Soldagem manual

Volume quatro

Sétima edição

Metais e sua soldabilidade

Pg. 212 Capítulo 5 ferros fundidos

Em geral, ferros fundidos têm intervalos de fusão menores do que os dos aços, são bastante fluidos quando fundidos e passam por retração moderada durante a solidificação e resfriamento. A resistência e ductilidade do ferro fundido são inferiores aos de aço; Essas propriedades baixas limitam os aplicativos de ferro fundido.

As propriedades mecânicas de uma fundição de ferro dependem do tipo de microestrutura, bem como a forma e a distribuição dos constituintes microestrutural. Um constituinte microestrutural que tem um efeito significativo é o grafite livre (carbono). A quantidade, tamanho e forma de partículas de grafite afetam a força e a ductilidade de um ferro fundido. Por conseguinte, ferros fundidos podem ser classificados pelas características do grafite como ele aparece em uma seção polida. ¹

1. Consulte ANSI/ASTM A247-7º (1978), um método padrão para avaliar a microestrutura de grafite em fundições de ferro.

A microestrutura da matriz que cercam as partículas de grafite também influencia as propriedades mecânicas de um fundido. A matriz é basicamente aço ferrítico, pearlitic, austeníticos, martensíticos ou. A matriz específica em um fundido dependerá da composição química, velocidade de resfriamento e tratamento térmico de fundição.

Existem quatro tipos básicos de ferro fundido: cinza ferro, ferro maleável, ferro dúctil ou nodular e ferro branco. Ferro fundido de grafita compacta (CGI), um quinto tipo ainda não padronizado, tem uma microestrutura intermédia dos ferros fundido cinzento e dúctil. Suas propriedades mecânicas cair dentro do intervalo de 35 a 60 ksi elasticidade (0,1 por cento deslocamento), 45 a 75 ksi rotura e alongamento de 1 a 6 por cento.

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CONSIDERAÇÕES DE SOLDAGEM

UTILIZAÇÃO

Soldagem ou soldar soldagem de ferro fundido é geralmente usado para (1) a reparação de defeitos de fundição, (2) a fabricação de componentes, (3) o salvamento das partes que quebrar ou desgastar em serviço. Todos os tipos de ferros fundidos exceto ferro branco são considerados soldáveis, mas em menor grau do que aços carbono. Os melhores resultados são obtidos com

baixa resistência. Boa eficiência conjunta é possível com os procedimentos estabelecidos de solda para ferro fundido com forças de resistência à tração até 70 ksi. Em níveis mais elevados de força, correspondente em uma junta soldada é cada vez mais difícil de alcançar.

SOLDABILIDADE

Todos os ferros fundidos têm um problema comum que afetam sua soldabilidade, ou seja demasiado carbono. O processo de fabricação, ou seja, fundição e às vezes tratamento térmico, é capaz de produzir microestruturas que possuem propriedades mecânicas úteis. No entanto, um ciclo térmico soldo normalmente não produzir uma microestrutura desejável. O ferro imediatamente adjacente para o metal de solda é aquecido a uma temperatura excessiva, e a velocidade de refrigeração de toda a zona afetada pelo calor é muito rápida. Carbonetos tendem a se formar no metal base imediatamente adjacente ao metal, e o restante da zona afetada pelo calor tende a formar Martensita de alto teor de carbono. Ambas estas microestruturas são muito frágeis e estão sujeitos a rachaduras, espontaneamente ou durante o serviço. O grau de fragilidade e propensão para decifrar dependem do tipo de ferro fundido, a condição de tratamento térmico e o procedimento de soldagem em certa medida.

Fusão de soldagem, devido à sua natureza localizada, produz tensões térmicas na área de solda. Um metal deve ser capaz de alguns local deformação plástica para acomodar estas tensões de soldagem ou quebrando provavelmente resultará. Ferros de fundido dúctil e maleáveis tendo uma matriz ferrítico são mais adequados para absorver solda salienta que o ferro fundido cinzento.

Como com aços, fósforo em ferro fundido tem efeitos adversos sobre a soldabilidade. devem realizar-se a menos de 0,10%. Soldagem de reparo de peças fundidas de alta-fósforo requer técnicas especiais.

Efeitos da forma de grafite

A composição e a microestrutura de um ferro afetam a quantidade de carbono na zona afetada pelo calor que é dissolvido durante a soldagem. Isso, por sua vez, influencia a susceptibilidade à fragilidade e crack da junta soldada. Para minimizar a formação de carbonetos maciços e alto teor de carbono martensita, é mais útil para ter o carbono presente como spheroids que têm um rácio de superfície para volume baixo. Quanto menor a área de superfície de grafite em contacto com uma matriz austenítico, menor é a quantidade de carbono na microestrutura à temperatura ambiente. Flocos de grafite em ferro fundido cinzento exibem a maior tendência para dissolver em austenita por causa de sua superfície relativamente grande. No entanto, grafite em qualquer formulário dissolve lentamente e muitas vezes permanece em metal de solda. Em geral, de fusão durante a soldagem de fusão é uma inversão do processo de solidificação de fundição, e essas áreas, última solidificar durante a conversão são os primeiros a derreter durante a soldagem.

