주철 용접: 설명

주철은 탄소 함량(C)이 2.14%보다 큰 철-탄소 합금입니다. 주철은 실제로 Fe, C, Si로 주로 구성된 다원소 철 합금입니다. 주철은 회주철(HT), 연성 주철(KT), 연성 주철(QT), 압축 흑연 주철(RT), 백주철(BT)로 나눌 수 있습니다.

일반적인 유형 회색 주철 HT100, HT200, HT250, HT300, HT350 등이 있습니다. 일반적인 연성 주철 유형으로는 QT400-18, QT400-15, QT450-10 및 QT500-7이 있습니다.

주철 용접의 적용은 주로 다음 세 가지 상황에서 이루어집니다:

1) 용접 수리 주조 결함.

2) 손상된 주철 마감 부품의 용접 수리.

3) 주철 (주로 연성 주철) 부품을 주철 부품과 함께 용접하여 부품을 생산하는 것을 의미하는 부품의 생산, 다양한 강철의 종류또는 비철금속 부품.

주철 용접에 일반적으로 사용되는 방법에는 차폐 금속이 포함됩니다. 아크 용접 (SMAW), CO₂ 가스 차폐 용접, 가스 용접, 가스 불꽃 브레이징, 수동 금속 아크 용접(MMAW) 및 가스 불꽃 분말 분사.

이러한 방법 중 가장 일반적으로 사용되는 방법은 SMAW입니다. 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 주철 용접 재료 SMAW에 사용되는 용접 금속의 종류에 따라 철 기반, 니켈 기반, 구리 기반의 세 가지 주요 유형으로 분류됩니다.

1. 회색 주철 용접

1. 회주철의 용접 특성

회주철은 화학 성분 측면에서 특정 특성을 가지고 있습니다. 탄소 함량 및 높은 수준의 유황 및 인 불순물. 이는 냉각 속도 변화에 대한 용접 조인트의 민감도와 냉간 및 고온 균열에 대한 취약성을 증가시킵니다.

기계적 특성 측면에서 회주철은 강도가 낮고 연성이 거의 없는 것이 특징입니다. 이 두 가지 측면은 용접 공정 중 빠른 냉각 속도와 용접물의 고르지 않은 가열로 인한 상당한 용접 응력과 결합하여 열악한 결과를 초래합니다. 용접성 의 주철을 사용합니다.

주요 문제는 두 가지입니다. 용접 조인트는 백철과 경화 구조가 형성되기 쉽고 균열이 발생하기 쉽습니다.

(1) 백철 및 경화 구조물 형성 용접 조인트

회주철을 용접할 때 용접 풀의 작은 크기와 짧은 존재 시간은 주철의 내부 열전도와 결합하여 샌드 몰드에서 주물의 냉각 속도에 비해 용접부와 인접 열 영향 구역의 냉각 속도가 훨씬 빨라집니다.

그 결과 용접부와 부분적으로 용융된 영역에 다량의 시멘타이트가 형성되어 백색 주철 구조가 형성됩니다. 용접 조인트에서 백색 철 구조가 형성되는 영역은 주로 다음과 같습니다. 용접 영역부분적으로 녹은 영역과 오스테나이트 영역이 있습니다.

회주철 조인트의 백철 형성 문제는 주로 용접부와 부분적으로 용융된 영역이 백철 구조를 형성하는 경향을 말합니다. 이는 주로 용접 공정 중에 조인트가 과도하게 냉각되는 경향이 높기 때문에 주철의 흑연화 공정에 영향을 미칩니다.

주철 조인트에 백철 구조가 존재하면 가공이 어려울 뿐만 아니라 균열과 같은 결함이 형성될 수 있습니다. 따라서 형성 조건을 최소화하고 조인트의 흑연화에 유리한 조건을 만들기 위해 특정 조치를 취해야합니다.

주요 접근 방식은 용접의 화학 성분을 변경하거나 용접 냉각 속도를 늦춰 백철 구조가 형성되는 것을 방지하는 것입니다.

또한 브레이징 방법은 기본 재료가 녹지 않는 곳에서 부분적으로 녹은 영역에 백철 구조가 형성되는 것을 근본적으로 방지할 수 있습니다. 이것은 관절에 백철이 형성되는 문제를 방지하기 위한 또 다른 접근 방식입니다.

(2) 용접 균열

균열은 회주철 용접에서 흔히 발생하는 결함입니다. 용접 균열 주철의 균열은 냉균열과 열균열의 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

1) 냉간 균열: 회주철 용접의 냉간 균열은 일반적으로 용접 부위와 열 영향을 받는 부위에서 발생합니다. 냉간 균열은 필러 금속이 주철 자체인 용접에서 발생할 가능성이 더 높습니다.

