Hoe gietijzer te lassen

Gietijzer in huis lassen is mogelijk - onder bepaalde voorwaarden

Effectief intern lassen van gietijzeren onderdelen kan tijd en geld besparen, maar er zijn uitdagingen. Lasfouten kunnen vaak leiden tot barsten of andere schade. Als er kritieke onderdelen bij betrokken zijn, kan het verstandig zijn om het vakmanschap van een lasfaciliteit met ervaren lassers in te schakelen om een ​​succesvol resultaat te garanderen.

Als het lassen in eigen beheer wordt uitgevoerd, is het van cruciaal belang om de stappen te onderzoeken die nodig zijn om een ​​gelast onderdeel effectief te produceren. Er moeten vier belangrijke stappen worden genomen voordat u aan de slag gaat:

1. Identificeer de legering
2. Maak het gietstuk grondig schoon
3. Selecteer een voorverwarmtemperatuur
4. Selecteer een geschikte lastechniek

Identificeer de legering

Gietijzers zijn een familie van ijzer-koolstoflegeringen. Hun hoge koolstofgehalte (meestal 2-4%) geeft gietijzer zijn karakteristieke hardheid. Die hardheid gaat echter ten koste van de ductiliteit. Het is minder kneedbaar in vergelijking met staal of smeedijzer. De verwarmings- en afkoelcycli tijdens het lassen veroorzaken uitzetting en krimp in het metaal, waardoor trekspanning ontstaat. Gietijzers rekken of vervormen niet bij verhitting of spanning - in plaats daarvan barsten ze - waardoor ze extreem moeilijk te lassen zijn. Deze eigenschap kan worden verbeterd door verschillende legeringen toe te voegen.

Sommige gietijzerlegeringen zijn gemakkelijker te lassen dan andere:

• Grijs gietijzer
  Grijs gietijzer is de meest voorkomende vorm van gietijzer. Koolstof slaat neer in grafietvlokken tijdens de productie in een perliet of ferriet kristallijne microstructuur. Het is kneedbaarder en lasbaarder dan wit gietijzer. Het vormt echter nog steeds een uitdaging voor toekomstige lassers, aangezien de grafietvlokken in grijs gietijzer het smeltbad kunnen binnendringen en het lasmetaal bros maken.

• Wit gietijzer
  Wit gietijzer houdt de koolstof vast als ijzercarbide zonder het als grafiet neer te slaan. De kristallijne microstructuur van cementiet is erg hard en bros. Wit gietijzer wordt over het algemeen als onlasbaar beschouwd.
• Nodulair, nodulair of kneedbaar strijkijzer
  Deze gietijzeren zijn allemaal minder bros vanwege microstructurele verschillen als gevolg van fabricage. Alle drie hebben bolvormige koolstofmicrostructuren die zijn gecreëerd door hun unieke fabricageprocessen.

De beste manier om te bepalen of u wit of grijs ijzer heeft, is door de originele specificatie te controleren. Spectrochemische analyse kan deze specificatie achteraf opleveren. Wanneer deze precieze manieren niet mogelijk zijn, zijn er een paar manieren om in de winkel te controleren.

Grijs ijzer zal grijs vertonen langs een breukpunt, vanwege het grafiet in zijn microstructuur. Wit ijzer is witter langs een breuk door het cementiet. Helaas is de breuktest alleen nuttig als de lasser weet dat het materiaal grijs of wit is. Dit zijn oudere, meer traditionele vormen van gietijzer. Ze komen ook vaker voor in bepaalde klassen van goederen. Nodulair gietijzer, een relatieve nieuwkomer, is echter ook vrij wit langs breuken en is veel beter lasbaar.

Een vonktest kan ook worden gebruikt door een ervaren metallurg om het type ijzer te bepalen.