Ferro fundido geralmente inclui o seguinte:

3,5 por cento carbono

2,5 por cento silício

0,5 por cento manganês

fósforo percentual de 0,04

0,06% de enxofre

A adição de 0,07% do magnésio para um ferro de tal composição promove a formação de grafite nodular. Aumentar o conteúdo de manganês ou enxofre diminui grafitação, mas superior silício promove-lo. Teor de fósforo alta contribui para a fragilização por de ferro fundido.

Efeitos de Metal de enchimento

A composição e propriedades mecânicas do metal de enchimento são fatores muito importantes na soldagem de cast iron. ² como cada grânulo de solda é feito, metal de enchimento e metais, ou previamente depositados metal de solda, são fundidas juntos. A mudança na composição do metal de enchimento de mixagem com metais ou metal anteriormente depositada denomina-se diluição. ³

2. Consulte AWS A5.15-82, especificação para a soldagem com varetas e cobertos de eletrodos para ferro fundido.

3. Diluição é discutida mais detalhadamente no Capítulo 12.

Diluição deve ser minimizada por soldadura com a entrada de calor mais baixa consistente com metal de solda som. O alto carbono, silício, fósforo e enxofre níveis em ferro fundido podem ter um efeito adverso sobre as propriedades mecânicas e solidez do metal de solda. Por exemplo, quando o ferro fundido é soldado com metal de enchimento de aço carbono, o teor de carbono do metal depositado normalmente irá aumentar de diluição. O metal de solda pode ser duro com baixa ductilidade e difícil de máquina a menos que é aplicado um tratamento adequado de calor postweld. Pode também ser rachar sensíveis. Incapacidade do metal de solda a ceder e aliviar tensões soldas pode resultar em quebra na zona afetada pelo calor adjacentes de ferro fundido.

As propriedades mecânicas do metal de solda empregadas em ferro fundido podem desempenhar um papel importante no sucesso da operação. Quando a força de rendimento de metal de solda é baixa, as tensões impostas sobre o ferro fundido durante o resfriamento são relativamente baixas. Isso reduz a probabilidade de quebrar. Durante o serviço, um metal de solda macia pode fluência e aliviar tensões em ferro fundido. Níquel ou metal de solda de ligas de níquel é muito eficaz a este respeito, e uso considerável é feito de níquel e níquel metal de adição de ligas de ferro fundido de soldagem a arco. Outra vantagem desses tipos de metal de solda é a facilidade com que eles podem ser usinados na condição como soldados.

PRÉ-AQUECIMENTO

A formação de uma zona afetada pelo calor dura e quebradiça pode levar à quebra durante o resfriamento ou no serviço. Baixo calor de entrada com limites de soldagem a arco a largura da zona afetada pelo calor, mas uma banda de hard ferro frágil ainda pode formar adjacente para o metal de solda. Dureza da zona afetada pelo calor pode ser limitada por pré-aquecimento em combinação com resfriamento lento após a soldagem. Pré-aquecimento fornece resfriamento mais baixos classifica em metal de solda e a zona afetada pelo calor do que ocorre sem ele. Uma baixa velocidade de refrigeração durante e após a transformação austenítico reduz a quantidade de martensita formado e, portanto, a dureza.

A temperatura Pré-aqueça e a extensão de pré-aquecimento dependem do tipo de ferro fundido soldado, sendo, a massa de fundição, o processo de soldagem e o tipo de metal de enchimento. Recomendado Pré-aqueça e intervalos de temperatura interpass constam da tabela 5. 5. Em gerais, ferríticos dúctil e ferríticos maleáveis elenco irons pode ser arco soldado com baixo pré-aquecer do que os tipos pearlitic porque ferríticos ferros fundidos tem melhor ductilidade.

Tabela 5. 5Recomendado Pré-aqueça e interpass faixa de temperatura fundidos ferros de solda

Tipo de ferro fundidoMicroestrutura de

matriz

Faixa de temperatura, ° Fuma

Soldagem a arco Soldagem de oxyacetylene

Gray - 70 a 600 800 a 1200Maleável Ferrítico 70 a 300 800 a 1200Maleável Pearlitic 70 a 600 800 a 1200

Dúctil Ferrítico 70 a 300 400 a 1200Dúctil Pearlitic 70 a 600 400 a 1200

a. Um adequado pré-aquecer temperatura para uma determinada aplicação depende o processo de soldagem, enchimento de metal, massa de fundição, soldagem de processo e postweld tratamento térmico.

Todos os ferros fundidos geralmente precisará ser pré-aquecido quando maçarico de solda para reduzir os requisitos de entrada de calor. Pré-aqueça o High é necessário ao usar um metal de enchimento de ferro fundido, porque o metal de solda tem baixa ductilidade perto de temperatura. Um metal de enchimento que depósitos relativamente baixa resistência, metal de solda dúctil, tais como eletrodos ENi-CI ou ENi-CI-A, pode ser usado com o metal de base em ou ligeiramente acima da temperatura. O metal de solda pode facilmente produzir durante o arrefecimento e aliviar a solda salienta que caso contrário pode causar rachaduras no weldment.

Craqueamento de expansão desigual pode ocorrer durante o pré-aquecimento de fundição e complexas ou quando o pré-aquecimento é confinado a uma pequena área de um grande vazamento. Pré-aquecimento local deve ser gradual. Pré-aquecimento de uma grande parte do casting onde a soldagem deve ser feito ou recomenda-se a carcaça inteira de maneira uniforme. Em qualquer caso, a temperatura pré-aquecimento deve ser cumprida antes o casting é resfriado lentamente a temperatura ambiente.