서로 다른 용접 재료를 사용하여 다음과 같은 용접을 생성하는 경우 오스테나이트, 페라이트 또는 구리 기반 필러 금속을 사용하면 용접 금속의 연성이 향상되고 적절한 냉간 용접 공정을 사용하기 때문에 냉간 균열이 발생할 가능성이 적습니다.

주철 용접부에서 균열이 발생하는 온도는 일반적으로 400℃ 미만입니다. 균열은 종종 부서지기 쉬운 파단 소리를 동반합니다. 이러한 유형의 균열은 종종 긴 용접부 또는 강성이 높은 대형 주철 결함을 수리할 때 발생합니다.

균열 형성을 방지하는 가장 효과적인 방법은 전체 용접부를 예열(550-700℃)하여 온도차를 줄이고 용접 응력을 낮추는 것입니다. 경우에 따라 수리 부위의 응력을 줄이기 위해 방열판 방법을 사용하면 균열 형성을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

열 영향 구역의 냉 균열은 일반적으로 시멘타이트 함량이 높은 지역에서 발생합니다. 마텐사이트. 경우에 따라 용융 라인에서 약간 떨어진 열 영향 영역에서도 발생할 수 있습니다. 벽이 얇은(5~10mm) 주철 부품을 용접하는 경우, 용융 라인에서 약간 떨어진 열 영향 영역에서도 냉간 균열이 발생할 수 있습니다.

특정 예열 온도 균열을 방지하기 위한 기타 조치는 특정 주철 재질, 두께 및 용접 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서 용접 전문가와 상담하고 관련 용접 표준 및 지침을 참조하여 적절한 절차를 따르는 것이 좋습니다.

용접 조인트의 응력을 줄이고 시멘타이트 및 마르텐사이트의 형성을 방지하기 위해 공정 조치를 취할 수 있습니다. 예열 용접은 위에서 언급한 냉간 균열의 발생을 방지하기 위해 사용할 수 있습니다. 아크 사용 시 냉간 용접올바른 냉간 용접 공정을 채택하여 용접 조인트의 응력 상태를 약화시키면 냉간 균열을 예방하는 데 도움이 됩니다.

항복점이 낮고 가소성이 좋은 용접 재료를 사용하는 것도 냉간 균열을 방지하는 데 도움이 됩니다. 균열 결함이 있는 두껍고 큰 부품을 수리할 때 홈이 크고 여러 용접 층이 필요한 경우 누적된 용접 응력이 높습니다.

열 영향 영역의 냉간 균열이 박리 균열로 발전하는 것을 방지하기 위해 홈의 양쪽에 와이어 공급 방법을 사용하여 용접할 수 있습니다.

2) 핫 크랙: 용접이 주철 타입인 경우 열균열에 민감하지 않습니다. 그러나 저탄소강 전극과 니켈계 주철 전극을 냉간 용접에 사용하는 경우 용접부는 고온 균열에 속하는 결정 균열이 발생하기 쉽습니다.

회주철을 용접할 때 용접 조인트에 균열이 생기는 경향이 있습니다. 이는 주로 주철 자체의 특성, 용접 응력, 접합부 구조 및 화학 성분과 관련이 있습니다.

주철 용접 중 균열 형성을 방지하려면 용접 응력을 줄이고 용접 합금 시스템과 모재의 불순물이 용접에 포함되는 것을 제한하는 것이 주로 생산에 채택됩니다.

2. 회주철 용접 공정

회주철의 용접 특성, 즉 백철을 형성하는 경향과 균열 발생을 기반으로 이러한 결함을 방지하는 것부터 시작하여 선택할 때 여러 요소를 고려해야합니다. 용접 방법 합리적인 용접 프로세스를 개발합니다.

(1) 균질(주철형) 용접의 융착 용접:

아크 용접, 세미 핫 용접을 사용하여 균질 용접의 융합 용접을 수행할 수 있습니다, 가스 용접및 아크 냉간 용접.

1) 아크 용접 및 세미 핫 용접:

전체 용접부 또는 결함 부위를 600-700℃로 예열한 다음 수리 용접을 수행합니다. 용접 후 점진적인 냉각을 통해 주철 수리 공정을 채택하는데, 이를 열간 용접이라고 합니다. 예열 온도 범위가 300-400℃인 경우 이를 세미 핫 용접이라고 합니다.

아크 핫 용접과 세미 핫 용접 모두 두 가지 유형의 전극이 있습니다. 한 가지 유형은 주철 코어 흑연 주철 전극(Z248)이고 다른 유형은 강철 코어 흑연 주철 전극(Z208)입니다.

