ÖNTÖTTVASAK HEGESZTÉSE Komócsin Mihály (ME) (Béres-Komócsin : Acélok és öntöttvasak javító- és felrakóhegesztése Montedito Kft.

Átírás

1 ÖNTÖTTVASAK HEGESZTÉSE Komócsin Mihály (ME) (Béres-Komócsin : Acélok és öntöttvasak javító- és felrakóhegesztése Montedito Kft alapján) A vasbázisú késztermékek közül a 2 %-nál nagyobb karbontartalmúak az öntöttvasak az ennél kevesebb karbont tartalmazóak az acélok. b ACÉLOK ÖNTÖTTVASAK Keménység, HV, szakítószilárdság, R m, MPa szakadási nyúlás, A, % szakítószilárdság keménység szakadási nyúlás 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Karbontartalom, % ferrit szekunder cementit primer cementit perlit ledeburit 0 % 100 α-vas vas-karbid 0 1. ábra A vas-karbon ötvözet szövetszerkezete, a fázisok aránya és a mechanikai tulajdonságai a karbontartalom függvényében Az öntöttvasak kristályosodása metastabilisan, - Fe 3 C képződése közben - vagy stabilisan, grafit képződésével mehet végbe. A metastabilisan kristályosodott öntöttvasakat töretük színe alapján fehéröntvénynek, a grafitosan kristályosodottakat szürkeöntvénynek nevezik. A heterogén, több szövetből, ill. fázisból álló öntvények mechanikai tulajdonságai nemcsak az alkotó fázisok mennyiségétől és tulajdonságaitól függ, hanem a fázisok viszonylagos helyzete is jelentősen befolyásolja. Az ágyazó szövet lehet igen szívós, de kis szilárdságú ausztenit, szívós, de csak közepes szilárdságú ferrit, szívós és jelentős szilárdságú perlit vagy kis szívósságú, de nagyobb kemény-ségű ledeburit illetve ezek különböző arányú keveréke. Az alapszövetet alkotó ferrit, ausztenit illetve perlit szilárdsága szubsztitúciósan oldódó ötvözéssel, vagy a szem-nagyság csökkentésével, hőkezeléssel növelhető. A stabilis állapotú grafitos ötvöze-tek szilárdsága és keménysége lényegesen

2 kisebb, mint a hasonló karbontartalmú karbidosé, mert a karbidok keménysége nagyságrenddel nagyobb, mint a grafité. Azt, hogy az öntöttvas stabilisan, grafit kiválással vagy metastabilisan, karbidok képződésével kristályosodik-e, a hűlési sebességen kívül a kísérő és ötvöző elemek mennyisége is befolyásolja. Számos elem befolyásolja a kristályosodást, de a legerősebb hatást az eutektikum karbontartalmának változása jelenti. Ha az eutektikum karbontartalma az ötvöző elemek hatására nagyobb, akkor a grafit kiválás feltételei romlanak, ezért a karbidképző elemek a karbidos átalakulást segítik. A grafitos kristályosodást az erősségük csökkenő sorrendjében segíti a karbon, a szilícium, az alumínium, 0.4 %- ig a titán, a nikkel, a réz, a foszfor és a kobalt. A karbidos kristályosítás lehetőségét növeli ugyancsak csökkenő sorrendben a bór, a cérium, a magnézium, a kén, a vanádium, a króm, a molibdén és a mangán. Az öntöttvasak leggyakoribb kísérő- és ötvöző elemeinek hatását az eutektikum egyensúlyi karbontartalmára (C eut ) az összefüggés adja meg : C eut %= Si % P % Mn % Az öntöttvasak tulajdonságát nagymértékben meghatározza, hogy összetéte-le hipo- vagy hipereutektikus-e. Ennek megítélésére a tényleges karbontartalomnak és az eutektikum egyensúlyi karbontartalmának (C eut ) az összefüggés szerinti hányadosa - a telítési szám -, szolgál : T = C % /C eut %. Abban az esetben, ha a T > 1, az öntöttvas hipereutektikus, ha T = 1, akkor eutektikus, ha T < 1, akkor hipoeutektikus. Az öntöttvasak szövetszerkezetének változását a karbon- és szilíciumtartalom függvényében a 2. ábra un. Laplanche-diagram szemlélteti homokformába történő öntés esetére. Ha az öntés során ennél gyorsabb hűtést, például fémkokillát alkalmaznak, akkor a 2. ábra szövetszerkezeteket elválasztó vonalai a nagyobb karbon- és szilíciumtartalom irányába tolódnak el. A diagramon láthatók a különböző telítettséget jelző vonalak is. 5 Karbontartalom, % hipereutektikus grafit + ferrit ledeburit + perlit hipoeutektikus perlit + grafit perlit + ferrit + grafit T = 1.2 T = 1 T = T = Szilíciumtartalom, % 2. ábra A karbon és a szilícium hatása az öntöttvas szövetszerkezetére Az öntöttvasak szilárdsága azonban nemcsak az ágyazó szövet növelésével, hanem a grafit : mennyiségének csökkentésével,

