Es ist möglich, Gusseisenteile durch Elektroschweißen sowohl an speziellen Geräten als auch zu Hause zu schweißen. Wir schlagen vor, die Regeln für die Vorbereitung von Teilen zum Schweißen sowie die Wahl der Methode und Technik für die Herstellung einer Schweißnaht mit einem herkömmlichen MMA-Wechselrichter zu untersuchen.
Gusseisen: Eigenschaften des Materials und arbeiten damit
Gusseisen ist eine Eisenschmelze, der beim Abkühlen Kohlenstoff in großen Mengen zugesetzt wurde. Aufgrund von Kohlenstoffkonzentrationen oberhalb der Grenzlöslichkeit zeichnet sich die gebildete Legierung durch hohe Härte, aber geringe Homogenität aus. Gusseisen ist aufgrund seiner Struktur porös, sein Kristallgitter wird durch große Kohlenstoffeinschlüsse aufgebrochen, wodurch interatomare Bindungen durch eine geringe Grenze der elastischen Verformung gekennzeichnet sind.
Aufgrund der Tatsache, dass die Struktur des Metalls mit großen Einschlüssen von Graphit verdünnt ist, ist Gusseisen schwer zu schweißen: An Stellen, an denen das Kristallgitter gebrochen ist, bilden sich lokale Spannungen und das Produkt wird besonders zerbrechlich. Zum Schweißen von Gusseisen ist ein sorgfältig ausgewählter Satz von Additiven erforderlich, um Folgendes sicherzustellen:
- gute Mischbarkeit der Naht mit dem Rest des Metalls;
- der kleinstmögliche Unterschied in der Temperaturschrumpfung;
- die minimal mögliche Nahtdicke;
- hohe Festigkeit.
Es ist auch schwierig, Gusseisen mit einer Elektrode zu kochen, da es viele Sorten dieses Metalls gibt. Gleichzeitig gibt es für die meisten Produkte keine Konstruktionsdokumentation, und es ist nicht möglich, die Legierungszusammensetzung zuverlässig zu bestimmen. Daher wird die Qualität des Gusseisens durch das Auge durch die Farbe des Bruchs bestimmt, und dann werden Elektroden und Schweißmodi ausgewählt, die so nahe wie möglich am Optimum liegen. Zu Hause ist das Schweißen von Gusseisen fast immer eine Lotterie und ein weites Feld für Experimente, um das beste Ergebnis zu erzielen.
Welcher Wechselrichter soll verwendet werden?
Gusseisenteile haben normalerweise eine beeindruckende Dicke, und es ist ziemlich schwierig, sie nach innen zu erwärmen, ohne dass sich die Heizzone merklich ausdehnt. Die beste Option ist, mit kurzen Stiften im Pulsmodus zu kochen, damit die Teile Zeit zum Abkühlen haben.
In diesem Modus arbeitet nicht jeder Wechselrichter effektiv. Für diese Zwecke am besten geeignet sind moderne Geräte mit verbesserter Zündung und Lichtbogennachbrenner, einem leistungsstarken Kühlsystem. Die Ströme beim Schweißen von Gusseisen werden aufgrund der zusätzlichen Leitfähigkeit der Wicklung und der Elektrodenbeschichtung erhöht. Die Obergrenze des Strombereichs sollte zwischen 200 und 250 A liegen, bei einer Einschaltdauer bei maximaler Belastung von mindestens 50%.
Im Allgemeinen ist es umso besser, je ausgefeilter die Schweißstromregelschaltung verwendet wird. Beim Schweißen von Gusseisen sind eine schnelle Zündung, eine gleichmäßige Verbrennung und eine schnelle Unterbrechung des Lichtbogens erforderlich, ohne dass sich ein Hochtemperaturfokus bildet. Gleichzeitig verfügt keiner der Haushalts- und sogar professionellen Automaten über spezielle Modi für Gusseisen..
Professionelle Geräte von FoxWeld oder KEMPPI erledigen die Aufgabe problemlos. Aus Budgetoptionen können wir Wechselrichter von Herstellern wie Aurora und Tesla empfehlen, die ab 10.000 Rubel kosten. Billigere Wechselrichter („Resanta“, „Svarog“) können ebenfalls mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt werden, sind jedoch zum Schweißen kritischer Teile von geringem Nutzen.
