Spawanie żeliwa na zimno

Z uwagi na to iż, żeliwa posiadają sporą zawartość krzemu oraz węgla, niejednorodną strukturę (grafit), jak również małą plastyczność metalu, ich spawanie zaliczyć można do dość skomplikowanych i wymagających. Gazy pojawiające się jako następstwo wypalania węgla generują w spoiwie pory, zaś wypalanie się krzemu, jak i przebiegające w dużym tempie stygnięcie generuje tworzenie się w spoiwie kruchych i twardych ziarn żeliwa białego z dużą zawartością cementytu, będących ośrodkami pęknięć. W trakcie spawania żeliwa wykorzystuje się dwie technologie – spawanie na zimno oraz na gorąco.

Metoda spawania żeliwa na zimno

Metoda spawania na zimno przebiega bez podgrzewania przedmiotu spawanego, ewentualnie z podgrzewaniem go do temperatury mniejszej aniżeli 300 stopni Celsjusza, a zatem takiej, która nie pociąga za sobą zmian struktury metalu, jednakże ogranicza powstające w czasie utraty ciepła naprężenia wewnętrzne. Z reguły, metodą na zimno spawa się łukowo, wykorzystując elektrody ze stali niskostopowych oraz węglowych w otulinie mającej w składzie krzem, węgiel, jak również topniki. Dodatkowo wykorzystuje się elektrody, których rdzeń zrobiony jest ze stopu Monela (65% Ni + 35% Cu). Spoina taka nie przysparza problemów podczas obrabiania narzędziami skrawającymi. Po przeprowadzonym spawaniu dobrze jest wykonać wyżarzanie w temperaturze około 900 stopni Celsjusza. Natomiast w wypadku spawania ścianek o większej grubości, podczas gdy podgrzanie staje się niemożliwe do wykonania, w strefie przejściowej materiał może zmienić się w kruszący, ale również może pękać w trakcie ochładzania.

Ażeby nie dopuścić do owej sytuacji, spoiny wspiera się wkrętami wytworzonymi z miękkiej stali. W trakcie korzystania z metody spawania na gorąco przedmiot spawany rozgrzewa się do temperatury około 750 stopni Celsjusza i dalej bez zmian utrzymuje się ją do końca procesu spawania. Element spawany winien ochładzać się niespiesznie. W celu powstrzymania wypalania się węgla i krzemu, a także by umożliwić oczyszczenie spoiny z tlenków żelaza, wykorzystuje się topniki w formie prażonego boraksu ewentualnie mieszanin boraksu z kwasem borowym, sodą itp. Podczas spawania gazowego topnik wprowadza się, zanurzając koniec rozżarzonej pałeczki spoiwa (żeliwo o zwiększonym stężeniu krzemu i grafitu) w proszku. W trakcie spawania łukowego topniki stanowią część otuliny elektrody. Spawanie łukowe przynosi oczekiwane rezultaty, gdy zagwarantowana jest wysoka temperatura podgrzewania. Inaczej bowiem, bardziej odpowiednie będzie spawanie gazowe, z uwagi na fakt iż, wtenczas ograniczona zostaje groźba pojawienia się dużych naprężeń wewnętrznych.

Grzegorz Kaczorkiewicz
30.12.2021