3 alakjának a gömbhöz közelítésével, méretének csökkentésével és egyenletes eloszlásával. Az öntöttvasak csoportosítása - összefüggésben az alapvető tulajdonságot meghatározó tényezőkkel - elsődlegesen az ágyazó szövet, másodlagosan a grafit alakja alapján történik. A grafitos öntöttvasak lehetnek ötvözetlenek, ötvözöttek, ausztenitesek, ezen belül gömb-, illetve lemezgrafitosak. A lemezgrafitos öntöttvas alapvetően vasat és karbont tartalmazó ötvözet, amelyben a karbon az ISO 945 szerinti lemezgrafitként van jelen. A grömbgrafitos vasöntvény olyan, 2 %-nál nagyobb karbontartalmú vas-karbon ötvözet, amelyben a szabad karbon túlnyomóan gömbhöz hasonló alakú grafitként van jelen. Az ötvözött öntöttvasak egy csoportja a kopásálló öntöttvas, amely a súrlódva és/vagy ütvekoptató igénybevétellel szemben fokozottan ellenálló ötvöző- tartalmának és hőkezelésének köszönhetően. A krómmal, a szilíciummal és az alumíniummal ötvözött, nagy hőmérsékletű (T = O C) gázok oxidálóhatásának tartósan ellenállók a hőálló öntöttvas. Ausztenites öntöttvas különféle elemekkel erősen ötvözött, szobahőmérsékleten is ausztenites alapszövetű vasöntvény, amelyben a karbon lemez- vagy gömbgrafitként van jelen. Különösen a krómmal erősen ötvözöttek szövetszerkezetében gyakran karbidok is jelen vannak. A gömbgrafitos ausztenites öntöttvas szilárdsága nagyobb, mint a lemezgrafitosoké. Általában hő- és korrózióállóságuk is nagyobb, mint hasonló vegyi összetételű lemezgrafitos öntöttvasé. Megállapodás esetén az alapszövetben esetleg martenzit is jelen lehet. Az ötvözéstől függően az öntöttvasak szövetszerkezete és szilárdsági tulajdonsága, valamint hegesztési sajátossága jelentősen eltérő, ezért a különböző minőségű öntvények hegesztésével különkülön foglalkozunk. Az alkatrészek felületén készített varrat szélén az öntési kéreg átolvadási hiányok keletkezéséhez vezet, ha pedig a varratba beolvad, repedéseket okozhat. E hibák elkerülésére az öntvény mindkét oldalán az öntési kérget kb. 0,5 mm mélyen el kell távolítani. Lemezgrafitos vasöntvények hegesztése Az öntöttvas tárgyak legnagyobb részét kitevő lemezgrafitos vasöntvények alapanyaga perlit. A perlit szakítószilárdsága 900 MPa körüli, a perlit-lemezgrafitos öntöttvasé azonban csupán MPa, ami a grafit alakjának következménye. Az éles bemetszésként ható grafit-lemezek szélein ébredő, az átlagost többszörösen meghaladó csúcsfeszültségek hatására ugyanis már kis átlagfeszültségnél is repedés keletkezik, a tárgy gyakorlatilag ridegen törik. Tekintettel arra hogy az öntvény fajlagos nyúlása az 2. táblázatból kiolvashatóan csak mintegy 500 C fölötti hőmérsékleten ér el elfogadható értéket, az ún. meleghegesztésnél e fölötti előmelegítési hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy a hegesztés közben lejátszódó méretváltozás repedést ne okozzon. 1.TÁBLÁZAT Lemezgrafitos öntöttvas mechanikai jellemzői szobahőmérsékleten külön öntött próbatest esetében (MSZ ISO 185:1992 alapján) MSZ jele Szakítószilárdság, legalább

4 R m, MPa Öv Öv Öv Öv Öv Öv TÁBLÁZAT A hőmérséklet hatása az Öv 300 jelű, perlit-lemezgrafitos szürkevas mechanikai tulajdonságaira. Hőmérséklet C o Szakítószilárdság Rm, MPa Fajlagos nyúlás A 5,% Ütőmunka, KU, J Keménység, HB , , , , , , , Szakítószilárdság, Rm, MPa Lédeburit + perlit Perlit Öv. 100 Öv Falvastagság, mm Perlit + ferrit Öv.350 Öv. 300 Öv. 250 Öv ábra Tájékoztató adatok a lemezgrafitos öntöttvas szakítószilárdsága és az öntvény falvastagsága közötti összefüggésekről 1.1. Meleghegesztés Meleghegesztéskor a tárgyat egyenletesen kell előmelegíteni C-ra. Az egyenlőtlenül melegedő alkatrészben olyan belső feszültség alakul ki, amely miatt megreped, ezért: - a felhevítés sebessége az C/h értéket ne haladja meg, - az égő a munkadarab egyetlen pontjára se adjon koncentrált hőt, szükség esetén tehát tegyünk