Sempre que possível, o padrão de pré-aquecimento deve ser projetado para colocar a junta soldada em compressão após arrefecimento à temperatura ambiente. A configuração de parte deve ser cuidadosamente analisada antes de pré-aquecimento para minimizar a introdução de tensões térmicas desta operação que pode causar falha subseqüente.

Para assegurar um controlo adequado, Pré-aqueça e interpass temperaturas devem ser monitorados. Contatos pirómetros, temperatura e lápis de cor ou termopares são meios de monitoramento de temperatura.

PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIE

Todos os pele de fundição e material estrangeiro devem ser removidos das superfícies conjuntas e áreas adjacentes. Fundidos que estiveram em serviço são frequentemente impregnados com óleo ou graxa que pode ser removida por solventes ou vapor de limpeza. Sempre que possível, a conversão deve ser aquecido uniformemente em cerca de 700 ° F durante 30 minutos, ou por um tempo mais curto em 1000 ° F, usando um forno de ar do oxicorte gás tocha ou que circulam. Uma alternativa é para aquecer a área de solda por depositar a primeira passagem de solda e, em seguida, removê-lo por meios adequados, porque o metal de solda é geralmente muito poroso. Esta operação de soldagem e remoção é repetida até que o metal de solda é boa. Em seguida, a solda é concluída de forma normal. Fundição e que têm sido impregnadas com um aferidor de plástico ou vidro deve ser reparação soldada em todo o caso, porque o cimento vai produzir porosidade bruta ou inibir a ligação.

Brasagem ou soldagem de metais de enchimento não irá molhar carbono graphitic exposto em ferro fundido e resultará em uma má ligação metalúrgica. Se molhar dificuldades são encontradas, vários métodos de limpeza podem ser usados. Um método é uma operação de limpeza de propriedade eletroquímica que produz uma superfície essencialmente livre de grafite, areia, silício, óxidos e outros contaminantes. O processo utiliza um banho de sal fundido catalisado operando a 850 ° a 950 ° F em um tanque de aço. Corrente contínua é passada através do banho com o trabalho como um eletrodo e o tanque de aço como o outro. A direção do fluxo atual ocasionalmente é revertida para produzir reduzindo alternativo e efeitos de oxidação. Uma lavagem de água completa o tratamento de superfície.

Jateamento abrasivo com aço tiro pode ser um método adequado para a preparação das superfícies de ferros fundido dúctil e maleáveis, mas não para cinzas elenco irons. Cauterizante a superfície com uma chama de oxidação ou aquecimento o casting para cerca de 1650 ° F em uma atmosfera fortemente decarburizing pode ser adequado para alguns aplicativos.

Antes de qualquer procedimento de limpeza é utilizado na produção, umectantes testes devem ser desenvolvidas usando o metal de enchimento proposto e juntando procedimentos. O metal de enchimento deve ser aplicado a uma superfície limpa e plana e, em seguida, examinado visualmente para molhar a boa. Se a superfície não é uniformemente molhada, ele não foi suficientemente limpa.

TRATAMENTO TÉRMICO PÓS-SOLDAGEM

Alívio de tensões térmicas é desejável para soldas totalmente contidas, soldas destinadas ao uso em serviço severo e soldas sujeitos a tolerâncias maquinação estreitas. Normalmente, recozido é feito imediatamente após a solda, aumentando a temperatura da peça inteira na 1100 ° a gama de 1150 ° F. A conversão é realizada a temperatura durante cerca de uma hora por polegada de espessura. A velocidade de refrigeração não deve exceder 50 ° F por hora até que o elenco tem arrefecido até cerca de 700 ° f. Alguma redução na dureza pode ser alcançada por esse stress aliviar o tratamento, mas vai ser pequeno porque os carbonetos são estáveis em 1100 ° f.

Tratamento térmico em 1650 ° F, seguido por resfriamento lento para 1000 ° F ou resultados inferiores no máximo alívio de amolecimento e estresse. Para obter melhor ductilidade, o weldment deve dar este tratamento térmico imediatamente após a soldagem. Redução na força sempre deve ser considerada ao selecionar uma temperatura de-aliviar o stress.

Para obter melhores resultados com ferro fundido dúctil, o casting soldado deve ser colocado imediatamente em um forno quente (° 1100 a 1200 ° F) e a temperatura elevada para 1650 ° f. O casting deve realizar-se a temperatura por duas a quatro horas. É então resfriado a 1300 ° F, realizado lá durante cinco horas e então resfriado até 1100 ° F no forno. O casting, em seguida, pode ser arrefecido até à temperatura no forno ou no ar ainda.

Se um casting é soldado com uma alta (1200 ° F) Pré-aqueça e interpass temperatura, ele deve ser lentamente arrefecido por cobrindo-o com uma manta isolante, vermiculita ou areia quente. Fundições de ferro maleável podem ser reheat-treated após a soldagem.