Z248 전극은 주로 두껍고 큰 주물의 결함을 수리하는 데 사용됩니다. 이 유형의 전극의 용접 코어는 흑연 형성 플럭스로 코팅된 φ6-φ12mm 주철 막대입니다. 주철 코어 전극의 직경이 커서 높은 용접 전류를 사용할 수 있으므로 용접 공정 속도가 빨라지고 용접기의 노동 강도가 감소합니다.

Z208 전극은 저탄소강 코어(H08)를 사용하며 강력한 흑연 형성 플럭스로 코팅되어 있습니다. 결과 용접은 주철 유형입니다. 용접 코어는 저탄소강으로 만들어졌지만 플럭스에 흑연 형성 물질을 첨가하면 용접이 고온 용접 및 반 고온 용접 조건에서 회주철과 유사한 구성과 구조를 갖도록 보장합니다.

아크 핫 용접 시 주물 또는 국부 수리 부위는 일반적으로 용접 전에 600-700℃로 예열됩니다. 용접 후 조인트는 절연되고 천천히 냉각되어 조인트의 응력 상태를 크게 개선하고 냉간 균열의 형성을 효과적으로 방지합니다.

열간 용접의 높은 예열 온도와 느린 냉각으로 인해 조인트가 완전히 흑연화되어 백철 및 경화 구조가 형성되는 것을 완전히 방지합니다. 열간 용접의 구체적인 공정은 다음과 같습니다:

a) 예열: 수리 부위의 강성이 높고 용접부의 팽창 및 수축의 자유도가 제한되어 있는 복잡한 구조의 주물의 경우 전체 예열을 수행하는 것이 좋습니다.

수리 부위의 강성이 낮고 주물 가장자리의 결함이나 작은 파단 부위와 같이 용접부가 팽창 및 수축할 여지가 있는 단순한 구조의 주물의 경우 국부 예열을 사용할 수 있습니다.

b) 용접 전 청소: 아크 핫 용접 전에 주물의 용접 부위를 청소하고 먼지나 오염 물질을 제거하여 준비해야 합니다. 주물의 결함 부위에 오일 오염이 있는 경우 일반적으로 옥시 아세틸렌 불꽃으로 가열하여 제거할 수 있습니다.

그런 다음 결함의 특성에 따라 핸드 그라인더, 치즐 또는 에어 치즐과 같은 도구를 사용하여 추가 처리를 할 수 있습니다. 홈을 만들 때는 결함이 없을 때까지 연마하거나 모따기해야 하며, 홈의 바닥이 매끄럽고 입구가 약간 넓어야 작동이 용이하고 다음을 보장할 수 있습니다. 용접 품질.

c) 성형: 모서리 영역 및 관통 결함의 경우 용융 금속의 손실을 방지하고 원하는 용접 모양을 보장하기 위해 용접 전에 용접 영역에 몰딩을 수행해야 합니다. 금형의 모양과 치수는 그림 5-1에 나와 있습니다.

물유리 또는 황토와 혼합된 몰딩 모래와 같은 몰딩 재료를 사용할 수 있습니다. 성형 재료가 열로 인해 녹거나 붕괴되는 것을 방지하기 위해 내열성 흑연 조각을 금형 내벽에 배치하는 것이 좋습니다. 금형은 용접하기 전에 건조시켜야 합니다.

용접 시 예열 온도를 유지하고 고온 작업 시간을 단축하기 위해서는 가능한 한 짧은 시간에 용접을 완료해야 합니다. 따라서 고전류, 장아크 용접을 사용하는 것이 좋습니다. 연속 용접.

a) 중간 결함 수리

b) 가장자리 결함 수리

예열 온도를 낮추고 작업 조건을 개선하기 위해 실제로 흑연 화 능력을 적절하게 높이는 것이 발견되었습니다. 용접 솔기 전체 또는 국부적으로 300-400°C의 예열 온도를 사용하면 강성이 낮은 주물의 용접에서 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

일반적으로 Z208 또는 Z248 주철 용접봉을 사용할 수 있습니다. 세미 핫 용접 공정은 기본적으로 고전류, 긴 아크, 연속 용접, 용접 후 절연 및 느린 냉각을 포함하는 핫 용접 공정과 동일합니다.

반열간 용접은 열간 용접에 비해 예열 온도가 낮기 때문에 가열 중 주물의 소성 변형이 덜 두드러집니다.

