Litina je slitina železa a uhlíku (obsah uhlíku více než 2 %) a patří do skupiny špatně svařitelných kovů.
Svařitelnost litiny nevyhovující, což je způsobeno jeho zvýšeným sklonem k praskání v důsledku nízké pevnosti a tažnosti kovu. Ve svarovém kovu a tepelně ovlivněné zóně se mohou při zvýšených rychlostech ochlazování vyskytnout trhliny při svařování v důsledku tvorby křehkého bílého železa (vrstvy ledeburitu) a tvrdnoucích struktur.
Litinu lze svařovat pomocí kovového nebo uhlíkového obloukového svařování, svařování plynem, termitového svařování a roztavené litiny.
V závislosti na stavu svařovaného dílu existují tři způsoby svařování litiny: za studena, za tepla a za tepla. Svařování za studena se provádí bez ohřevu svařovaných dílů, poloteplé – s plným nebo lokálním ohřevem na teplotu 300-400 °C, horké – s plným ohřevem na teplotu 600-800 °C. Tyto metody svařování se dělí na samostatné metody v závislosti na typu svařování, použitých elektrodách a přídavném kovu.
Svařování za studena. Tato metoda svařování má několik druhů: ocelové elektrody, ocelové elektrody se speciálními povlaky, ocelové elektrody pomocí svorníků, plyn (acetylen-kyslíkový plamen).
Svařování ocelovými elektrodami se používá při opravách nekritických litinových výrobků malých rozměrů s malým množstvím navařování, které po svařování nevyžadují mechanické zpracování. Svarový spoj je strukturou heterogenní, často nemá dostatečnou hustotu a má nízkou pevnost.
Svařování elektrodami s ochrannými legujícími povlaky se provádí seříznutím hran ve tvaru V nebo X. Aby se eliminovalo nerovnoměrné zahřívání, díly jsou svařeny v samostatných sekcích, přesazeně. Délka jednotlivých uložených úseků svaru by neměla přesáhnout 100–120 mm. Po nalepení jednotlivých sekcí se nechají vychladnout na teplotu 60–80°C. Při svařování výrobků o tloušťce 8 mm se svařování provádí se zvětšenou šířkou vyztužení švu. Svařování elektrodami s povlaky OMM-15 a K-5 lze provádět na střídavý nebo stejnosměrný proud. Nejlepších výsledků se dosáhne při svařování elektrodami potaženými UONI-5/13. Svařování elektrodami potaženými UUSI se provádí stejnosměrným proudem s obrácenou polaritou.
Svařování za tepla. Zahřátí svařovaného dílu na 300 400 °C podporuje pomalejší ochlazování svarového kovu a přilehlých oblastí po svařování. Pomalé chlazení do značné míry zabraňuje vyběleným plochám a umožňuje opracování svarových spojů. Před svařováním se díly ohřívají v tepelných pecích, pecích nebo pomocí plynových hořáků kyslíko-acetylenovým plamenem. Při ohřevu plynovým hořákem je nutné zajistit rovnoměrný ohřev ohřívané plochy.
Položhavé svařování litiny lze provádět pomocí elektrod z nízkouhlíkové oceli s ochrannými legujícími povlaky jako OMM-5, MP-3, K-5 a UONI-13; ocelové elektrody se speciálním povlakem; litinové elektrody a acetylen-kyslíkový plamen pomocí litinových výplňových tyčí.
Svařování za tepla. Malé díly se předehřívají na 600 700 °C, velké díly (tloušťka stěny více než 30 mm) – na 700 800 °C.
Svařování za tepla se skládá z následujících po sobě jdoucích operací: mechanické zpracování pro svařování, tvarování svařovaných dílů, ohřev, svařování a chlazení svařovaných dílů.
Mechanické zpracování spočívá ve vyříznutí vadných míst a jejich vyčištění od oleje, nečistot, strusky a formovací zeminy. Při svařování dvou zlomených částí nejsou hrany zkoseny, ale je mezi nimi ponechána mezera pro umožnění přístupu pro elektrodu. Stěny dílů v mezeře musí být opracovány.
Aby se zabránilo vytékání roztaveného kovu, jsou oblasti určené ke svařování vytvořeny pomocí formovací zeminy a grafitových desek (obr. 4).
Díly se ohřívají ve speciálních topných pecích, studnách, pecích nebo pomocí indukčních ohřívačů. V některých případech se na místě svařování staví provizorní ohřívací kovárny a pece.