SELEÇÃO DE METAL DE ENCHIMENTO

Vários fatores devem ser considerados na escolha de um metal de enchimento para o ferro de solda. Os mais importantes são as seguintes:

(1)   O tipo de ferro fundido

(2)   Propriedades mecânicas desejadas na articulação do soldado

(3)   Tolerância do metal de enchimento para diluição por metal base

(4)   Capacidade de metal de solda a ceder e aliviar tensões soldas

(5)   Machineability da zona de solda

(6)   Correspondência de cores

(7)   Processo de soldadura aplicável

(8)   Custo

Metais de enchimento estão disponíveis para a soldagem de ferro fundido, o arco de metal blindado, flux tubulares arco, arco de metal de gás e oxyacetylene processos de soldagem. Além disso, enchimento metais estão disponíveis para soldar soldagem. Em casos especiais, pode ser soldadas elenco irons usando gás tungstênio arco soldagem e uma vareta de enchimento adequado. Típico metais de enchimento são dadas na tabela 5. 6. Outros metais adequado de enchimento proprietárias também estão disponíveis.

SOLDAGEM A ARCO

DESIGN COMUM

Desenhos misto comumente usados para arco soldagem de aços carbono são geralmente indicados para a soldagem de ferro fundido seções juntos. A abertura de raiz deve ser grande o suficiente para permitir a fusão boa a formiga de faces de raiz numa placa de apoio, se usada. Quando Secretarios, espessura seções devem ser soldadas de ambos os lados usando qualquer um duplo V - nossa preparação double u groove.

Quando reparando rachado castings, um buraco de cerca de 0. 13 polegadas ou maior em diâmetro deve ser perfurado no final de cada fenda para evitar uma maior propagação. Em seguida, ferro fundido suficiente devem ser removido para eliminar o crack e dar espaço para manipular corretamente um eléctrodo de soldagem ou tocha durante a soldagem de reparo.

SOLDAGEM A ARCO METAL BLINDADA

Elenco irons pode ser arco soldado com níquel, ligas de níquel, aço macio e ligas de cobre cobertos eletrodos. Bare ferro fundido cinzento eletrodos são usados para aplicações especiais. Seleção de metal de enchimento depende do tipo de ferro fundido para ser unida e o aplicativo. Em qualquer caso, diluição com ferro fundido deve ser mantida ao mínimo. Coberto eletrodos para solda de ferro fundido são listados na tabela 5.6.Figure 5. 5 mostra a soldagem de reparo de um casting com um eletrodo coberto.

Tabela 5. 6Enchimento para soldagem de metais ou soldo ferro de soldar

Descrição Formulário Processo aplicávelum

Especificação AWS

Classificação AWS

Ferro fundidoFerro cinzento Vareta de soldagem OAW A5.15 RCIFerro cinzento Eletrodo Bare BMAW - -

Ferro ligas cinza Vareta de soldagem OAW A5.15 A RCIFerro dúctil Vareta de soldagem OAW A5.15 RCI-B.

AçoAço carbono Eletrodo coberto SMAW A5.15 EStAço carbono Eletrodo coberto SMAW A5.1 E7018Aço carbono Eletrodo Bare GMAW A5.18 E70S-2.

Ligas de níquel93% Ni Eletrodo Bare GMAW A5.14 ERNi-1.

ENi-CI95% Ni Eletrodo coberto SMAW A5.15 ENi-CI-A.

ENiFe-CI53 Ni-45 Fe Eletrodo coberto SMAW A5.15 ENiFe-CI-A.53 Ni-45 Fe Eletrodo tubulares

FluxFCAW - -

55 Ni-40 Cu-4Fe Eletrodo coberto SMAW A5.15 ENiCu-A.65 Ni-30 Cu-4Fe Eletrodo coberto SMAW A5.15 ENiCu-B

Ligas de cobreBaixa fumante brass Vareta de soldagem OAW A5.27 RCuZn-BBaixa fumante brass Vareta de soldagem OAW A5.27 RCuZn-C.

Latão de níquel Vareta de soldagem OAW A5.27 RBCuZn-DCobre-estanho Eletrodo coberto SMAW A5.6 ECuSn-A.Cobre-estanho Eletrodo Bare GMAW A5.7 ERCuSn-A.Cobre-alumínio Eletrodo coberto SMAW A5.6 ECuAl-A2Cobre-alumínio Eletrodo Bare GMAW A5.7 ERCuAl-A2

a. OAMW – oxyacetylene de soldagem BMAW – bare metal de soldagem a arcoSMAW – blindado metal arc weldingGMAW – soldagem a arco metal gás

Eletrodos de ligas de níquel

Os eletrodos de ligas de níquel, como ENi-CI e ENiFe-CI, concebidos especificamente para a soldagem de ferros fundidos. Metal depositado de cada tipo de eletrodo tem um conteúdo bem acima do limite de solubilidade de carbono. O excesso de carbono é rejeitado como grafite durante a solidificação do metal de solda. Esta reação provoca um aumento no volume que tende a minimizar o encolhimento de metal de solda durante a solidificação. Isso, por sua vez, reduz a tensões residuais em metal de solda e a zona afetada pelo calor de ferro fundido.

O eletrodo de níquel (ENi-CI) produz um metal de solda mais suave do que o metal de solda do níquel-ferro (ENiFe-CI) tem boa usinagem também, particularmente com várias passagens soldas. Em geral, este eléctrodo é uma escolha melhor por causa da elevada resistência e ductilidade do metal de solda. Além disso, este metal de solda tem uma tolerância maior para o fósforo do ferro fundido e melhor resistência trinca a quente. Fundição que oferecem uma pequena quantidade de retenção pode ser soldadas com qualquer um dos eletrodos de ligas de níquel. Quando soldagem deve ser feito sob alta retenção, o eletrodo de ENiFe-CI é preferido. Este eléctrodo também é indicado para a soldagem de ferro fundido para aço carbono, aços inoxidáveis e ligas de níquel.