Maak het gietstuk schoon

Ongeacht de legering moeten alle gietstukken goed worden voorbereid voordat ze worden gelast. Bij het voorbereiden van het gietstuk voor het lassen is het van cruciaal belang om alle oppervlaktematerialen te verwijderen. Het gietstuk moet in het gebied van de las volledig schoon zijn. Verwijder verf, vet, olie en ander vreemd materiaal uit de laszone. Het is het beste om gedurende een korte tijd voorzichtig en langzaam warmte toe te passen op het lasgebied om ingesloten gas uit de laszone van het basismetaal te verwijderen.

Een eenvoudige techniek om de gereedheid van het gietijzeren oppervlak te testen, is door een laslaag op het metaal aan te brengen - het zal poreus zijn als er onzuiverheden aanwezig zijn. Deze pas kan worden weggeslepen en het proces wordt een paar keer herhaald totdat de porositeit verdwijnt.

Voorverwarmen

Alle gietijzers zijn kwetsbaar voor barsten onder spanning. Warmtebeheersing is de allerbelangrijkste factor om scheuren te voorkomen.

Een gietijzeren las vereist drie stappen:

• Voorverwarmen
• Lage warmte-inbreng
• Langzaam afkoelen

De belangrijkste reden voor warmtebeheersing is thermische uitzetting. Als metaal opwarmt, zet het uit. Er wordt geen stress veroorzaakt wanneer een heel object met dezelfde snelheid opwarmt en uitzet, maar er ontstaat wel stress wanneer warmte wordt gelokaliseerd in een kleine hittebeïnvloede zone (HZ).

Plaatselijke verwarming veroorzaakt beperkte uitzetting - de HZ wordt ingesloten door het koelere metaal eromheen. De mate van resulterende spanning hangt af van de thermische gradiënt tussen de HZ en het gietlichaam. In staal en andere ductiele metalen wordt de spanning die wordt opgebouwd door beperkte uitzetting en samentrekking, verlicht door uitrekken. Helaas kan dit tijdens de krimpperiode scheuren veroorzaken, aangezien gietijzer een relatief slechte ductiliteit heeft. Voorverwarmen vermindert de thermische gradiënt tussen het gietlichaam en de HZ, waardoor de trekspanning veroorzaakt door lassen wordt geminimaliseerd. In het algemeen vereisen lasmethoden bij hogere temperaturen een voorverwarming bij hogere temperatuur. Wanneer voldoende voorverwarmen niet mogelijk is, is de beste strategie om de warmte-invoer te minimaliseren - kies een lasproces bij lage temperatuur en lasstaven of -draden met een laag smeltpunt.

De afkoelsnelheid is een andere factor die een directe invloed heeft op de spanningen die bij de las worden opgewekt. Snelle afkoeling veroorzaakt krimp, waardoor brosse, gemakkelijk gescheurde lassen ontstaan. Daarentegen vermindert een lage koeling de uithardings- en krimpspanning.

https://www.reliance-foundry.com/wp-content/uploads/pre-heat-welding.mov

Voorverwarmen voor het lassen

Alle gietijzeren zijn kwetsbaar voor barsten onder spanning, maar dit kan worden voorkomen door voorverwarmen. Bekijk de video om te zien hoe warmte op metaal wordt toegepast voordat wordt gelast.

Lastechniek

Lastechnieken moeten worden gekozen op basis van hun geschiktheid voor de te lassen gietijzeren legering. De meest voorkomende lasprocessen zijn stick-, oxy-acetyleen- en soldeerlassen.

Plaklassen

Stoklassen, ook bekend als afgeschermde metalen booglassen of MMA, maakt gebruik van een verbruikbare elektrode bedekt met een flux. Er kunnen verschillende soorten elektrodes worden gebruikt, afhankelijk van de toepassing, de vereiste kleurovereenkomst en de hoeveelheid bewerking die na het lassen moet worden uitgevoerd.

Er zijn drie hoofdtypen vulmiddel die goed werken voor het lassen van gietijzeren staven:

• Met gietijzer beklede elektroden
• Koperlegering elektroden
• Nikkellegering elektroden

Elektroden van nikkellegeringen zijn het populairst voor het lassen van gietijzer. Volgens New Hampshire Materials Laboratory Inc. is nikkel-ijzer las sterker met een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor lasspanningen worden verminderd en de weerstand tegen scheuren wordt verbeterd.