따라서 수리 영역의 강성이 높을수록 변형이 덜 발생하고 내부 스트레스이 발생하여 접합부에 균열과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 따라서 아크 반용접은 강성이 낮거나 주조 형태가 단순한 수리 부위에만 사용할 수 있습니다.

2) 가스 용접:

옥시 아세틸렌 불꽃의 온도는 아크의 온도보다 훨씬 낮고 열이 집중되지 않아 벽이 얇은 주물을 수리하는 데 적합합니다. 강성이 높은 얇은 벽 부품의 결함을 수리하려면 용접 응력을 줄이고 균열을 방지하기 위해 가스를 사용하는 것이 좋습니다. 용접 열 공작물을 전체적으로 예열하는 용접 방식입니다.

예열 온도는 약 600-700°C여야 하며, 용접 후 천천히 냉각 조치를 취해야 합니다.

주철의 가스 용접의 경우 용접 재료는 주로 용접 와이어와 가스로 구성됩니다. 용접 플럭스. 용접 와이어의 모델은 열간 용접에 비해 탄소(C)와 규소(Si) 함량이 약간 높은 RZC-1과 RZC-2입니다. 주철 용접에 사용되는 가스 용접 플럭스의 통합 브랜드는 CJ201입니다.

가스 용접 전에 주물을 세척해야 하며, 용접 전 세척 및 준비 작업은 기본적으로 전극 아크 용접과 동일합니다. 일반적으로 기계적 방법을 사용하여 베벨을 준비할 수 있습니다. 주물의 단면이 매우 작거나 기계적 방법으로 베벨을 만들 수 없는 경우 산소 절단을 사용하여 직접 베벨을 만들 수도 있습니다.

가스 용접 시에는 불꽃 에너지와 가열 속도를 높이기 위해 주물의 두께에 따라 더 큰 크기의 용접 토치와 노즐을 선택해야 합니다. 일반적으로 가스 용접에는 중성 불꽃 또는 약한 침탄 불꽃을 사용해야 하며, 산화 불꽃은 사용하지 않아야 합니다.

이는 산화 분위기가 용접 풀에서 탄소, 실리콘 및 기타 원소의 연소 손실을 증가시켜 용접의 흑연화 공정에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 용접 풀에서 용융 금속의 손실을 방지하려면 용접은 가능한 한 수평 위치에서 수행해야 합니다.

용접 후 주물은 자연적으로 냉각될 수 있지만, 냉각을 가속화하기 위해 공기가 순환하는 장소에 두면 흰색 반점과 균열이 생길 수 있으므로 주물을 놓아두지 않아야 합니다.

소형 주물의 경우 결함이 모서리 또는 강성이 낮은 부분에 있는 경우 냉간 용접 방법을 사용할 수 있습니다. 이 방법의 특징은 별도의 예열이 필요하지 않다는 것입니다.

용접 토치의 불꽃을 사용하여 베벨 주변을 녹여 용접을 수행할 수 있습니다. 용접 후에는 접합부를 자연 냉각시켜 균열 없이 결함 없는 용접을 얻을 수 있습니다.

그러나 결함이 주물의 중앙에 위치하거나 접합부의 강성이 높거나 모양이 복잡한 경우에는 냉간 용접 방법이 효과적이지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 예열 온도가 600-700°C인 열용접 방법 또는 "열 및 응력 감소 영역" 방법을 사용해야 합니다. 열 및 응력 감소 영역의 개략도는 그림 5-2에 나와 있습니다.

3) 아크 냉간 용접:

아크 냉간 용접의 특징은 용접 된 공작물에 다음이 필요하지 않다는 것입니다. 용접 전 예열. 따라서 아크 냉간 용접은 용접기의 좋은 작업 조건, 저렴한 용접 수리 비용, 짧은 수리 프로세스 및 고효율과 같은 많은 장점이 있습니다.

예열이 어려운 대형 주물이나 예열할 수 없는 가공 표면에는 냉간 용접을 사용하는 것이 더 적합합니다. 따라서 냉간 용접은 회주철 용접의 발전 방향입니다.

냉간 용접 조건에서 화이트 스팟 문제를 해결하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫째, 용접 이음새의 흑연화 능력을 더욱 향상시키는 방법과 둘째, 용접 중 열 입력을 높이는 방법입니다.

예를 들어, 대구경 용접봉을 사용하면 고전류 연속 용접 프로세스를 사용하여 용접 조인트의 냉각 속도를 늦출 수 있습니다. 이 프로세스는 또한 다음과 같은 문제를 제거하거나 줄이는 데 도움이 됩니다. 마르텐사이트 구조 열 영향 구역에서

현재 감기 등급은 용접봉 균질 용접용 냉간 용접봉도 Z208 및 Z248이지만 구체적인 배합은 열간 용접봉과 다릅니다. 냉간 용접 시 냉각 속도가 빠르기 때문에 균질 용접용 냉간 용접봉의 탄소 및 실리콘 함량은 열간 용접봉보다 높아야 합니다.