5 árnyékoló lemezt az égőből kiáramló láng elé, és - az előmelegítés lehetőség szerint az öntvény teljes tömegére terjedjen ki, vagy ha ez nem lehetséges, legalább arra a teljes keresztmetszetre, amelyben a hegesztés folyik. Gyűrű alakú alkatrészeknél ez természetesen az átellenes oldal melegítését jelenti. A melegítés ipari, vagy a munkadarab köré ideiglenesen épített kemencében egyaránt elvégezhető. Az előbbiből hegesztéshez hőntartó dobozba kell kiemelni a munkadarabot, az utóbbit eleve úgy célszerű kiképezni, hogy mindig csak azon területek legyenek szabadok, ahol a hegesztés folyik. A nagy sugárzó melegtől a hegesztőket védeni kell, s egymást percenként váltva dolgoznak. A hegesztés láng- és bevontelektródás hegesztéssel egyaránt megoldható és a sugárzó hő pótlására nagy hőbevezetéssel dolgozunk. A 4 mm -jű pálcák leolvasztásához pl számú, a 10 mm átmérőjűhöz számú keverőszárat használunk. A hasonló átmérőjű ívhegesztő elektródák leolvasztása pedig , illetve A áramerősséggel folyik. A hegesztőanyag az alapanyaghoz hasonló összetételű. A nagy hőmérsékletre előmelegített öntvény hegesztésekor a hegömledék lassan dermed. Egyrészt a hegömledék elfolyásának megakadályozása, másrészt pedig a sugárzó hő csökkentése céljából az öntvényt homokba ágyazzuk és a gyökoldalon grafitgyámokat helyezünk el. A varratot mm hosszú lépésekben grafit határoló lapok között egytömegű hegesztéssel töltjük fel. A bevonatból származó nagytömegű salak hígfolyóssá tételére időnként folyasztószert célszerű használni sőt a mélyebb fürdőknél a salak lehúzása (eltávolítása) is szükséges lehet hegesztés közben. A borax önmagában keményfoltokat okoz, a tapasztalat szerint jobb az 50% borax + 47% kalcinált szóda + 3% kovaföld keveréket használni. A hegesztés befejezése után a nagytömegű vagy erősen változó falvastagságú öntvényeknél C-on órán át hőkiegyenlítést kell végezni, majd lassú, mintegy C/h sebességű hűlés következhet azért, hogy a varrat kifehéredését elkerülhessük. A legfeljebb csak néhány tíz kg tömegű alkatrészeknél a, C o -ra előmelegített homokba történő beágyazás és az ily módon bekövetkező lassú hűlés elegendő. A varrat és az alapanyag szövetszerkezete, valamint mechanikai tulajdonsága meleghegesztés után közel azonos, a hegesztett öntvény tehát az eredetivel közel egyenértékű. Számítani kell azonban arra hogy pl. a törött alkatrészek összeillesztése pontatlan, hegesztés közben alakváltozás lép fel és a revésedés sem elhanyagolható. A hegesztést követően ezért általában forgácsoló megmunkálás szükséges. Eltört alkatrészek tehát csak akkor javíthatók, ha a várható méretváltozás ellenére a visszaépítés lehetséges. A meleghegesztés ezért elsősorban nyers munkadarabok javítására szolgál kész méreten levő vagy törött alkatrészek javítása az ún. hideghegesztéssel történik, amely technológia kisebb vetemedéssel és revésedéssel jár. Itt lehet megemlíteni a régen gyakrabban használt, ún. "félmeleg" hegesztést, amelyet ma már szinte teljesen kiszorított a lényegesen jobb minőségű hideghegesztés. Félmeleg hegesztés egyszerű alakú, egyenletesen vékonyfalú öntvényeken végezhető C előmelegítés mellett, öntöttvas hegesztőanyaggal. A varratot az egymást átfedő foltok képezik, s minden folt elkészítése után pár perc várakozási időt tartanak. Az előmelegítésnek köszönhetően a varrat hőhatásövezete nem túl rideg, a varratanyag hűlési sebessége azonban eléggé nagy ahhoz, hogy részben fehéren kristályosodjék, ezért könnyen reped, inhomogén. Csak statikus igénybevételnek kitett varratokhoz ajánlható Hideghegesztés

