplikowanego przygotowania i odbywa się w niskiej temperaturze - zazwyczaj 60-70 stopni Celsjusza.
Ważne jest stosowanie odpowiednich technik spawalniczych, takich jak MIG-MAG i TIG, a także przestrzeganie zaleceń dotyczących parametrów pracy i długości spoin, co ma kluczowe znaczenie dla zachowania jakości połączenia. Spawanie wykonuje się przez 2-3 cm krótkie spoiny. Ich końce nie powinny na siebie nachodzić, a po schłodzeniu nie możemy zapomnieć o kuciu spoiny. Szew spawalniczy musi ostygnąć po spawaniu. Nie należy go polewać wodą czy chłodzić sprężonym powietrzem - może to doprowadzić do zniszczenia spoiny. W tej metodzie używane są spoiwa niklowe, niklowo-miedziane lub nikolowo-żelazowe.
Czym spawać żeliwo?
-
Spawanie żeliwa może być wykonane przy pomocy spawarki TIG wykorzystującą łuk elektryczny prądu stałego. Przy użyciu elektrody wolframowej nietopliwej pod osłoną gazów obojętnych.
-
Ten rodzaj spawania jest też możliwy przy użyciu migomatu z elektrodą topliwą. Wykorzystuje łuk elektryczny prądu przemiennego.
Jak spawać żeliwo krok po kroku?
1. Przed spawaniem żeliwa oczyść powierzchnie miejsca, w którym chcesz spawać.
2. Jeśli spawanie ma na celu naprawę żeliwa, konieczne będzie wywiercenie na końcach pęknięcia 5 mm otwory. Wzdłuż nich robimy rowek spawalniczy, aby wygodnie manewrować elektrodą.
3. By spawanie żeliwa dało możliwie najsolidniejszy efekt, konieczne jest odpowiednie dopasowanie spoiny. Trzeba wybrać taką, która odpowiada metodzie spawania, kolorystyce metalu i rodzaju żeliwa (żeliwo szare lub inne). Warto również wziąć pod uwagę możliwość obróbki mechanicznej takiej spoiny.
4. Wstępnie podgrzej elektrodą powierzchnię metalu, a następnie dodaj spoiwo, które pod wpływem temperatury żeliwa rozpuści się.
5. W zależności od wybranie metody postępuj zgodnie z jej zasadami. Jeśli wybrałeś spawanie żeliwa na zimno - odczekaj, aż ostygnie i kuj połączenia młotkiem.
6. Jeśli wykorzystałeś spawanie żeliwa na gorąco, oczyść metal po wystudzeniu z kredy bądź wapna.
Spawanie żeliwa - zalety i wady
Spawanie żeliwa to proces, który ma swoje unikalne zalety i wady. Jedną z głównych zalet jest możliwość trwałego i solidnego łączenia elementów wykonanych z tego materiału. Dzięki temu można skutecznie naprawiać części żeliwne, co jest szczególnie korzystne w przypadku zakupu nowych elementów, których wymiana byłaby nieopłacalna.
Spawanie żeliwa wiąże się również z pewnymi wyzwaniami - jednym z głównych problemów jest trudność w uzyskaniu wysokiej jakości spoiny. Żeliwo, zwłaszcza białe i niektóre gatunki stopowe, jest materiałem trudnym do spawania, a niektóre jego rodzaje są wręcz uznawane za niespawalne. Dodatkowo, proces ten wymaga specjalistycznych umiejętności i doświadczenia, co może stanowić barierę dla mniej doświadczonych spawaczy. Żeliwo jest podatne na pękanie, zwłaszcza w przypadku nagłych zmian temperatury. Dlatego tak ważne jest, aby spawanie żeliwa odbywało się w sposób kontrolowany i zgodny z zaleceniami, aby zminimalizować ryzyko uszkodzeń.
Mimo tych wyzwań, spawanie żeliwa jest szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Aby proces ten był skuteczny i bezpieczny, warto przestrzegać podstawowych zasad spawania. Dzięki temu spawanie żeliwa może zarówno bezpiecznym, jak i skutecznym procesem, pozwalając w ten sposób na trwałe i solidne łączenie elementów oraz naprawę kosztownych części.