Para as soldaduras V-groove, um ângulo de groove de 60 a 80 graus é adequado. Para seções espessas, deve ser usado um U-groove com raio para raiz de ângulo e 0,19 para 0,25 polegadas do groove do grau de 20 a 25.

Soldagem atual para um tamanho de eléctrodos específico deve ser dentro do intervalo recomendado pelo fabricante, mas tão baixo quanto possível, em consonância com bom

funcionamento, contour talão desejado e boa fusão. Quando usado com excepção das posições planas e horizontais, a corrente de soldadura deve ser reduzido a cerca de 2. 5 por cento para soldagem vertical e cerca de 15 por cento para a sobrecarga de soldagem.

O eletrodo deve ser manipulado para que a largura bead é não superior a três vezes o diâmetro nominal do eletrodo. Se uma cavidade maior deve ser preenchida, os lados devem ser buttered com metal de solda em primeiro lugar, e, em seguida, a cavidade preenchida gradualmente em direção ao centro da área reparada. Com grandes castings, uma seqüência de backstep fornece uma distribuição térmica ainda mais.

Uso de Pré-aqueça nem sempre é necessário, mas é frequentemente usado. É especialmente útil para superar o efeito de massa diferencial encontrado durante a soldagem seções espessas para fina. Pré-aqueça também é benéfico para aplicações que exijam vazamento aperto porque reduz a probabilidade de rachaduras na solda ou zona afetada pelo calor.

Peening do cordão de solda quente ajuda para reduzir tensões soldas e manter dimensões. Ele deve ser feito com repetidos golpes moderados usando uma ferramenta de ronda-nariz e força suficiente para deformar o metal de solda, mas sem ruptura-lo. Um tratamento térmico post-metal às vezes é usado para melhorar a usinagem da zona afetada pelo calor solda.

O níquel-cobre-ferro cobertos de eletrodos (ENiCu-A e ENiCu-B) são usados para soldar ferro fundido em uma maneira semelhante de níquel (ENi-CI) e eletrodos de níquel-ferro (ENiFe-CI). A rejeição de carbono como grafite em metal de solda também é semelhante. No entanto, o metal de solda de cobre-níquel-ferro é mais suscetível a quebra de diluição por ferro fundido. Portanto, diluição necessariamente deve ser limitada usando técnicas adequadas de solda.

Eletrodos de aço leve

Eletrodos de aço leves, tais como tipos de E7018 e ESt, são usados principalmente para reparar defeitos de fundição cosméticos pequenas onde correspondência de cor é desejável e usinagem não é fonte de grande preocupação. Diluição aumenta o teor de carbono do metal de solda de aço e que, por sua vez, aumenta a temperabilidade. Portanto, o processo de solda deve ser projetado para minimizar a diluição e a velocidade de refrigeração para manter a dureza da soldadura tão baixo quanto possível.

Eletrodos de aço leves podem ser aceitáveis para ingressar na fundição de ferro fundido dúctil ou maleável ferríticos para componentes de aço macio. No entanto, o metal de solda aço encolhe mais do que o ferro fundido e faz com que sublinha a desenvolver a interface de solda. O estresse pode ser grave o suficiente para causa rachaduras na zona afetada pelo calor de ferro fundido. Uso de eléctrodos de aço deve ser restrito para aplicações onde a articulação não é carregada em tensão ou em flexão. Em qualquer caso, um pré-aqueça adequado deve ser usado, e os procedimentos de soldagem devem ser cuidadosamente avaliados antes para uso em produção.

Eletrodos de ferro cinzento

Bare metal arco de solda com eletrodos de ferro fundido cinzento limitou o uso para a soldagem de reparo de peças fundidas de ferro cinza. O processo é mais rápido que o maçarico de solda, e uma solda machinable pode ser produzida com procedimentos especiais.

A conversão deve ser pré-aquecido para evitar rachaduras. Durante a soldagem, as faces comuns devem ser completamente derretidas e fundidas com o metal depositado. O arco não deve ser discriminado abruptamente, mas o comprimento do arco deve ser gradualmente aumentado e realizado por um curto período de tempo permitir que a cratera para solidificar lentamente e, assim, evitar rachaduras.

Para os depósitos machineable, o metal de base deve ser pré-aquecido para soldagem de gás de oxicorte. Soldagem é feito na posição plana com um eletrodo grande e alta amperagem para produzir um pool de solda grandes e fluido. Barragens de carbono podem ser usadas para suportar o pool de solda na raiz e bordas do reparo. Rebaixo é um problema com esta técnica, e áreas de rebaixo podem ser preenchidas usando procedimentos maçarico de solda. A velocidade de refrigeração à temperatura deve ser controlada para evitar a formação de martensita na zona de solda.

Eletrodos de liga cobre

Ferro fundido pode ser arco (soldar) soldada com eletrodos de liga de cobre.4 Metal de solda de liga de cobre tem quantidades apreciáveis de fase alpha que é macio e dúctil quando quente. Produzindo o metal macio, durante o resfriamento, limites de solda salienta e reduz a probabilidade de cracking. Uma grande parte da estirpe contração ocorre antes que o metal de solda resfriamento atinge 500 ° F, e ele é aliviado por alongamento plástico inofensivo do metal de solda. A força da solda metal aumenta rapidamente como a temperatura cai para ambiente com pouca mudança no ductilidade.