냉간 용접 조건에서 용접된 접합부에 백색 반점 및 경화된 구조가 발생하는 것을 방지하려면 용접된 접합부의 냉각 속도를 늦춰야 합니다. 이를 위해서는 대구경 용접봉과 고전류 연속 용접 공정을 사용해야 합니다.

그러나 수리된 결함의 면적이 8cm2 미만이고 깊이가 7mm 미만인 경우 용접 풀의 부피가 작고 냉각이 빠르면 용접된 조인트에 여전히 흰색 반점이 생길 수 있습니다. 가능하면 결함 면적을 확대하면 흰색 반점을 제거할 수 있습니다.

용접 중에는 DC 역극성 전원을 사용하거나 고전류와 긴 아크가 있는 AC 전원을 사용하여 중앙에서 가장자리까지 연속적으로 용접할 수 있습니다. 베벨을 용접물로 채운 후에는 아크를 멈추지 않아야 합니다. 대신, 아크는 용융 풀의 가장자리를 따라 모래 몰드에 가깝게 이동하여 용접 비드.

일반적으로 용접 비드의 높이는 공작물 표면을 5-8mm 초과해야 합니다. 아크 열이 용접의 상층을 통해 반용융 영역으로 전달되도록 함으로써 일정 시간 동안 적열 상태를 유지하여 냉각 속도를 늦추고 용접의 충분한 흑연화를 허용할 수 있습니다. 또한 용접 상부에 반용융 영역의 존재를 연장하여 용접에서 탄소 확산을 촉진하여 화이트 스팟 구조를 줄이거나 제거합니다.

또한 균질 용접의 냉간 용접 시에는 용접 후 아크가 용융 풀을 즉시 덮어 단열과 느린 냉각을 제공해야 합니다.

주철 전극을 사용한 아크 냉간 용접은 아크 고온 용접 공정보다 간단하고 용접 비용이 저렴합니다. 더 큰 결함(면적 8cm2 이상, 깊이 7mm 이상)을 수리할 때 적절한 공정을 사용하는 한 용접 후 용접부의 최대 경도가 250HBW를 초과하지 않으며 우수한 가공성을 나타냅니다.

(2) 이종(비주철) 용접 이음새의 아크 냉간 용접

 비주철 용접 이음새라고도 하는 이종 용접 이음새는 일반적으로 주철 용접에 사용됩니다. 아크 냉간 용접은 주철 용접에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 주물에 예열이 필요하지 않기 때문에 용접 공정이 크게 간소화되어 용접 비용이 절감될 뿐만 아니라 용접 작업자의 작업 조건도 개선됩니다.

또한 적용 범위가 넓어 모든 위치에서 용접이 가능하고 용접 효율이 높습니다. 따라서 이종 용접 이음새의 아크 냉간 용접은 매우 유망한 용접 공정입니다.

1) 이종 용접 이음새의 아크 냉간 용접용 재료

현재 중국은 다양한 시리즈의 비주철 용접 심 주철 전극을 개발했습니다. 용접 방법에는 와이어 심기 방식과 패드 용접 방식이 있습니다.

와이어 심기 방법: 이 방법은 탄소강 나사를 사용하여 주물의 용접 이음새와 용접되지 않은 열 영향 영역을 함께 고정하여 균열 발생을 방지하고 이 영역의 충격 하중을 견딜 수 있는 능력을 향상시킵니다.

패드 용접 방법: 균열이 있는 두꺼운 벽의 부품을 수리할 때 홈 내부에 저탄소강 패드를 배치하고, 패드 양쪽에는 내균열성이 높고 강도 성능이 우수한 주철 전극(Z438, Z117 전극 등)을 사용하여 모재를 저탄소강 패드에 용접하는 방식입니다.

아크 냉간 용접 조건에서는 접합부의 냉각 속도가 상대적으로 높기 때문에 다공성 및 균열 문제가 더욱 두드러집니다. 이종 용접 이음새의 냉간 용접은 주로 용접 이음새의 화학 성분을 조정하여 조인트의 구조와 특성을 개선함으로써 이루어집니다. 비주철 용접 심은 용접 금속의 특성에 따라 강철 기반, 구리 기반, 니켈 기반 유형으로 분류할 수 있습니다.