Een elektrische boog tussen de elektrode en het lasgebied smelt de metalen en veroorzaakt fusie. De boog moet gericht zijn op het smeltbad, in plaats van op het basismetaal, omdat dit de verdunning tot een minimum beperkt. Het wordt aanbevolen om de laagste stroominstelling te gebruiken die is goedgekeurd door de fabrikant om hittestress te minimaliseren. Verwarm stukken voor tot minstens 250 ° F voordat u gaat lassen met gietijzeren of koperen elektroden. Nikkelelektroden kunnen worden gebruikt zonder voorverwarmen.

Oxy-acetyleenlassen

Oxy-acetyleenlassen maakt ook gebruik van elektroden, maar in plaats van een boog die wordt gegenereerd door stroom, levert een oxy-acetyleentoorts de energie voor het lassen. Gietijzeren elektroden en koper-zinkelektroden zijn beide geschikt voor autogeen lassen van gietijzer.

Er moet op worden gelet dat het gietijzer niet oxideert tijdens het lassen met acetyleen, omdat dit siliciumverlies en de vorming van witijzer in de las veroorzaakt. De lasstaaf moet worden gesmolten in het smeltbad, in plaats van direct door de vlam, om temperatuurgradiënten te minimaliseren.

Soldeerlassen

Soldeerlassen is een veelgebruikte methode voor het verbinden van gietijzeren onderdelen vanwege de minimale impact op het basismetaal zelf. Een lasstaaf zorgt voor de vulstof die aan het gietijzeren oppervlak hecht. Door het lagere smeltpunt van de vulstof ten opzichte van het gietijzer, verdunt de vulstof niet met het gietijzer maar hecht zich aan het oppervlak.

Reinheid van het oppervlak is van cruciaal belang voor deze lastechniek, aangezien de verbinding afhankelijk is van de kwaliteit van het vulmiddel dat het oppervlak van het basismetaal bevochtigt. Volgens Machine Design is het gebruikelijk om flux te gebruiken om de vorming van oxiden tijdens het solderen te voorkomen. Het is een vloeistof die de bevochtiging bevordert, waardoor de vulstof over de te verbinden metalen delen kan stromen. Het reinigt ook de delen van oxiden, zodat de vulstof steviger hecht aan de metalen delen. Bovendien worden vloeimiddelen gebruikt bij het lassen om de metalen oppervlakken te reinigen.

Afwerking

Scheurvorming treedt meestal op tijdens de thermische contractiefase - trekspanning neemt toe naarmate de las afkoelt en samentrekt. Als de spanning een kritiek punt bereikt, barst de las.

De kans op scheurvorming kan worden verkleind door een drukspanning toe te passen om de trekspanning tijdens het afkoelen tegen te gaan. Lassers gebruiken een techniek genaamd peening (matige slagen met een kogelhamer) om een ​​vervormbare lasrups te maken terwijl de las nog zacht is. Peening vermindert het risico op barsten in de las en HZ, maar moet alleen worden geprobeerd bij het werken met relatief ductiel lasmetaal.

De laatste stap van de las is de koelregeling. Bij dit proces worden isolatiematerialen gebruikt om het afkoelen zo veel mogelijk te vertragen, of wordt er periodieke warmte op de las toegepast om het natuurlijke afkoelingsproces te vertragen.

Intern lassen

Terwijl het uitbesteden van gietijzerlassen aan een vakman een lasnaad van hoge kwaliteit kan garanderen, is het mogelijk om een ​​lasreparatie in eigen beheer uit te voeren met een zorgvuldige voorbereiding. Volg de stappen voor het identificeren van uw legering, het voorbereiden van het materiaal en het kiezen van de meest geschikte lastechniek.

Bronnen

• Totaal materiaal. "Gietijzer en andere ijzers lassen."
• New Hampshire Materials Laboratory. "Tips voor het lassen van gietijzer."
• Het lasinstituut. "Lasbaarheid van materialen:gietijzer."