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 istnieją metody spawania tego metalu? Czy można je wykonywać na urządzeniach półautomatycznych? Na te pytania odpowiemy w artykule.

Właściwości chemiczne żeliwa

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 wytworzenia go wybiera się często grafit lub cementyt.

Poza tym, żeliwo 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. Niektóre stopy nie podlegają obróbce mechanicznej, a ich podatność spoiny jest na nią niska.

Do spawania żeliwa konieczne są maski spawalnicze - zobacz jaką kupić: https://jptech-maszyny.pl/przylbica-spawalnicza-jaka-kupic

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.

 

Temperatura topnienia żeliwa

Aby rozpocząć spawanie żeliwa, konieczne jest poznanie temperatury topnienia tego materiału. W zależności z jaki rodzaj żeliwa mamy, musimy wiedzieć w jakich różnych 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. Metoda ta wykorzystywana jest głównie do naprawy, produkcji części żeliwnych lub korekty wad - jeśli na przykład wywiercone 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 stać tak długo, aż swobodnie ostygnie. Jako że jest to materiał o wysokiej zawartości węgla, jego chłodzenie musi być powolne, aby nie doszło popękania żeliwa. Jest to ogromnie ważne podczas spawania.

Metody spawania żeliwa

Istnieją różne rodzaje spawania żeliwa. Są one zależne od użytej temperatury oraz urządzeń. Możemy wyróżnić:

• lutospawanie żeliwa,
• spawanie na na gorąco,
• spawanie żeliwa na zimno.

 [product category_id="773" limit="10" slider="true" onlyAvailable="true"]

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. 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).

Lutospawanie żeliwa

W spawaniu na gorąco możemy wyodrębnić też lutospawanie. Połączenie wykonuje się na osnowie miedzi. Jej temperatura musi być niższa od żeliwa. Można także użyć spoiwa mosiężne i topniki typu boraksowego. Dla lutospawania żeliwa MIG i TIG to odpowiednie metody. Nagrzewanie żeliwa zachodzi przy palniku tlenowo-acetylowego.

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:

1. Części poddawane spawaniu są połączone szwem żeliwnym.
2. Spawane żeliwo będzie złączone metalem nieżelaznym.
3. 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. Spawanie aluminium także wykorzystuje metodę TIG.

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 spawarki TIG, spawarki MIG MAG lub spawarki MMA.

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?

1. Spawanie żeliwa może być wykonane przy pomocy spawarki TIG wykorzystującą łuk elektryczny prądu stałego. Przy użyciu elektrody wolframowej nietopliwej pod osłoną gazów obojętnych.
2. 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. W zależności od celu spawania, musisz wykonać kilka kroków. 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.