6 A hideghegesztés technológiája széles körben elterjedt részben azért, mert a nagyhőmérsékletű előmelegítés elhagyása jelentős könnyebbséget jelent, részben pedig azért, mert a törött alkatrészek javításakor az illeszkedő felületek megkövetelte kismérvű elhúzódása meleghegesztéssel nem érhető el. A szobahőmérsékleten végzett hegesztés közben azonban számos olyan probléma merül fel, amelynek figyelembe vétele a kifogástalan hegesztés megvalósításának feltétele: - Hegesztéskor a varrat környékén az alapanyag átmelegszik, kitágul. Ezt a tágulást az alkatrész többi, hidegen maradt részei korlátozzák, a varrat környékén ezért nyomó-, az alapanyag mozgásban gátolt helyein pedig húzófeszültség ébred. - Kihűlés után fordított a helyzet, a varrat környékén húzófeszültség marad vissza, amely esetleg az öntvényben más helyen is húzófeszültséget ébreszt. Tekintettel arra, hogy szobahőmérsékleten a lemezgrafitos öntöttvasnak képlékeny alakváltozó képessége gyakorlatilag nincs, már igen kis alakváltozási kényszer hatására az öntöttvas tárgyak nemcsak a hegesztés környékén, hanem más helyen is megrepednek. A repedés elkerülése érdekében olyan technológiát kell megvalósítani, amely a lehető legkisebb tömegű anyag felmelegedésével jár. Ez a kötőelektródákhoz képest kisebb áramerősség alkalmazásával és a hegesztés gyakori megszakításával érhető el: mm hosszú varratszakaszokban hegesszünk, s ezek között min várakozási időt tartsunk. - A hőhatásövezet hegesztés közben A c 1 hőmérséklet fölé hevült részeiben az eredetileg 0,8% C tartalmú perlit ausztenitté alakul és megindul a grafit oldódása. - A hideg alapanyagon végzett hegesztés miatt az ausztenitessé váló övezet hűlési sebessége a kritikust meghaladja. Ezért hűléskor edződik, s csak abban az esetben kerülhető el a repedés, ha a varrat zsugorodása e részek nagy belső feszültségét nem, vagy csak elhanyagolható mértékben növeli tovább. - A varrat hűléskor bekövetkező zsugorodása a következő módokon csökkenthető: a) A mm hosszú varratszakaszok befejezése után azonnal, még forró állapotban enyhe kalapácsütésekkel végzett nyújtással. Egyrészt azért, hogy a varratok jól nyújthatók legyenek, másrészt pedig azért, hogy a gyors hűlés hatására ne edződjenek, a hideghegesztő elektródák varrata általában ausztenites szövetszerkezetű nikkel ötvözet, de a szilárdságilag csak kevéssé igénybe vett helyeken a monel ötvözetű heganyag is szóba jöhet. b) A gyakorlatban a Ni vagy FeNi elektródák terjedtek el. Azt feltételezve, hogy a varratnak mintegy 30% -a az alapanyagból származik, a Ni elektródával végzett hegesztéskor a varrat 70% Ni + 30% Fe az 51 % Ni + 49% Fe tartalmú FeNi elektródákkal hegesztve pedig kb. 36% Ni + 64% Fe összetételű. Tekintettel arra hogy a vas és a nikkel hőtágulási együtthatója szobahőmérsékleten egyaránt ( ) 10-6 mm/mm C a kb. 36% Ni + 64% Fe összetételű invar ötvözeté pedig ennek mindössze tizedrésze, az FeNi elektródák általános célokra kedvezőbbek, mint a tiszta nikkel elektródák. c) Az alapanyagból beolvadása miatt a varrat még akkor is tartalmaz 0,8...1,2% karbont, ha az elektródában jelenlétével nem számolunk. A karbon a varratban grafit alakjában válik ki, s mivel megjelenése a dermedéssel együtt járó zsugorodás csökkenésének irányában hat, a lehető legnagyobb C tartalmú varratok elérésére törekszünk. A hideghegesztő elektródák bevonata többkevesebb ezüstgrafitot tartalmaz azért, hogy a még éppen alkalmazható legnagyobb C tartalmú elektróda minden öntvény-összetételhez kiválasztható legyen. A 4. táblázat 1/a. csoportja a bevonat metallurgiai sajátossága miatt elsősorban elöregedett, elégetett, rideg, olajjal átitatódott öntvények javításához, továbbá lunkerek kitöltésére való. Természetesen új öntvények hegesztéséhez, általános javításokhoz is alkalmas, de erre a célra inkább a többi elektródák ajánlhatók (pl. 3/c, vagy 1/c csoport). A 2. csoportba tartozó elektródákat ritkán használják, mert nem érhető el velük a kedvezőnek ítélt %/o Ni tartalmú varrat. A huzamos időn át nagy hőmérsékleten üzemelő lánggal érintkező öntvények felületi rétegében található grafitlemezkék

