ÖNTÖTTVAS HEGESZTÉSE

Öntöttvas alkatrészek hegesztésekor több probléma is felmerülhet:

• repedésveszély lép fel az öntöttvas magas karbon- (szén) tartalma miatt
• a repedésveszélyt növeli a karbon – hegesztési szempontból – kedvezőtlen megjelenési formája (lemezes cementit / grafit)
• az öntöttvas alapanyag alakváltozó képessége (nyúlása) csekély, a hő okozta feszültség nem tud képlékeny alakváltozással leépülni
• a megolvadás kis hőközben / egyetlen hőmérsékleten megy végbe
• adott esetben csakis előmelegítésssel hegeszthető

A repedésveszély csökkentésére alapvetően két módszert áll rendelkezésünkre:

• hegesztés előmelegítéssel
• hegesztés „speciális” hegesztőanyaggal

Ha az öntöttvas vasötvözet kristályosodása stabilisan, akkor a karbon vaskarbid (Fe₃C) formájában, ha pedig metastabilisan megy végbe, akkor grafit formájában lesz jelen. A „szürke-” és „fehér-„öntvény (öntöttvas) elnevezések a töretek színe alapján alakultak ki. A kristályosodás módját alapvetően meghatározza a hűlés sebessége illetve egyes ötvözők jelenléte.

Ívhegesztés előmelegítés nélkül („hideghegesztés”):

Ha nem melegítjük elő a munkadarabunkat, akkor csak olyan javítást fogunk tudni végezni, amellyel pótoljuk a hiányzó anyagrészeket, de nem tudjuk az öntvény eredeti tulajdonságait a javított részen biztosítani (megközelíteni). Ennek oka, hogy azok a hegesztőanyagok amelyek a vasöntvények előmelegítés nélküli hegesztésére alkalmasak (megfelelő nikkel tartalom a grafitosításhoz, megfelelő nyúlás, stb.) nem biztosítják az eredeti alapanyag tulajdonságait, például a keménységét, szilárdságát. A hideghegesztés előnye, hogy kisebb elhúzódásokkal / vetemedéssel kell számolnunk mint előmelegítéssel. Hideghegesztéskor viszont számolnunk kell a hegesztés közben és a kihűlést követő feszültségekkel, repedésveszély lép fel. A hegesztési paraméterek megfelelő megválasztásával csökken a repedés veszélye: törekedni kell a kis hőbevitelre.

A lemezes grafitos öntöttvas darabok jellemzően öregebb alkatrészek, ilyenkor a tapasztalatok szerint nagyobb biztonsággal tudjuk DIN EN ISO 1071: E C Cl 1 – termék: Carbo Ni 2 (előmelegítés jellemzően nem szükséges, ~97% Ni) hegesztőanyaggal (bevont elektródával) hegeszteni, de a DIN EN ISO 1071: E C NiFe-1 1 – termék: Carbo NiFe 31 (bimetál maghuzal, előmelegítés jellemzően nem szükséges, ~54% Ni) is megfelelhet. Gömbgrafitos alapanyag mindkettővel jól hegeszthető.

Hegesztés Carbo Ni 2 bevont elektródával:

Alapvetően szürke / temper / acélöntvényhez, „kimerült” öntvényhez, és kovácsolt vashoz ajánlott bevont elektróda bázikus-grafitos különleges bevonattal. A varratfém jól megmunkálható (~160 HB). Használható Az előkészítést (lehetőleg széles „V” vagy „X” alakú előkészítés) és a hegesztés környezetét alaposan meg kell tisztítani, az élektől megfelelő távolságban az öntvény külső rétegét (öntvénykéreg) el kell távolítani. A repedések továbbterjedését furatokkal akadályozhatjuk meg. Hegesztéskor az alacsony hőbevitelre kell ügyelni, ezért kis áramerősséget válasszunk, és ne íveljünk. A varrat szélessége maximum kétszerese legyen a bevont elektróda magátmérőjének, a hegesztett varrat hossza maximum a magátmérő tízszerese. Hegesztés után közvetlenül alaposan kalapáljuk a varratot, hogy az ébredő feszültségeket leépítsük, és segítsük a hőkiegyenlítődést. Újrakezdés előtt távolítsuk el a salakot, az ívgyújtást a varratfémen végezzük. Egyenárammal hegesztve ( – polaritás ) sima varratfelületet kapunk, pozitív ( + ) polaritás esetén domború varratfelület alakul ki (ekkor kevésbé melegítjük az alapanyagot). Váltakozó áram esetén a két leírt varratfelület közötti átmenetet kapjuk.