Regeln für die Teilevorbereitung
Bei Gusseisenteilen wird die Qualität des Schweißens bereits in der Phase der Verarbeitung und Vorbereitung der Schweißnaht bestimmt. Im Gegensatz zu anderen Materialien kann hier sogar das Vorhandensein eines Fettfilms von Bedeutung sein. Der Einfachheit halber werden wir die Zubereitung je nach Art der Verbindungen in drei Typen unterteilen.
Vor dem Schweißen müssen an den Kanten Risse in Gusseisen gebohrt werden, um weitere Risse aufgrund von Wärmeschrumpfung zu vermeiden. Danach wird mit einer Mühle ein Schnitt entlang des Risses gemacht. Es ist notwendig, die Naht auf eine Breite von etwa 3 mm aufzulösen, wobei unten eine Säule mit der Dicke des Elektrodenstabs oder etwas mehr erhalten bleibt.
Teile, die in zwei Hälften gerissen sind, können normalerweise sehr fest gefaltet werden und sollten beim Schweißen verwendet werden. Das einzige, was getan werden muss, ist, die Unbeweglichkeit mit Klammern oder Schraubverbindungen sicherzustellen und auch die Naht aufzulösen.
Die dritte Option sind zwei unabhängige Teile, die vor dem Schweißen eingestellt werden. An den Enden müssen Sie die Risiken des Schneidwerkzeugs mit einer Feile oder einer Schmirgelstange und einer Fase von der Schweißseite entfernen, analog zum Brechen der Naht. Bei der Montage von Teilen müssen diese sehr sorgfältig geschnitten werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Die zu verbindenden Kanten müssen unmittelbar vor dem Schweißen entfettet werden. Es ist optimal, wenn Sie einen Acetylen- oder Propanbrenner zur Hand haben: Die Schweißnaht wird damit kalziniert, der Graphit wird ausgebrannt, und das Gusseisenteil wird dunkelrot erhitzt.
Mit speziellen Elektroden
Es gibt unglaublich viele Arten von Elektroden zum Schweißen von Gusseisen verschiedener Qualitäten. Wir werden nur die für den Heimgebrauch am besten geeigneten betrachten..
Die beliebtesten Marken von Elektroden zum Schweißen von Gusseisen sind ESAB (OK) 92.60, 92.58 und 92.18. Die ersten beiden haben einen moderaten Nickelgehalt, dessen TCR mit dem von Gusseisen vergleichbar ist. Die Sorte 92.18 hat einen hohen Nickelgehalt und erfordert Warmschmieden, um das Kristallgitter abzudichten und die Duktilität der Schweißnaht zu erhöhen. Diese Elektroden eignen sich zum Schweißen von grauem und duktilem Eisen.
Beim Arbeiten mit kupfernickelhaltigen Elektroden wie MNCh-2 wird ein etwas anderes Schweißprinzip angewendet, das auch als Hochtemperaturlöten bezeichnet wird. Ein solches Lot besteht aus Substanzen, die nicht mit Graphit reagieren, und daher ist die Wahrscheinlichkeit eines „Abplatzens“ an der Grenze der Schweißnaht signifikant geringer. Kupferelektroden sind für die meisten Gusseisen geeignet.
Zum Schweißen von Teilen ohne Vorheizen gelten die Typen OZZHN-1 und UTP 86 FN. Hierbei handelt es sich um Elektroden auf Eisen-Nickel-Basis mit Legierungsadditiven, die hauptsächlich zum Schweißen von Grauguss verwendet werden. Die Dicke von Elektroden jeglicher Art für Arbeiten zu Hause sollte 3 mm betragen, für besonders massive Teile – nicht mehr als 4 mm, da sonst der Wechselrichter einfach nicht den erforderlichen Strom zum vollständigen Aufwärmen erzeugt.
Anwendung von Zusatzdraht
In einigen Fällen können beim manuellen Lichtbogenschweißen von Gusseisen spezielle Additive eingeführt werden, die dem Nahtmaterial besondere Eigenschaften verleihen. Diese Additive basieren auf dem gleichen Nickel und Kupfer, manchmal Eisen, rostfreien Legierungen und Zinn. Die Verwendung des Drahtes erfordert eine Chamäleonmaske, einen sicheren Sitz und ein wenig Übung..
Der beliebteste Zusatzdraht ist PANCH-11, der beim halbautomatischen Schweißen von Gusseisenprodukten eingesetzt wird. Der Draht wird bei jeder Lichtbogenzündung in kleinen Abschnitten eingeführt, und der Kontakt der Elektrode mit der Oberfläche erfolgt genau durch das Lot. Dies gewährleistet eine gute Mischbarkeit und mildert die Auswirkungen hoher Temperaturen..