7 kiégnek. Helyükön oxid keletkezik, s mivel ennek térfogata nagyobb, repedést okoz. A repedésen át a mélyebben fekvő grafitlemezke kiégésének is megteremtődik a feltétele, s ily módon pókhálószerű repedések képződnek még a nagyobb mélységben is. Ezek az un. elégetett öntvények amelyek hegesztéssel történő javítása csak akkor lehetséges, ha a teljes elégett anyagrész először eltávolításra kerül. A grafit a varratban csak gömb alakban jelenhet meg, mert a lemezek szélein az éles bemetszés miatt igen nagy feszültségcsúcs ébred és hűléskor a varrat elrepedne. A gömbgrafitosító elemek a bevonatban vannak, ezért a hegesztéshez csak ép bevonatú elektródákat használjunk. d) Az alkalmazható elektródák legnagyobb C tartalmának a hegömledék eutektikus összetétele szab határt. Abban az esetben ugyanis, ha a beolvadt alapanyagból és a hegesztőanyagból kepződött hegömledék hipereutektikumos, a dermedés primér grafit kiválással indul meg. A könnyű grafit nagy tömegben emelkedik a fürdő tetejére és kötési hibát, folytonossági hiányt, "habzást" okoz. Ilyenkor a kisebb C tartalmú elektródák használatára kell áttérni. A vas-nikkel ötvözetek eutektikumának C tartalma (CE) az 55. ábra szerint függ a nikkeltartalomtól, illetve a vas és a nikkel ötvözetek hasonlósága miatt jó közelítéssel a varrat tényleges karbon-, szilícium- és foszfortartalmától. A hegesztés megkezdése előtt a repedés két végét furattal le kell zárni (56. ábra) azért, hogy hegesztés közben terjedését meggátoljuk. Ügyeljünk arra, hogy kezdő- és végkráterek egymás fölé ne kerüljenek, s a végkráter kifogástalan elkészítése végett a varratszakaszok befejezésekor az elektródát kissé visszafelé mozgassuk. Legfeljebb a vékonyfalú és statikus igénybevétel alatt álló öntvények javításánál engedhető meg az a néhány helyen tapasztalható gyakorlat, mely szerint a repedést nem furattal zárják le, hanem egyetlen keresztvarrattal. Ez azért helytelen, mert a varrat alatt a repedés tovább terjedhet. 3.TÁBLÁZAT A hideghegesztő elektródák jellegzetes csoportjai Csoport Tájékoztató összetétel, % C Ni 1.a 0,4...0, b 1,0...1, c 1,4...1, a 0,4...0, b 1,0...1, c 1,4...1, a 0,4...0, b 1,0...1, c 1,4...1, Elsősorban a kisebb szilárdságú monell (70% Ni+30% Cu) elektródákkal készülő varratok és mm-nél nagyobb falvastagságok esetén, a kötés szilárdsága szegcsavarokkal növelhető. Az öntvénybe M6... M20 jelű és átmérőjüknél 1,2...1,6-szor hosszabb szegcsavarokat helyezzünk el. A csavar a furat aljával ne érintkezzék, mert a hőtágulás következtében repedést okozhat, s a felületből csak mm-re emelkedjen ki, hogy a hegesztést ne zavarja. A szobahőmérsékletű öntvényeken készült kötés hőhatásövezete martenzites, ezért az ilyen kötések csak kis szilárdságúak. A kötés fárasztó, ütésszerű igénybevételekkel szembeni ellenállását csak a rideg szövetelem csökkentésével lehet elérni, ennek azonban egyetlen módja a mérsékelt előmelegítés. A nagy igénybevételű vagy olyan varratok készítéséhez, amelynek tönkremenetele

8 jelentős balesetveszéllyel jár és ezért a hőhatásövezet legnagyobb keménysége kb. 300 HB lehet., 300 C o -körüli előmelegítés szükséges. Nagyobb átmérőjű elektródát használva nő a hegesztéskor bevitt hőmennyiség és ezért csökken a hűtési sebesség, azaz lágyabbá válik a hőhatásövezet. A 4 mm átmérőjű elektródák alkalmazásakor mintegy 50 C o -al csökkenthető az előmelegítés hőmérséklete. 