4. Ver Manual de soldagem, Vol. 2, 7th ed., Cap. 11 para obter informações sobre como soldar soldagem.

Dois tipos de eléctrodos de liga de cobre são listados na tabela 5. 6. A força do metal de solda de cobre-alumínio vai ser sobre duas vezes a do metal de solda de cobre-estanho. Duas vantagens de soldagem sobre maçarico de solda a arco são maior velocidade de soldagem e baixa distorção. Também, a zona afetada pelo calor será mais estreita com menos probabilidade de cracking.

The welding groove face area should be large to provide a large brazed area and adequate joint strength. A V-groove with a 90 to 120 degree included angle is recommended. The joint faces should be cleaned, as described previously, to remove any graphite that can inhibit wetting.

A preheat suitable for the type of cast iron should be used. The copper alloy filler metal is deposited in stringer beads using a heat input just sufficient to obtain good wetting of the cast iron joint faces but with minimum dilution. Where possible, the arc should be directed at a previously deposited bead, and never at a corner or edge on the cast iron. The joint faces can be buttered

with filler metal prior to welding the joint. The weldment should be slowly cooled to room temperature.

GAS METAL ARC WELDING

Gas metal arc welding with short-circuiting transfer is suitable for joining ductile iron. Because of the relatively low heat input with this process, the hard portion of the heat-affected zone is usually confined to a thin layer next to the weld metal. As a result, the strength and ductility of the welded joint are about the same as those of the base metal.

Bare electrodes, similar to covered electrodes for shielded metal arc welding, are recommended (see Table 5.6). Typical electrodes are of nickel (ENi-1) and carbon steel (E70S-2). The ERNi-1 nickel electrode is low in carbon. Therefore, deposited metal from this electrode contracts more on cooling than deposited metal from the ENi-CI covered electrode. A shielding gas appropriate for the electrode should be used.

FLUX CORED ARC WELDING

Flux cored arc welding can be used with cast irons. A flux cored electrode is available that produces weld metal with a composition and microstructure similar to that deposited by ENiFe-CI covered electrodes. The principle of graphite precipitation and the associated volume increase is the same for both electrodes.

The flux cored electrode is a self-shielding design, but it may used with carbon dioxide (CO2) shielding or as a submerged arc welding electrode. The electrode producer should be consulted for recommendations on usage and procedures for specific applications.

BUTTERING

A suitable procedure for arc welding cast iron uses a buttering technique that provides good weld joint ductility without a postweld heat treatment. The object of the buttering is to place the heat-affected zone of the welded joint in the buttering layer rather than in the cast iron. A layer of weld metal about 0.3 in. thick is deposited on the joint faces, and then the components are annealed immediately.

The filler metal employed for buttering can be, but is not necessarily, the same one that is subsequently used for joining the cast pieces together. However, it must have properties commensurate with the base metal after heat treatment and welding. This approach has been successfully demonstrated by shielded metal arc welding with nickel-iron (ENiFe-CI) and mild steel (E7016) covered electrodes.

OXYACETYLENE WELDING

Oxyacetylene welding procedures require large amounts of heat input during both the pre-heating and the welding operations. The extensive heating is a limiting factor in the application of this

process to finished or semifinished castings where distortion or dimensional stability can be a problem. On the other hand, the resulting slow cooling rate lessens the tendency for brittleness in the weld heat-affected zone. Only limited success has been achieved in welding malleable cast irons by this process.

JOINT DESIGN

The joint design is normally a double-V-groove with a 90-degree groove angle. If welding can be done only from one side, the groove angle for a single-V-groove may be increased to 120 degrees. The joint groove must have sufficient width to permit good fusion of the root faces and uninterrupted torch manipulation. If a deep hole is being repaired, the groove should be elongated to avoid torch backfire.

FILLER METALS

For gray iron castings, gray iron welding rods of AWS Type RCI or RCI-A are used. The RCI-A rods contain small amounts of molybdenum and nickel, and the deposited metal is of higher strength than that of RCI rods. The melting temperature is slightly higher, the molten metal is more fluid, and welding can be done faster.

Type RCI-B rods are designed for welding ductile cast irons but can also be used with gray cast irons. These rods contain a small amount of cerium that tends to agglomerate the graphite in the weld metal during solidification and produce ductile weld deposits.

Outros elementos são adicionados para os metais de enchimento para fornecer propriedades desejáveis. Adições de fósforo melhoram a fluidez do metal fundido weld, ao baixo fósforo reduz a fluidez para operações de pavimentação. Pequenas adições de crómio e vanádio melhoram a força. Depósitos de solda de ferro fundido tem excelente cor correspondem com os metais de base.

FLUX

Um fluxo é necessário durante o maçarico de solda para aumentar a fluidez da escória de silicato de ferro fusíveis que formas do metal de solda derretida. Esta escória é difícil de remover quando um fluxo não é usado. Hastes de solda prefluxed estão comercialmente disponíveis, mas a prática mais comum é mergulhar final aquecido de uma vareta de solda bare o fluxo e transferi-la conforme necessário para soldadura. Fluxo excessivo pode resultar na armadilha de escórias prejudiciais.

