Żeliwo jest materiałem trudnym do obróbki. Nawet doświadczeni spawacze mają z nim kłopoty. Zastanawiasz się jak spawać żeliwo, aby uniknąć pęknięć i niedoskonałości? I jaką metodę spawalniczą wybrać? Poniżej zebraliśmy garść informacji, które mogą Ci się przydać.
Żeliwo – czym charakteryzuje się ten materiał? Jak powstaje?
Żeliwo jest stopem żelaza z węglem. Jednak zwykle zawiera też inne domieszki, m.in. krzemu, siarki, fosforu i manganu. Otrzymuje się je w wyniku przetopu tzw. surówki z dodatkami żeliwnego lub stalowego złomu. Gorący materiał wlewa się do form. Po zastygnięciu odlewów usuwa się wszelkie niedoskonałości, np. ostre krawędzie czy odstające elementy.
Właściwości żeliwa
Przybliżona temperatura topnienia tego materiału wynosi około 1200°C. Wśród jego atutów wymienia się wytrzymałość, niską kurczliwość i znakomitą odporność na ścieranie. Dodatkową zaletą żeliwa jest niska cena i łatwość wytopu złożonych form. Jednak poszczególne rodzaje żeliwa różnią się nieco właściwościami.
Rodzaje żeliwa
Żeliwo występuje w wielu odmianach, z których każda charakteryzuje się innymi właściwościami i zastosowaniem. Podstawowy podział zakłada jego cztery typy:
- Żeliwo szare – zawiera węgiel w postaci grafitu, łatwo rozpoznać je po przełomie, który ma szary kolor. To jedna z najlepszych odmian żeliwa – odznacza się świetną jakością i ciągliwością. Jest stosunkowo łatwe w obróbce. Dalszy podział żeliwa szarego zakłada jego następujące rodzaje: szare zwykłe, sferoidalne, modyfikowane, wermikularne i ciągliwe.
- Żeliwo białe – zawiera domieszki węgla w postaci cementytu. Przez to jest kruche i trudniej obrabialne. Uznawane jest za żeliwo gorszej jakości. Można je rozpoznać po charakterystycznym jasnoszarym przełomie.
- Żeliwo połowiczne – zawiera domieszki węgla w postaci grafitu i cementytu. Dlatego w przełomie ma różnobarwne plamy – szare i jasnoszare. Z tego powodu bywa nazywane też żeliwem pstrym. Pod względem jakości plasuje się między białym i szarym kuzynem.
- Żeliwo stopowe – zawiera dodatkowe pierwiastki, np. krzem, nikiel, molibden, chrom. Zależnie od domieszek może być: odporne na korozję (dodatek niklu, molibdenu, chromu, krzemu i aluminium); kwasoodporne (dodatek dużej ilości krzemu); żaroodporne (wysokoprocentowe domieszki niklu, chromu, miedzi i manganu).
Jednym z popularniejszych rodzajów żeliwa jest żeliwo sferoidalne. Spawacze często szukają informacji na temat sposobów jego zespalania. Przyjrzyjmy mu się bliżej.
Czym jest żeliwo sferoidalne?
Jak już ustaliliśmy, jest podtypem żeliwa szarego. Jego nazwa pochodzi od obecnej w składzie domieszki grafitu sferoidalnego. Materiał ten odznacza się znakomitymi własnościami wytrzymałościowymi. Między innymi wykazuje odporność na ściskanie, zginanie i wysokie ciśnienia. Z tego powodu zyskało zastosowanie w produkcji części samochodowych i maszyn rolniczych, np. pierścieni tłoków, wałów korbowych, kół zębatych czy łożysk. Jak spawać żeliwo sferoidalne? Profesjonaliści sugerują spawanie metodą MIG/MAG. Dzięki temu nie obniża się właściwości plastycznych i wytrzymałości złącza. Jednak to tylko teoria. Do poprawnego przeprowadzenia tego procesu potrzeba niemałego doświadczenia. Prawda jest taka, że spawanie żeliwa nie jest zadaniem dla początkujących spawaczy.
Spawanie żeliwa to trudna sztuka
Trzeba mieć już trochę wprawy w spawaniu, aby łączyć żeliwne elementy. Oczywiście pierwsze spotkanie z tym materiałem również profesjonalistom może przysporzyć trochę problemów. Zastanawiasz się, dlaczego żeliwo uznaje się za trudnospawalne? Już spieszymy z wyjaśnieniem. Dodatek węgla sprawia, że całe tworzywo jest dość kruche. Warto wiedzieć, że wysoki procent tego pierwiastka w stopie czyni nawet niektóre gatunki żeliwa niespawalnymi. Do tej grupy należy na pewno zaliczyć żeliwo białe.
Aby skutecznie wykonać szew spawalniczy, należy dobrać odpowiednią metodę spawania. Żeliwo można spawać zarówno na gorąco, jak i na zimno. Niezbędne do tego będą odpowiednie urządzenia i akcesoria spawalnicze. Wszystko, co potrzebne znajdziesz u nas.
Jak spawać żeliwo na gorąco?
Metodę na gorąco stosuje się w naprawach odlewów o bardzo wymagających parametrach, dotyczących stałości struktury i kształtu. Przed rozpoczęciem procesu spawania należy usunąć wszystkie elementy, które mogłyby zakłócić spawanie. Następnie zalecane jest podgrzanie materiału do temperatury 700°C. Unikniemy pękania materiału, jeśli prędkość podgrzewania nie będzie przekraczać 100°C na godzinę. Zagrożeniem dla podgrzewanego żeliwa może być utlenianie. Podczas przechowywania warto pokryć je roztworem wapna lub kredy i usunąć je dopiero przed spawaniem. Z kwestii technicznych: spawanie żeliwa na gorąco należy wykonywać w pozycji podolnej. Co więcej, trzeba działać szybko, aby nie dopuścić do wystudzenia odlewu. Przeważnie wykorzystuje się tu metodę TIG. Do spawania żeliwa tigiem trzeba dobrać odpowiednie elektrody. Dobre parametry spawania osiągniesz, wybierając elektrody wolframowe. Po spawaniu należy ponownie podgrzać odlew do około 500-600°C, aby pozbyć się naprężeń. Prędkość chłodzenia nie powinna przekraczać 50°C/h.
Spawanie żeliwa na zimno – jak się odbywa?
Spawanie na zimno stosuje się w przypadku napraw dużych, ciężkich i zróżnicowanych odlewów. Ta metoda nie wymaga wcześniejszego podgrzewania żeliwa. Przed przystąpieniem do procesu konieczne jest dokładne oczyszczenie materiału z rdzy, farby, smarów i innych zanieczyszczeń. Spawanie na zimno wykonuje się metodą MMA, MIG/MAG lub TIG. Spawanie na zimno przeprowadza się w temperaturze max. 70°C. Przy czym, trzeba wiedzieć, że długość jednego odcinka spoiny nie powinna przekraczać 30 mm. Pierwszy odcinek powinien znaleźć się na środku pęknięcia, a dwa kolejne na jego krańcach. Następne zaleca się wykonywać naprzemiennie, aż do zespolenia pęknięcia. Przed rozpoczęciem każdego kolejnego odcinka, zaleca się przekucie ukończonej spoiny młotkiem. Do spawania na zimno używa się zwykle spoiw niklowych.