Pro svařování za tepla se používají litinové elektrody s tyčemi jakosti A a B. Nejběžnější povlaky elektrod pro svařování za tepla jsou OMCh-1 a UZTM-74.
Vzhledem k značnému objemu naneseného kovu se při svařování za tepla používají elektrody velkých průměrů (8 mm).
Rýže. 4. Svařování litiny za tepla:
1 – formovací zemina; 2 – grafitová deska; 3 – díly ke svařování; 4— elektroda
Litinové díly jsou svařovány litinovými elektrodami v následujících režimech.
Plynové svařování je velmi běžná metoda oprav litinových dílů. Při použití mosazných tyčí jako přídavného kovu je svar poměrně hustý a lze jej opracovat. Při svařování se jako přídavný kov používá ocelový svařovací drát Sv-08 a Sv-08A nebo tyče z litiny třídy A.
Vlastnosti svařovaných dílů z hliníku a jeho slitin
Technicky čistý hliník má relativně omezené využití v technologii kvůli nízké pevnosti a vysoké tažnosti.
Hlavní potíže při svařování hliníku a jeho slitin jsou následující: na povrchu roztaveného kovu se neustále tvoří žáruvzdorný film oxidu hlinitého A120з, zabraňující sloučení kovových částic; vysoký bod tání oxidu hlinitého (2050 °C) a nízký bod tání hliníku (658 °C) extrémně ztěžují kontrolu svařovacího procesu.
Vysoká tepelná vodivost hliníku a jeho slitin vyžaduje použití speciálních technologických metod a u masivních dílů předehřívání.
Hliník a jeho slitiny se svařují elektrickým obloukem, argonovým obloukem a plynovým svařováním. Bez ohledu na způsob svařování musí hliníkové výrobky před svařováním projít speciální přípravou, která spočívá v odmaštění kovu a odstranění filmu oxidu hlinitého z jeho povrchu. Této přípravě musí být před nanesením povlaku podrobeny i výplňové dráty a elektrodové tyče.
Pro díly vyrobené z hliníku a jeho slitin se doporučují následující metody svařování:
netavitelná wolframová elektroda v prostředí argonu (argo-obloukové svařování). Jako výplňové materiály se používají slitiny hliníku. V závislosti na tloušťce dílů se používají elektrody o průměru 1 mm, svařovací proud je 5 A s napětím 45 V. Spotřeba argonu se pohybuje od 280 l/min. Svařování se provádí střídavým proudem bez použití tavidla, elektrodami OZA-22 (slitina hliníku) a OZA-24 (technický hliník) stejnosměrným proudem obrácené polarity, krátkým obloukem (svařování elektrickým obloukem). Síla proudu se volí rychlostí 4 A na 12 mm průměru elektrody. Tyč elektrody je vyrobena z hliníkového drátu. Elektroda má povlak AF-2A;
acetylen-kyslík neutrální plamen (svařování plynem) pomocí tavidla AF-4A. Výplňový materiál musí mít stejné složení jako základní kov. V okamžiku tavení podkladových a přídavných materiálů dochází k porušení oxidového filmu pomocí ocelového háku.
Nejradikálnějším prostředkem v boji proti tvorbě vybělených a ztvrdlých oblastí švu a tepelně ovlivněné zóny a tvorbě pórů a prasklin je zahřátí produktu na teplotu 600 °C. 650 °C a pomalé chlazení po svařování. Technologický proces svařování za tepla se skládá z následujících etap: I – příprava výrobku ke svařování; II – předehřívání dílů; III – svařování; IV – následné ochlazení.
Příprava na svařování závisí na typu opravované vady. Ve všech případech však příprava defektního místa spočívá v důkladném očištění od nečistot a vyříznutí do dutin, které zajistí dostupnost pro manipulaci s elektrodou a vystavení svařovacímu oblouku. Aby se zabránilo úniku tekutého kovu ze svarové lázně a v některých případech, aby nanesený kov získal vhodný tvar, je místo svařování tvarováno. Lisování se provádí v závislosti na velikosti a umístění vady, která má být korigována, pomocí grafitových desek, které drží pohromadě formovací hmotou skládající se z křemenného písku smíchaného s tekutým sklem nebo jinými formovacími hmotami, jakož i v baňkách s formovacími hmotami používanými ve slévárnách (obr. 11.4).