강철 기반 용접 심 아크 냉간 용접 전극의 분류는 다음과 같습니다:

a) 강력한 산화 주철 전극 EZFe-1(Z100): 이 전극은 저탄소강 코어(H08)를 사용하며 플럭스 코팅에 적절한 양의 강력한 산화 물질을 첨가합니다. 목적은 슬래그의 산화 특성을 향상시켜 용융 풀과 반응하고 모재에서 탄소, 실리콘 및 기타 원소를 산화 및 연소시켜 탄소 강철 용접 가소성이 좋은 솔기.

b) 탄소강 전극 EZFe-2(Z122Fe): 이 전극은 티타늄-칼슘 타입의 플럭스 코팅이 적용된 저탄소강 코어 철 분말형 전극입니다. 플럭스 코팅에 일정량의 저탄소 철 분말이 첨가됩니다. 저탄소 철 분말의 추가는 여전히 탄소 함량을 줄이는 데 목적이 있습니다.

c) 고 바나듐 강철의 용접 이음새를위한 고 바나듐 주철 전극 EZV (Z116, Z117): 고 바나듐 주철 전극은 저탄소강 코어(H08)를 사용하고 플럭스 코팅에 다량의 바나듐 철을 첨가하여 용접 이음새에 고 바나듐 강 구조를 생성합니다.

용접 이음새에 바나듐 철을 첨가하는 목적은 탄화물을 형성하는 바나듐의 강력한 능력을 활용하기 위한 것입니다. 용접 이음새의 탄소 형태를 변경함으로써 용접 이음새의 가소성이 증가하여 용접 이음새에 백색 입과 경화된 구조가 형성되는 것을 방지하고 균열 저항성을 향상시킵니다.

현재 니켈 기반 용접 심 아크 냉간 용접 전극에는 세 가지 유형이 있으며, 합금 함량의 차이로 인해 성능에 일정한 차이가 있습니다. 특정 용접 전류 조건에서 용접 심의 니켈 함량이 높을수록 반용융 영역의 백색 입 층의 폭이 좁아지고 조인트의 기계적 가공성이 향상됩니다. 따라서 순수 니켈 용접 이음새는 가공성이 가장 우수합니다.

a) 순수 니켈 전극 EZNi(Z308): 순수 니켈 전극의 코어는 순수 니켈로 만들어집니다. 니켈 함량이 높기 때문에 저전류를 사용하여 주철을 수리 할 때 조인트의 반 용융 영역의 흰색 입 층이 약 0.05-0.08mm의 폭으로 최소화되고 불연속적으로 분포되어 기계 가공에 유리합니다.

순수 니켈 용접 이음새의 강도는 회주철의 강도에 가깝고 연성이 우수하여 냉간 균열에 강합니다.

그러나 니켈은 귀금속이며 순수 니켈 전극은 니켈 함량이 가장 높고 가장 비싸기 때문에(저탄소강 전극 가격의 약 30배) 용접에 대량으로 사용해서는 안 됩니다.

b) 니켈-철 전극 EZNiFe(Z408): 니켈-철 전극의 코어는 니켈-철 합금으로 만들어집니다. 니켈-철 용접 이음새는 강도가 400MPa 이상에 달하고 연성이 우수하여 고강도 주철 용접에 적합합니다.

니켈-철 전극의 성능이 순수 니켈 전극보다 우수하고 니켈 기반 전극 중 가격이 가장 저렴하기 때문에 생산에 널리 사용되고 있습니다.

c) 니켈-구리 전극 EZNiCu(Z508): 니켈-구리 전극의 코어는 모넬 전극이라고도 하는 니켈-구리 합금으로 만들어지며, 이는 가장 초기에 사용된 주철 전극 중 하나입니다. 그러나 이러한 유형의 전극은 점차 니켈-철 전극으로 대체되고 있습니다.

구리 기반 전극에는 여러 가지 형태가 있습니다:

a) 구리 코어 철 분말 전극(Z607): 플럭스 코팅은 저수소 타입으로 주로 가공되지 않은 표면의 용접 수리에 사용됩니다.

b) 구리 코어 철 피복 전극(Z616): 와이어 드로잉 장치를 사용하여 강철 스트립이 순수 구리 코어를 단단히 감싸고 있습니다. 저수소 알칼리성 플럭스 코팅으로 코팅되며, Z612와 같은 티타늄-칼슘 타입 플럭스 코팅도 있습니다. 주로 가공되지 않은 표면의 용접 수리에도 사용됩니다.

c) 오스테나이트강-구리 전극: 구리강 전극은 내균열성이 우수하고 다루기 쉬운 소재입니다. 따라서 여전히 주철 용접에서 특정 용도로 사용됩니다.