100 C o -os előmelegítés esetén tehát csak HV keménység alakul ki. Ne feledjük azonban, hogy a perlit-lemezgrafitos öntöttvasak annyira ridegek, hogy a hegesztéssel átellenes keresztmetszetekben is kritikus feszültségek keletkezhetnek. Az ilyen szövetszerkezetű ütésnek kitett öntvényeket ezért 300 C körüli hőmérsékletre szükséges előmelegíteni. Meg kell jegyezni, hogy nem elfogadhatók azok a vélemények, amelyek szerint a szobahőmérsékletű alapanyagon végzett hideghegesztéskor a kötés megfelelően szívós, mert igen vékony a martenzites réteg. Addig, amíg martenzit van a szövetszerkezetben, a repedésérzékenység alig változhat. A gyakorlatban hajtóműszekrények letört peremrészeinek, szivattyúházaknak, kompresszortesteknek stb. javításakor 100 C körüli előmelegítést alkalmaznak, a tapasztalat szerint az így keletkező 400 HV körüli keménységű hőhatásövezet már megfelelően szívós. A hegesztés természetesen a hideghegesztés előbbiekben ismertetett technológiájával folyik, azaz mm-es lépésekben, kalapácsütésekkel végzett nyújtással, s az újabb varratszakasz megkezdése előtt megvárva a hőkiegyenlítődést. Az öntvény szívóssága ugyanis e mérsékelt előmelegítéskor alig javul, ütőmunkája változatlan, csupán fajlagos nyúlása növekszik valamelyest. Nagyméretű öntvényeknél gyakran csak a hegesztés közvetlen környékén végeznek mérsékelt előmelegítést, ilyenkor azonban arra kell ügyelni, hogy a melegítéskor bekövetkező méretváltozás az öntvény más részén ne okozzon repedést. Hosszú munkadarabok javításakor elegendő a hibahely síkjában fekvő keresztmetszet melegítése. A hideghegesztő elektródák sajátossága, hogy hengerelt és öntött acélokon, illetve acélöntvényeken is kitűnő kötés érhető el. Letört szemeket vagy pókhálószerűen repedt öntvényrészeket acéllal pótoljunk, illetve hevederezzünk. A nagyteljesítményű hegesztés alkalmazási lehetőségének egyrészt az alaptest ridegsége, másrészt az szab határt, hogy a gömbgrafitosító elemek csak az elektródák bevonatába vagy esetleg a porbeles elektródák töltetébe helyezhetők el. Itt érdemes megjegyezni, hogy újabban kb. 3 % Ni + 1,2 % C tartalmú FeNi porbeles huzalok is beszerezhetők az ún. "hideghegesztés" céljára. A perlitlemezgrafitos szürkeöntvény porbeles huzallal végzett folyamatos hegesztése azonban C hőmérséklet alatt nem javasolható. Ezeket a huzalokat 1,2 és 1,6 mm átmérőben gyártják és leolvasztásuk argon védőgázban javasolt. A hideghegesztő elektródák nikkel vagy vas-nikkel maghuzalának nagy a villamos ellenállása, ezért rövid időn belül felizzik. A hegesztés azonban nem folyamatos és a várakozási idő alatt az elektróda hűl. Abban az esetben azonban, ha a perlit-lemezgrafitos szürkevasat C-ra előmelegítik, jelentősen lágyul és a hegesztés folyamatos lehet. Erre azonban csak az olyan elektródafajta alkalmas, amelynek magja "bimetall", azaz nikkel huzalból és arra csőszerűen ráhajlított acélszalagból áll; ilymódon csökkent villamos ellenállású. Az ilyen előmelegítéssel végzett hegesztés azonban gyakorlatilag már majdnem meleghegesztés. Ennek az elektródafajtának az előnye a perlitlemezgrafitos öntvények hideghegesztésekor csupán a valamivel nagyobb leolvasztási teljesítményből adódik.

9 Az öntöttvasak folyamatos hegesztésével kapcsolatban ma még megbízható adatok nem állnak rendelkezésre. Az ezzel kapcsolatos megjegyezések csupán elméleti megfontolásokra és néhány kísérleti hegesztés eredményére támaszkodnak. Ipari és ivóvízvezetékek nagyméretű tolózárainak tömítőfelületét gyakran látják el korrózióálló bevonattal. Erre a célra a hideghegesztő elektródákkal készített réteg jól megfelel, tehát ne használjunk ausztenites CrNi acél elektródákat. Ez utóbbiak varratának alsó részeiben ugyanis 0,3...0,5 mm vastag ledeburitos övezet jelenik meg az erősen karbidképző króm hatására. A kb. 0,6...0,85 % C tartalmú varrat 18/8-as ausztenites CrNi acélok felső része a ausztenit+eutektikum szövetszerkezetű, tehát megfelelően képlékeny, a komplex karbidokból álló széles ledeburitos övezetben azonban az átolvadási felülettel párhuzamosan repedés alakulhat ki. Ledeburitos réteg a hideg hegesztő elektródák varrataiban is fellelhető, az előbbinél kisebb Fe tartalom miatt és a Cr ötvöző hiányában azonban ez a réteg mindössze legfeljebb 0,1 mm