Fluxos para soldagem de ferro fundido cinzento contêm boratos ou ácido bórico, cinzas de soda e outros compostos como o óxido de ferro, cloreto de sódio e sulfato de amônio. A maioria dos fluxos são de composições proprietárias, mas um fluxo típico contém partes iguais de ácido bórico e cinzas de soda, sulfato de amônio de 2 por cento, e 15 por cento em pó de ferro. Fluxos para soldagem de ferro fundido dúctil são similares àquelas usadas para cinzas elenco irons, exceto para os ingredientes que produzem uma baixa escórias de fusão.

PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM

Pré-aqueça temperatura entre 1100 e 1200 ° F é habitualmente empregada para compensar a entrada de baixo calor do processo. Lâminas delgadas podem ser soldadas com baixo Pré-aqueça temperatura porque a perda de calor em metal base será menor que com espessura seções.

Soldas são feitas com uma chama neutra ou ligeiramente reduzindo usando soldas dicas de velocidade chama média ou alta. Recomenda-se o backhand técnica de soldagem. A ponta da vareta de solda deve ser mantida no pool de solda derretida para minimizar inclusões de escórias e porosidade do metal de solda.

O metal de solda deve ser depositado na camada inferior a 1/8-cm de espessura. Para boa fusão com as faces comuns, o pool de fundido deve ser mantido pequeno e a tocha deve ser dirigida no metal base. Movendo a vareta de solda na Solda derretida pool ajuda a flutuar a escória para a superfície.

Para dúctil elenco irons, fusão do metal base deve ser restrito ao exigido para boa fusão. Deve ser mantida a uma temperatura interpass entre 1100 e 1200 ° F. Se a temperatura cai abaixo desse intervalo, porosidade pode resultar de gás evoluído a base de metal fundido. Imediatamente após a conclusão da solda, o casting deve ser isolado para fornecer resfriamento lento. Stress alívio ou recozimento do fundido é recomendável.

SOLDAR SOLDAGEM

Soldar soldagem com um oxyacetylene tocha pode ser usada para fazer reparos de campo para fundição, mas normalmente é usado para reparar fundições de novas por causa de correspondência de cores pobre.6 Uma operação típica é show em Fig.5.6. Metais de enchimento de liga de cobre comumente usados para soldar soldagem são listadas na tabela 5. 6. Pontos fortes conjuntos equivalentes às juntas de soldadura de fusão são possíveis com elenco de ferro, mas não com dúctil ou maleáveis de ferro fundido cinzento. Com ferro fundido dúctil, por exemplo, um mista de eficiência de apenas cerca de 80 por cento pode ser esperada com metais de enchimento de RBCuZn-D. Resistência à corrosão das juntas é geralmente pobre.

6. Consulte o Manual de soldagem, Vol. 2, Ch.11, para obter informações adicionais sobre soldar soldagem.

V-groove conjuntos projetos semelhantes aos utilizados para arco ou maçarico de solda são adequados. As faces comuns e superfícies adjacentes devem ser preparadas como descrito para brasagem.

As hastes de solda de cobre-zinco são usadas com uma chama neutra ou ligeiramente oxidante. Para evitar a oxidação excessiva, o pool de solda derretida deve ser mantido coberto por uma película fina de óxido. Pré-aquecimento com a tocha de soldadura é satisfatória para pequenas peças fundidas. Grandes peças vazadas exigem pré-aquecimento para uma temperatura na faixa de 600 ° a 750 ° F, ou superior, antes de soldagem. Geralmente, um fluxo adequado é aplicado à

vareta de soldagem por uma extremidade com a chama o aquecimento e, em seguida, mergulhando-lo no fluxo em pó. Rod revestido de fluxo é aplicado para o comum durante a soldagem. Hastes de solda revestido de fluxo são comercialmente disponíveis. Com seções espessas, flux é algumas vezes aplicado às faces conjuntas pré-aquecido antes do início da soldagem.

O comportamento do metal de enchimento em ferro fundido indica quando foi atingida a temperatura adequada. Se o ferro fundido é muito frio, o metal de enchimento não irá molhar e espalhar sobre a superfície. Se a temperatura do ferro é demasiado elevada, o metal de enchimento será bola a superfície do ferro. O facto de soldar soldagem é feito em uma temperatura de vários cem graus abaixo do ponto de fusão do ferro fundido é uma vantagem no que diz respeito à diluição.

Soldagem melhor é feito na posição plana. Como soldagem progride, as faces de groove soldagem devem ser estanhadas com metal de enchimento à frente da soldadura para segurar a fusão e molhar a boa. Quando enlatamento é feito corretamente, o metal de enchimento penetra os limites de grãos de ferro na superfície. Depois que as faces do groove são estanhadas, o metal de solda é construído em camadas até que o comum é preenchida. O casting é então coberto com isolamento e permitido arrefecer lentamente até à temperatura ambiente.

BRASAGEM

FLUXOS E METAIS DE ENCHIMENTO

Com adequada preparação de superfície, qualquer metal de enchimento adequado para brasagem aço carbono pode ser usado para ferro fundido. O que mais adequado são a inferior prata fusão brasagem metais de enchimento. Os que contêm níquel, como tipos de saco-3 e saco-4, tem boa molhabilidade em ferro fundido limpo e, portanto, produzem articulações de força maiores. Metais de enchimento de cobre e cobre-zinco podem ser usados, mas suas altas temperaturas brasagem devem ser consideradas. Metais de enchimento contendo fósforo (BCuP) não são adequados para ingressar em ferro fundido porque a formação do fosfeto de ferro frágil embrittles joint soldada. Tipos de 3A e 3B brasagem fluxos são usados com saco brasagem metais de enchimento.