2) 이종(비주철) 용접 이음새의 아크 냉간 용접 공정. 이종 용접 이음새에 대한 아크 냉간 용접 공정의 핵심은 네 가지 문장으로 요약할 수 있습니다:

• 적절한 준비 작업은 필수입니다.
• 용접 전류는 적절히 낮아야 합니다.
• 용접은 짧고 간헐적인 구간에서 이루어져야 합니다.
• 용접 직후 용접 부위를 가볍게 망치로 두드려주세요.

주물을 청소하는 데 일반적으로 사용되는 두 가지 방법이 있습니다. 한 가지 방법은 연마 휠, 와이어 브러시 또는 납작한 삽과 같은 도구를 사용하는 기계적 세척입니다. 다른 방법은 트리클로로에틸렌, 가솔린 또는 아세톤과 같은 화학 용매로 주물을 세척하는 화학적 세척입니다.

주물의 두께 또는 결함의 깊이가 5mm보다 큰 경우 홈을 준비해야 하며 홈의 표면은 가능한 한 평평해야 합니다.

아크 냉간 용접에 주철과 이질적인 용접 재료를 사용하는 경우, 아크 안정성을 보장하기 위해 적절한 최소 전류를 사용하는 것이 중요합니다. 전체 침투. 용접에는 직경이 작은 전극을 사용해야 합니다.

용접 열 입력을 줄이고 응력을 최소화하며 반 용융 영역의 폭을 줄이기 위해 용접 속도 를 측면 진동 없이 적절히 증가시켜야 합니다. 용접 공정에는 짧은 세그먼트 용접, 간헐적 및 분산 용접, 용접 후 해머링이 포함되어야 합니다.

(3) 회주철 브레이징

브레이징은 모재를 녹이지 않기 때문에 주철 조인트의 백입 발생을 방지하고 조인트의 가공성이 뛰어나다는 장점이 있습니다.

국내외에서 옥시아세틸렌 불꽃 브레이징은 일반적으로 주철에 사용됩니다. 과거에는 황동 브레이징 필러 금속 HL103이 일반적으로 사용되었으며, 브레이징 플럭스로 붕사를 사용할 수 있습니다.

2. 주철 수리 용접의 일반적인 예

1. 특정 공장의 가스터빈 증기 분배 챔버에서 고온 증기에 장기간 노출되어 균열이 발생했습니다.

부품의 재질은 회주철입니다. 부품 수리를 위해 접합부 수리를 위해 J506 및 Z308 용접봉을 사용하는 아크 냉간 용접을 채택하여 우수한 결과를 얻었습니다. 구체적인 용접 공정은 다음과 같습니다:

(1) 사전 용접 준비: 공작물을 고정하고 연삭 휠을 사용하여 균열 위치에 V자형 홈을 만들고 가스 용접 토치로 홈과 그 주변을 가열합니다. 열이 식은 후 홈 표면과 주변을 청소합니다.

(2) 용접: 그림 5-3과 같이 J506 용접봉을 사용하여 홈 표면을 따라 각 측면에 20mm씩 전이층을 증착합니다. 그런 다음 φ3.3 Z308 용접봉을 사용하여 하단 레이어를 후면 용접합니다. 마지막으로 그림 5-4와 같이 φ4.0 Z308 용접봉을 사용하여 스태거 스킵 용접을 합니다. 각 용접 비드의 길이는 25mm 이내로 조절해야 합니다. 각 섹션을 완료한 후 즉시 망치질을 수행하여 용접 응력을 해제합니다.

2. 특정 공장에서 회색 주철로 만들어진 선반의 바닥에 균열이 나타났습니다.

수리에는 아크 열 용접이 사용되었으며, 균일한 용접 이음새를 위해 Z248 용접봉이 사용되었습니다. 용접 공정은 다음과 같습니다:

(1) 사전 용접 준비:

• 1) 베벨 준비: 베벨 각도는 70°~80°, V자형 홈이 있어야 합니다. 결함이 충분히 크지 않은 경우 수리 영역의 온도 상승을 촉진하고 용접 경도를 줄이기 위해 3 ~ 4cm2 이상의 면적과 10cm 이상의 깊이로 인위적으로 확대 할 수 있습니다. 그루브는 깨끗하게 청소해야 합니다.
• 2) 용접봉은 사용하기 전에 200~300℃의 온도에서 건조하고 1~2시간 동안 따뜻하게 보관해야 합니다.
• 3) 예열은 600~700℃의 예열 온도로 용접 부위를 예열해야 합니다.