szélességű és nem összefüggő, tehát nem zavaró. Ebből a szempontból a monell elektróda kedvezőbb, de mély beolvadásnál a varrat melegrepedésre hajlamos lehet. Abban az esetben, ha mindenképpen ausztenites CrNi varratot kell kialakítani, az öntvény felületén először kis C tartalmú hideghegesztő elektródával sor réteget kell hegeszteni. A ledeburitos réteg helyileg kialakuló inhomogenitás következménye, vastagsága tehát csak a hegömledék erőteljes keveredésével vagy a dermedési folyamat lassításával csökkenthető. Az elektróda kézi mozgatása alig lehet eredményes, helyette változó irányú mágneses erőtérrel kényszerítik mozgásra az ívoszlopot. A dermedés lassítása szintén kedvező a homogenizálás szempontjából, s ez előmelegítéssel érhető el, hatása azonban csak C fölött számottevő. Tömítőfelületek felrakására, alámunkált illeszkedő felületek méretre hozására, vezető- és csúszófelületek siklási tulajdonságának javítására, esetleg a megfelelő helyeken a korrózióellenállás növelésére, stb. gyakran alkalmazzák a bronz elektródákat is. A varrat felülete tetszetős és a leolvasztási teljesítmény a monell vagy a hideghegesztő elektródákénál nagyobb. Tekintettel arra, hogy jóval kisebb áramerősséggel olvaszthatók le, a hőhatásövezet mintegy %-kal vékonyabb, mint a hideghegesztő elektródákkal készült varratoké. A hőciklus alatt az idő azonban még a ferrit-grafitos öntöttvasaknál is elegendő ahhoz, hogy a ferrit a grafitból karbonban edződő összetételűvé dúsuljon. Végül is e vékony réteg martenzitessé edződik és ütés hatására lepattanhat. Ezért az ilyen összetételű elektródák is csak statikus igénybevételű helyekre ajánlhatók abban az esetben, ha előmelegítés nélkül hegesztenek. Temperöntvények hegesztése A temperöntvény kiinduló anyaga fehérvas, amelyet a vaskarbid elbontása céljából hőkezeltek. Abban az esetben, ha a temperálás semleges atmoszférában folyt, a grafit csomókban gyűlik össze és a szövetszerkezet ferrit-grafitos vagy perlit-grafitos lehet; ezek a fekete temperöntvények. Oxidáló atmoszférában a grafit kiég, s gyakorlatilag 0,1-0,2% C tartalmú, ferrites szövetszerkezet marad vissza. Ez a fehér temperöntvény. A meleghegesztést nem alkalmazzák, mert a perlit+lemezgrafitos szövetszerkezetű varrat kisebb szilárdságú lenne, mint az alapanyag. 4. TÁBLÁZAT Fekete és perlites tempervas mechanikai jellemzői szobahőmérsékleten (MSZ ISO 5922 :1991 alapján) MSZ jele Próbatest Szakító- Egyezményes Szakadási Keménység, átmérője, szilárdság legalább, folyáshatár legalább, nyúlás legalább, mm R m, MPa R p0.2, MPa A 5, % HB

10 B vagy B vagy B vagy P vagy P vagy P vagy P vagy P vagy P * 12 vagy P * 12 vagy * olajban edzve és azt követően megeresztve. Ezek az öntöttvasak szívósabbak, mint a lemezgrafitosak, a nagyobb alakváltozó-képesség miatt tehát jobban elviselik a hegesztési hely környékének hőmérsékletváltozásából származó alakváltozást. A fekete temperöntvények hideghegesztésére a lemezgrafitos öntöttvasnál említettek maradéktalanul érvényesek. A hideghegesztő elektródák nagy részének hegömledéke 500 MPa szakítószilárdságú, tehát megfelelő a temperöntvény hegesztéséhez is. A hőhatásövezet A c 1 hőmérséklet fölé hevült anyagrészeiben a grafit oldódása megindul és még a ferrites alapú fekete temperöntvénynél is számolni kell edződéssel. Az alapanyaggal közel azonos szilárdságú kötés eléréséhez tehát ennél az anyagnál is szükséges C előmelegítés. Nagy szívósságuk miatt azonban ilyen előmelegítés mellett "bimetall" elektródákkal folyamatos hegesztés is végezhető. A fehér temperöntvények gyakorlatilag lágyacél öntvények. Előmelegítés nélkül és nemcsak a hideghegesztő elektródákkal, hanem az acéloknál szokásos kötőelektródákkal és részben gépesített hegesztő eljárásokkal (pl. fogyóelektródás, védőgázas ívhegesztés) is egyaránt hegeszthetők. Gömbgrafitos vasöntvények hegesztése A gömbgrafitos vasöntvényben a karbon gömbgrafit alakjában található, ezért szívóssága a temperöntvényhez képest is jobb. A gömbgrafitos öntöttvasak meleghegesztése nem szokásos, hideghegesztésüket a korábban leírtak alapján végezzük. A hőhatásövezet Ac1 hőmérséklet fölé hevült részeiben a grafit oldódása megindul, tehát ott előmelegítés nélküli hegesztéskor martenzit keletkezik és a repedésveszély növekszik. 