Additive auf Monelbasis sind auch beim Schweißen von Gusseisen sehr nützlich. Dies ist eine eher seltene und teure Legierung, die jedoch den erforderlichen TCR, die erforderliche Härte und Duktilität aufweist, die mit denen von Gusseisen selbst vergleichbar sind. Monel wird einen Moment nach der Lichtbogenzündung in kleinen Dosen angewendet. Gleichzeitig ist das Brennen länger, was die Qualität der Naht praktisch nicht beeinträchtigt..
Schweißmodi, Ströme, Arbeitstechnik
Gusseisen wird mit Gleichstrom gekocht, hauptsächlich mit umgekehrter Polarität. Bei einigen Elektrodenmarken (MNCh-2) kann es jedoch erforderlich sein, das Minus auf den Halter umzuschalten. Aufgrund der hohen Fließfähigkeit von Gusseisen sollte es immer nur in der unteren Nahtposition gekocht werden..
Zu Hause können Sie zwei Arten des Schweißens anwenden: mit und ohne Teilheizung. Dies wird für jede Elektrodenmarke individuell festgelegt. Die Teile werden lange vor Beginn des Schweißens mit einer Benzin- oder Gaslötlampe oder Acetylenbrennern erhitzt. Das Erhitzen des Gusseisenteiles muss während des Schweißvorgangs fortgesetzt werden, damit die Arbeit von zwei Personen ausgeführt wird.
Gusseisen wird mit kurzen Nähten (jeweils 2–4 cm) mit einer Vertiefung von 2–3 Nahtlängen verschweißt. Jeder „Stich“ besteht aus zahlreichen Reißnägeln mit einer Lichtbogenbrennzeit von 0,5 bis 1,5 Sekunden, abhängig von der Dicke des Metalls und der Elektrodenmarke.
Der Nahtbereich wird 2-3 Minuten lang erhitzt, dann trägt der Schweißer das Metall auf die Wurzel der Schnittnaht auf und der Assistent erwärmt die Schweißnaht sanft. Wenn der „Stich“ abgeschlossen ist, wird er mit trockenem Sand oder mit Asbesttuch bedeckt und die Flamme wird entfernt.
Beim Schweißen von Gusseisen ist eine langsame Abkühlung von entscheidender Bedeutung. Ohne sie kann das Metall sofort mit einem Spinnennetz aus Rissen bedeckt werden, die vom Schweißbad ausgehen, und das Produkt wird hoffnungslos beschädigt. Die wärmeisolierende Auskleidung kann auch vorab auf der Rückseite der Naht angebracht werden, aber auch dann muss jeder Schweißkrater sofort vor direktem Kontakt mit Luft geschützt werden. Es wird empfohlen, kleine Teile für eine Stunde in einen heißen Ofen zu stellen..
Beim Schweißen wird zunächst die Nahtwurzel gefüllt, die vollständige Schweißung erfolgt, nachdem das Teil nach genau der gleichen Technologie mit einem gleichmäßigen Anlassen vollständig abgekühlt ist. Wenn die Dichtheit der Verbindung erforderlich ist, werden zwischen den „Stichen“ einige weitere Zwischenstiche hergestellt, und dann wird die Naht vollständig geschmolzen. Es ist jedoch viel besser, Polymer- oder Epoxy-Dichtungsmittel zu verwenden, um die Dichtheit sicherzustellen..
Kannst du bitte mehr über die technischen Merkmale und Bedingungen des Gusseisenschweißens mit Elektroden erklären?
Beim Gusseisenschweißen mit Elektroden handelt es sich um ein Verfahren, bei dem spezielle Elektroden verwendet werden, um Gusseisen miteinander zu verbinden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Elektroden eine niedrige Wärmeentwicklung haben, um das Gusseisen nicht zu überhitzen und zu beschädigen. Zudem ist es wichtig, dass das Werkstück vor dem Schweißen gründlich gereinigt wird, um eine optimale Schweißnaht zu gewährleisten. Auch die Schweißbedingungen, wie zum Beispiel die Temperatur und die Schweißposition, sind entscheidend für ein erfolgreiches Ergebnis. Durch das Gusseisenschweißen mit Elektroden können hochfeste Verbindungen geschaffen werden, die auch hohen Belastungen standhalten.