Hegesztés Carbo NiFe 31 bevont elektródával:

Alapvetően szürke / temper / acélöntvényhez, „kimerült” öntvényhez ajánlott bevont elektróda bázikus-grafitos különleges bevonattal. A varratfém nagyobb szilárdságú és keménységű (~190 HB). Kiváló hegesztési tulajdonságok túlhevülés veszélye nélkül. Az előkészítést (lehetőleg széles „V” vagy „X” alakú előkészítés) és a hegesztés környezetét alaposan meg kell tisztítani, az élektől megfelelő távolságban az öntvény külső rétegét (öntvénykéreg) el kell távolítani. A repedések továbbterjedését furatokkal akadályozhatjuk meg. Hegesztéskor az alacsony hőbevitelre kell ügyelni, ezért kis áramerősséget válasszunk, és ne íveljünk. A varrat szélessége maximum kétszerese legyen a bevont elektróda magátmérőjének, a hegesztett varrat hossza maximum a magátmérő tízszerese. Újrakezdés előtt tisztítsuk meg a varratfémet, távolítsuk el a salakot, az ívgyújtást a varratfémen végezzük. Adott esetben 300 °C-os előmelegítés szükséges lehet, ilyenkor hosszabb varratokat is húzhatunk. Jó beolvadás eléréséhez egyenáram negatív polaritást, a nagyobb repedésbiztonság eléréséhez váltakozó áramot használjunk.

Ívhegesztés előmelegítéssel:

Ha az öntöttvas munkadarabunkat előmelegítjük, akkor a munkadarab tulajdonságaihoz hasonló varratfémet is létre tudunk hozni (a hegesztőanyag erősen ötvözött is lehet). Az előmelegítési hőmérséklet meghatározásához szükséges ismernünk az alapanyag vegyi összetételét, valamint figyelembe kell vennünk a munkadarab alakját és falvastagságát. Az előmelegítési hőmérséklet nem csak a hegesztés megkezdésekor, hanem folyamatosan fenn kell maradjon.

Az előmelegítés kis sebességgel történjen (50…100 °C/h, kerüljük a hő koncentrálódását), kis falvastagságok esetén elegendő 200…300 °C. Hagyjunk időt a hőkiegyenlítődésre.

Ha a munkadarab bonyolultabb alakú lemezgrafitos öntöttvas, akkor 600…700 °C (ezen a hőmérsékleten lesz a nyúlás elegendő) legyen az előmelegítés / hőntartás hőmérséklete.

Ha gömbgrafitos akkor 300…550 °C-os előmelegítés ajánlatos. Hegesztéskor nagy hőbevitellel dolgozzunk, ez egyes lerakott sorok takarhatják is egymást, ezzel is csökkentve a hűlési sebességet.

Párnaréteg hegesztése

Az öntvények javítóhegesztésekor gyakran kerül sor párnaréteg hegesztésére, amely réteg az alapanyag és az igénybevételt üzem közben elviselő felrakott réteg között helyezkedik el. Célja öntvény hegesztéskor jellemzően, hogy a fellépő feszültségeket / deformációkat a párnaréteg viselje el.

Acélöntvények

Létezik ötvözetlen acélöntvény, karbontartalma jellemzően 0,1…0,6 % körüli, ezek „jól” hegeszthetők. 0,25% felett előmelegítés szükséges lehet (ha bonyolult formájú, változó falvastagságú, illetve ~25 mm-től vastagabb falú). Az ötvözött acélöntvények (melegszilárd, korrózióálló, hidegszívós stb.) hegesztésére vonatkozó ajánlások teljesen hasonlóak a nem öntéssel gyártott munkadarabokéhoz.