5. TÁBLÁZAT Gömbgrafitos vasöntvény mechanikai jellemzői szobahőmérsékleten külön öntött próbatest esetén (MSZ alapján) MSZ jele Szakítószilárdság legalább, Egyezményes folyáshatár legalább, Szakadási nyúlás legalább, R m, MPa R p0.2, MPa A 5, % Göv Göv Göv Göv Göv

11 Göv Göv Göv Göv TÁBLÁZAT Gömbgrafitos vasöntvény ütőmunkája külön öntött próbatest esetén * (MSZ alapján) Ütőmunka, KV, J, legalább MSZ jele 23 ± 5 O C-on -20 ± 2 O C-on -40 ± 2 O C-on 3 mérés 1 3 mérés 1 mérés 3 mérés 1 mérés átlaga mérés átlaga átlaga Göv Göv N Göv Göv N * N betű a 0 O C-nál kisebb hőmérsékleten előírt ütőmunkára utal. 7. TÁBLÁZAT Keménységre garantált gömbgrafitos vasöntvény keménysége, tájékoztató mechanikai jellemzői és alapszövete (MSZ alapján) MSZ jele Brinnel-keménység, Alapszövet Szakítószilárdság, HB R m, MPa Göv H ferrit 350 Göv H ferrit 400 Göv H ferrit 400 Göv H ferrit 450 Göv H ferrit perlittel 500 Göv H perlit ferrittel 600 Göv H perlit 700 Göv H perlit * 800 Göv H bénit * 900 * vagy az ausztenit egyéb átalakulási termékei 8. TÁBLÁZAT Gömbgrafitos vasöntvény tájékoztató vegyi összetétele * (MSZ alapján) MSZ jele Falvastagság C, Si, Mn, S, max Cr, max Cu, max Ni, max mm % % % % % % % < Göv > < Göv > < Göv

12 > < Göv > < Göv > < Göv > < Göv > < Göv > * P 0.10 %. 9. TÁBLÁZAT Gömbgrafitos vasöntvény tájékoztató hőkezelése (MSZ alapján) Szövetszerkezet A hőkezelés célja A hőkezelés módja hőkezelés előtt Túlnyomórészt ferrit ferritesítés egylépcsős lágyítás : izzítás O C -on 5 10 órán át, hűtés 650 O C-ig kemencében, majd levegőn Ferrit-perlit ferritesítés, a nyúlás növelése kétlépcsős lágyítás : izzítás O C -on 1 5 órán át, hűtés kemencében O C-ra hőntartás 5 10 órán át, hűtés 650 O C-ig kemencében, majd levegőn Ferrit-perlit Perlit-ferrit vagy perlit ferritesítés, a nyúlás és hidegszívósság növelése szemcsés perlit és ferrit háromlépcsős lágyítás : izzítás O C -on 1 5 órán át, hűtés kemencében O C-ra hőntartás 5 10 órán át, hűtés 690 O C-ig kemencében, hőntartás 1 órán át, hűtés vízben, majd felmelegítés 350 O C-ra, hőntartás 1 órán át, hűtés levegőn normalizálás : izzítás O C -on 1 5 órán át, hűtés kemencében a kívánt szferoidit-ferrit gömbszemcsés perlit aránynak megfelelő hőmérsékletig, majd levegőn 10. TÁBLÁZAT Fehér tempervas mechanikai jellemzői szobahőmérsékleten (MSZ ISO 5922 :1991 alapján) MSZ jele Próbatest Szakító- Egyezményes Szakadási nyúlás Keménység, átmérője, szilárdság legalább, folyáshatár legalább, legalább, legfeljebb mm R m, MPa R p0.2, MPa A 5, % HB W W

13 W W Abban az esetben azonban, ha a ferrites alapú vasöntvényeket C-ra, a ferrit-perlites és a perlites öntvényeket pedig C-ra előmelegítjük, a hegesztés "bimetall" hideghegesztő elektródákkal folyamatossá tehető. Ilyen előmelegítés mellett ugyanis a hőhatásövezetben csupán elenyésző mennyiségben keletkezik martenzit, az alapanyag pedig megfelelően képlékeny az alakváltozások elviselésére. A porbeles huzallal végzett meleghegesztés kísérleti eredményei is bíztatóak. Érdemes felfigyelni arra a tapasztalatra, hogy a porbeles szalagelektródával ferritgömbgrafitos öntvényen folyamatos hegesztés végezhető. Az ajánlott előmelegítés egyetlen varrat felrakóhegesztésekor C, több sorban és folyamatosan végzett hegesztéskor azonban az előmelegítés már el is maradhat. Az acélszerkezeteknél megszokott sarokvarratok keresztmetszetének szorosát alkalmazva, az öntvényre felhegesztett acélszemek, függesztőelemek stb. dinamikus igénybevételt is elviselnek.