Po formování je nutné formu vysušit s postupným náběhem teploty od 60 do 120 C, poté se při rychlosti 120 provádí další ohřev pro svařování. 150° za hodinu v pecích, pecích nebo dočasných topných zařízeních. Pomalého ochlazování po svařování se dosahuje zakrytím výrobků tepelně izolační vrstvou (azbestové desky a zásyp pískem, struskou apod.) nebo chlazením společně s pecí a pecí.
Rýže. 11.4. Vytvoření svařovacího bodu pro svařování litiny za tepla:
a – neprůchozí dřez; b – nedoplnění okraje dílu s obložením tavené dutiny grafitovými deskami; V – celkový pohled na formovanou vadu; 1 – detail; 2 – lisování; 3 – grafitové desky
Způsoby ohřevu a topná zařízení se používají v závislosti na charakteru výroby (odstranění vad odlitku, opravné svařování atd.). Například při hromadné výrobě ve slévárnách automobilových a traktorových továren je vhodné používat dopravníkové pece; pro opravy je vhodné zahřívání v muflových pecích nebo v kovárnách s otevřeným pláštěm; Pro jednorázové opravy velkorozměrových výrobků se vyrábí provizorní topná zařízení ze žáruvzdorných cihel, včetně jámových pecí v hliněné podlaze dílny.
Chlazení v závislosti na hmotnosti a tvaru dílu trvá několik hodin až několik dní. Pro svařování se používají odtavné elektrody s tyčemi z litiny třídy A nebo B (tab. 11.1). Tyče se získávají litím do kokily a jinými metodami.
Složení povlaku naneseného na lité tyče o průměru 5 . 20 mm, obsahuje stabilizační a legovací materiály. U posledně jmenovaných se obvykle používá grafit, karborundum, ferosilicium, křemičito-vápník, křemičitan hořečnatý a další grafitizační prvky.
Svařování litiny za tepla se provádí při vysokých proudech [ISt. = (60) dэ] bez přerušení až do úplného svaření defektu. U velkých objemů svařovaných defektů pracují střídavě dva svářeči. Držák elektrody pro svařování za horka musí zajistit dobrý kontakt s litinovou elektrodou a mít štít, který chrání ruku svářeče před tepelnými popáleninami. Příkladem jednoho z možných provedení je držák elektrody ze závodu Stankolit i (obr. 11.5). V tomto držáku je elektroda přivařena k ocelové tyči.
Rýže. 11.5. Držák elektrod pro svařování litiny za tepla:
1 – elektroda; 2 – ocelová tyč o průměru 12 mm; 3 – upnutí
(svaření) přívodu proudu k tyči; 4 – štít; 5 – rukojeť; b – prsten;
7 – svařovací kabel
Pro svařování litiny za tepla lze použít svařování uhlíkovým obloukem. Pokud je možné změnit tepelný účinek na svařovaný kov, zaujímá svařování uhlíkovou elektrodou mezipolohu mezi svařováním plynem a svařováním odtavnou elektrodou. Svařujte na stejnosměrný proud, přímá polarita, uhlíkovými elektrodami o průměru 8 . 20 mm. Průměr elektrody a síla svařovacího proudu se volí v závislosti na tloušťce svařovaného kovu (tab. 11.2).
Jako výplňový materiál se používají tyče jakosti A a B. K přeměně žáruvzdorných oxidů na nízkotavitelné sloučeniny se používají tavidla na bázi boru, nejčastěji technický bezvodý (kalcinovaný) borax.
Ruční svařování litiny za tepla, zejména masivních výrobků, je náročná práce. Velmi progresivní metodou, která usnadňuje práci a zvyšuje produktivitu, je mechanizované svařování plněným drátem. Do vsázky se zavádějí komponenty, které umožňují získat složení svarového kovu, kterým je litina. Složení plněného drátu PPCh-3 pro svařování litiny za tepla je uvedeno v tabulce. 11.3.
Svařování litiny za tepla umožňuje získat svarové spoje, které jsou ekvivalentní svařovanému kovu (z hlediska mechanických vlastností, hustoty, zpracovatelnosti atd.), jedná se však o pracný a nákladný proces. Na svarové spoje z litiny přitom v některých případech nejsou takové požadavky kladeny. Často například stačí zajistit pouze stejnou pevnost nebo jen dobrou obrobitelnost, případně hustotu svarů. Pomocí různých metalurgických a technologických prostředků je možné získat svarové spoje z litiny s určitými vlastnostmi při svařování s nízkým ohřevem nebo zcela bez předehřevu (t.j. pomocí poloteplého nebo studeného svařování).