(2) 용접 작업의 핵심 포인트:

• 1) 결함의 중앙에 아크를 치고 짧은 아크 용접을 사용합니다. 용접이 공작물 표면 너머로 4~6mm까지 확장될 때까지 용접을 계속합니다.
• 2) 핫 피닝 방법(적열 상태에서의 용접)을 사용하여 용접 수축 응력을 줄입니다.
• 3) 용접 과정에서 가스 구멍이나 슬래그 내포물과 같은 결함이 발견되면 즉시 처리해야 합니다. 균열이 발견되면 용접 후 즉시 처리해야 하며 용접이 식은 후에는 수리해서는 안 됩니다.
• 4) 용접 후 즉시 단열 또는 불꽃을 이용한 국소 가열을 적용하여 점진적인 냉각을 달성하고 응력을 제거해야 합니다.

3. 연성 주철의 용접.

1. 연성 주철의 용접 특성:

연성 주철과 회주철의 차이점은 용해 과정에서 일정량의 결절화제를 첨가하는 데 있습니다. 일반적인 결절화제에는 마그네슘, 세륨, 이트륨 등이 포함됩니다. 연성 주철의 흑연은 구형으로 존재하여 기계적 특성을 크게 향상시킵니다.

연성 주철의 용접 특성은 회주철의 용접 특성과 유사하지만 주로 두 가지 측면에서 나타나는 몇 가지 독특한 특징도 있습니다:

1) 연성 주철은 회주철에 비해 백입 형성 및 담금질 경화 경향이 높습니다. 연성 주철을 용접 할 때 균일 한 용접 이음새와 부분적으로 용융 된 영역은 백색 입이 형성되기 쉽습니다. 오스테나이트 지역이 마르텐사이트 구조를 나타낼 가능성이 더 높습니다.

2) 회주철에 비해 연성 주철의 강도, 가소성 및 인성이 더 높기 때문에 용접 조인트의 기계적 성능 요구 사항도 증가합니다. 연성 주철 모재의 강도 수준과 일치해야 하는 경우가 많습니다.

2. 연성 주철의 용접 공정:

(1) 균일한 용접 이음새를 위한 융합 용접 공정:

1) 가스 용접:

연성 주철을 가스 용접할 때 연속 용접 시간은 용접 이음새에 플레이크 흑연이 형성되어 기계적 특성이 저하될 수 있으므로 15~50분을 초과해서는 안 됩니다. 가스 용접은 주로 벽이 얇은 연성 주철 부품의 용접 수리에 사용됩니다.

연성 주철의 가스 용접에는 두 가지가 있습니다. 용접 유형 전선: 경희토류-마그네슘 합금 및 이트륨 기반 중희토류. 연성 주철의 가스 용접에 사용되는 플럭스는 회주철의 가스 용접에 사용되는 플럭스와 성분이 동일하며 주철 용접에 사용되는 플럭스의 통일된 명칭은 CJ201입니다.

냉간 용접 또는 열간 용접을 사용할 수 있으며, 열간 용접의 경우 예열 온도 범위는 500~700℃입니다. 용접 후에는 단열하고 천천히 냉각해야 합니다. 연성 주철의 가스 용접 공정은 회주철의 가스 용접 공정과 본질적으로 동일합니다.

2) 전극 아크 용접:

연성 주철의 전극 아크 용접은 냉간 용접과 고온 용접으로 분류할 수도 있습니다. 냉간 용접에는 니켈-철 전극과 고 바나듐 전극이 사용됩니다. 용접 이음새의 구성이 연성 주철인 경우 일반적으로 열간 용접이 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 연성 주철 용접 전극은 표 5-31에 나와 있으며, 여기에는 Z258, Z238, Z238F 및 Z238SnCu가 포함됩니다.

고전류 및 연속 용접 공정을 사용합니다. 중간 정도의 결함의 경우 용접 부위를 연속적으로 채워야 합니다. 더 큰 결함의 경우, 용접은 수리 영역에 더 높은 열이 투입되도록 점차적으로 앞으로 이동하면서 섹션별로 수행해야 합니다.

단단한 부분의 큰 결함을 수리하려면 예열 및 응력 감소 공정을 사용해야 합니다. 용접 전 200~400℃에서 예열하고 용접 후 천천히 냉각하여 균열 발생을 방지합니다.

(2) 이기종 용접 이음새의 아크 용접 - 냉간 용접:

연성 주철의 이종 용접 이음새의 아크 용접에 사용되는 주요 전극 유형은 Z408, Z438과 같은 니켈-철 전극과 Z116, Z117과 같은 고 바나듐 전극입니다.

표 5-31: 일반적으로 사용되는 주철 용접 전극의 유형 및 응용 분야