BRASAGEM PROCESSOS

Quaisquer processos brasagem adequados para aço aplicam-se ao elenco irons. A escolha do processo depende dos metais estão sendo combinados, o metal de enchimento brasagem usado, o design de misto e as massas relativas das partes. Esses processos que usam o controle automático de temperatura são mais desejáveis, porque o ferro fundido não deve estar superaquecido durante a operação de brasagem.

APURAMENTO CONJUNTO

Folga comum deve ser determinada para um aplicativo específico após considerar fatores como o design comum, os coeficientes de expansão térmica dos metais sendo associadas, o método de aquecimento e o metal de enchimento. A folga conjunta recomendada para metais de enchimento do saco é 0,002 a 0,005 em. A autorização adequada é facilmente mantida com pequenos componentes, mas algum sacrifício geralmente deve ser feito com grandes partes.

PROCEDIMENTOS BRASAGEM

Em geral, a movimentação de peças de ferro fundido durante brasagem é o mesmo para outros metais, assumindo uma preparação adequada das superfícies faying, conforme descrito anteriormente. Porque elenco irons expandir significativamente com temperatura e conduzir calor muito mal, o aquecimento e arrefecimento ciclos para brasagem devem ser concebidos para minimizar as tensões térmicas. O casting deve ser esfriado lentamente de temperatura brasagem.

OPERAÇÕES DE POSTBRAZE

Postbraze operações incluem a remoção do excesso flux. Água quente é normalmente suficiente para dissolver o fluxo normalmente usado com prata metais de enchimento. Operações de inspecção, em seguida, são feitas sobre as articulações limpas.

OUTROS PROCESSOS DE SOLDA

SOLDAGEM

Soldar é usado de forma limitada de reparação de pequenos defeitos superficiais em peças fundidas de ferro. Tais reparos podem fornecer tanto água- e selos estanque. Queimar aquecimento geralmente é empregado com uma chama ligeiramente redutor. Solda temperaturas na faixa de 450 °-500 ° F são normais. As superfícies faying devem ser preparadas conforme descrito anteriormente. Se tinning dificuldades, uma solda relativamente elevada em tin (50% ou mais) pode ajudar a operação. Uma típica solda usada para reparar o ferro fundido cinzento tem a composição 35Sn-30Pb-35Zn.

Fluxos semelhantes aos de soldagem de aço são normalmente utilizados para auxiliar umectantes para uma superfície well-tinned. A articulação deve ser resfriada lentamente para evitar rasgando o metal de enchimento de solda.

THERMIT SOLDAGEM

Fundições de ferro podem ser reparadas por estruturas de soldagem, especialmente grandes Thermit tais como bases de máquina ou quadros.7 O encolhimento do metal de solda produzido pela reação térmico o presente é significativamente maior do que o de ferro fundido cinzento ou ferro fundido dúctil. Por esse motivo, podem surgir dificuldades quando o processo é usado para a reparação de fissuras que são mais de oito vezes a espessura de seção ou que não se estendem através da seção.

7. Consulte o Manual de soldagem, Vol. 3, Cap. 13, para obter mais informações sobre soldagem Thermit.

O processo é essencialmente a mesma que a utilizada para a soldagem do aço. Mistura de Thermit do ferro fundido normalmente consiste de pó de alumínio e óxido de ferro a qual 3 por cento ferro-silício e perfuração aço leve 20 por cento são adicionados. Por causa do isolamento e resfriamento lento fornecido pelo molde de areia que rodeiam o joint, o metal de solda é geralmente um pouco mais difícil e mais resistente do que ferro fundido cinzento corrente mas é machinable. Recozido geralmente não é necessário a menos que uma condição de alta retenção é encontrada.

CORTE

CORTE DE GÁS OXICORTE

O conteúdo de carbono de alta de ferro fundido dificulta as operações de corte de gás oxicorte.8 A grande quantidade de grafite e carbeto de ferro no metal interfere com a oxidação da matriz de ferro. Pobre fluidez do metal fundido e escórias impede que limpar o kerf. Os cortes de produção de alta qualidade, típicos com aços, não podem ser obtidos. No entanto, ferro fundido pode ser cortado usando técnicas especiais, e é aconselhável Pré-aqueça o casting para a temperatura recomendada para a soldagem com maçarico.

8. Consulte o Manual de soldagem, Vol. 2, Ch.13, para obter informações adicionais sobre o gás oxicorte e métodos de corte de arco.

Em geral, uma redução Pré-aqueça chama é usada para causar queima em kerf para manter Pré-aqueça. Após a partida borda é aquecida através da espessura total, a tocha de cortar dirige para trás em 45 graus para a superfície de trabalho para iniciar o corte. Depois de corte está em andamento, o ângulo de tocha com a superfície de trabalho é aumentado gradualmente a cerca de 75 graus ou mais. Durante o corte, a tocha de corte é oscillated em um padrão semicircular transversal à direção da viagem. Ferros fundidos, por vezes, são cortados usando uma placa gastador, pó de metal ou técnicas de corte flux química.

CORTE DE ARCO

Elenco irons pode ser cortados pelo arco de carbono do ar e processos de corte de arco de plasma. O fabricante do equipamento deve ser consultado para recomendações e informações específicas.

Métricas conversas fatores

1 ksi = 6.89 MPa

1“ = 25. 4 mm.

tC = 0,56 (tf-32)