주철 용접: 실무 가이드

주철 용접은 주로 다음 영역에 적용됩니다:

(1) 주조 결함의 용접 수리

(2) 손상된 주철 부품의 용접 수리

(3) 부품 생산

1. 주철의 종류와 특성

I. 주철의 종류와 구성

주철은 w(C)>2%의 철-탄소 합금입니다.

1. 주철의 탄소 상태와 형태에 따라 백주철, 회주철, 가단 주철, 연성 주철, 압축 흑연 주철로 나눌 수 있습니다.

2. 백주철에서 대부분의 탄소는 시멘타이트(Fe3C)로 존재합니다. 파단 표면이 흰색으로 보이기 때문에 백주철이라는 이름이 붙었습니다. 주로 롤 등의 기계 제조에는 거의 사용되지 않습니다.

3. 회주철, 연성 주철, 연성 철, 압축 흑연 주철에서 탄소는 대부분 흑연의 형태로 존재하며 일부는 펄라이트 형태로 존재합니다.

4. 현재 회주철이 가장 널리 사용되고 있으며 연성 주철이 그 뒤를 잇고 있습니다. 연성 주철의 흑연화 어닐링 처리는 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 들기 때문에 점차 연성 주철로 대체되는 경우가 많습니다. 압축 흑연 주철은 아직 홍보 및 적용 초기 단계에 있습니다.

II. 주철의 구조와 성능

주철(백주철 제외)은 흑연이라는 심각한 내포물이 있는 탄소강으로 간주할 수 있습니다. 그 성능은 주로 흑연의 모양, 크기, 양, 분포 특성에 따라 달라지며 매트릭스 구조도 일정한 영향을 미칩니다.

주철의 탄소 상태와 매트릭스 구조는 주물의 냉각 속도(벽 두께)와 화학 성분에 따라 결정됩니다.

캐스트 아이언 소개:

1. 네 가지 유형의 주철에서 흑연의 형태는 다릅니다:

회색 주철: 페라이트 매트릭스 + 플레이크 흑연

가단 주철: 페라이트 매트릭스 + 결절 흑연

연성 주철: 페라이트 매트릭스 + 구형 흑연

압축 흑연 아이언: 페라이트 매트릭스 + 버미큘러 흑연

2. 흑연의 형태가 다르기 때문에 매트릭스 특성에 대한 약화 효과가 달라져 네 가지 유형의 주철의 기계적 특성에 상당한 차이가 있습니다.

3. 주철은 강철에 비해 가소성과 인성이 훨씬 낮습니다.

4. 생산에서 회주철의 매트릭스 구조를 변경하려면 주로 펄라이트의 양을 변경하여 경도와 내마모성을 개선하는 반면 회주철의 강도, 탄성, 가소성 및 인성은 주로 흑연에 의해 결정됩니다.

5. 연성 주철은 합금 또는 열처리를 통해 강화하거나 매트릭스 구조를 변경하여 기계적 특성을 개선할 수 있습니다.

주조 벽 두께(냉각 속도)와 화학 성분이 주철 구조에 미치는 영향:

얼룩덜룩한 주철: 탄소는 부분적으로는 회주철과 유사한 흑연의 형태로, 부분적으로는 백주철과 유사한 유리 시멘타이트의 형태로 존재하여 골절에 얼룩덜룩한 모양이 나타납니다.

회주철의 기계적 특성

일반 및 저 합금 연성 철의 등급 및 기계적 특성

주철 등급의 의미:

HT250:

HT는 회주철을 나타내며, 250은 최소 인장 강도 250MPa를 나타냅니다.

QT400-18:

QT는 연성 주철을, 400은 최소 인장 강도 400MPa를, 18은 18%의 연신율을 나타냅니다.

2. 회주철의 용접성

회주철은 탄소 함량이 높고 유황 및 인 불순물이 많은 것이 특징입니다.

용접성 저하에는 크게 두 가지 문제가 있습니다. 용접 조인트에 백탁 현상과 담금질 경화 구조가 발생하고 용접 조인트에 균열이 발생하는 경향이 있다는 것입니다.

I. 용접 조인트의 백색 캐스트 및 담금질 경화 구조

1. 백색 캐스트가 발생하는 이유: 회주철을 용접할 때 용접 풀의 크기가 작고 존재 시간이 짧고 주철 내의 열전도율과 결합되어 용접 및 인접 영역의 냉각 속도가 모래 주형에서 주철의 냉각 속도보다 훨씬 높습니다. 이로 인해 다량의 시멘타이트가 형성되어 백색 주철 구조가 생성됩니다.

2. 백색 캐스트 영역: 주로 용접 영역, 부분적으로 녹은 영역 및 오스테나이트 영역에 있습니다.

3. 회주철에서 흔히 발견되는 유황은 백색 주철의 형성을 강력하게 촉진합니다. 인은 흑연화에 거의 영향을 미치지 않지만 과도한 인은 부서지기 쉽고 단단한 인 유텍 틱을 형성하여 회주철의 기계적 특성을 감소시킬 수 있습니다.

II. 용접 균열

(1) 콜드 크래킹

1. 용접 조인트의 냉간 균열

이러한 유형의 균열은 주철을 용접할 때 발생할 가능성이 더 높습니다.

이종 용접 재료를 사용하여 오스테나이트, 페라이트 또는 구리 기반 용접 조인트를 용접하고 합리적인 냉간 용접 공정을 채택하면 용접 금속이 냉간 균열에 덜 취약해집니다.

주철 용접 조인트에 균열이 발생하는 온도는 일반적으로 400°C 이하로 확인되었습니다. 균열은 종종 부서지기 쉬운 파단음을 동반합니다.

이러한 유형의 균열은 긴 용접부 또는 강성이 높은 대형 주철 결함을 수리할 때 자주 발생합니다.

2. 열 영향 구역의 냉간 균열

대부분의 냉간 균열은 시멘타이트와 마르텐사이트가 다량 함유된 열 영향 구역에서 발생합니다(그림 4-7).

또한 주철 부품이 얇은 경우 가스 다공성, 슬래그 내포물 등 사소한 주조 결함도 용접물의 유효 작업 단면을 줄이는 데 큰 영향을 미칩니다. 이러한 경우 융착 라인에서 약간 떨어진 열 영향 영역에서 냉간 균열이 발생할 수 있습니다.

용접 조인트의 응력을 줄이고 용접 조인트에 시멘타이트와 마르텐사이트가 형성되는 것을 방지하는 공정 조치를 취하면 용접 전 예열과 같은 냉간 균열 발생을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

(2) 핫 크래킹

1. 특히 서로 다른 용접 조인트가 있는 회주철 용접은 응고 균열에 대한 민감도가 더 높습니다:

주철 용접 시 용접 조인트는 열 균열에 민감하지 않습니다. 그러나 저탄소 강철 전극과 니켈 기반 주철 전극을 냉간 용접에 사용하는 경우 용접 조인트는 고온 균열의 일종인 응고 균열이 발생하기 쉽습니다.

저탄소 강철 전극으로 주철을 용접할 때 용접의 첫 번째 층은 용접 하부에 숨겨져 용접 표면에서 쉽게 감지할 수 없는 고온 균열이 발생하기 쉽습니다.

니켈 기반 주철 전극으로 주철을 용접할 때 용접 조인트는 고온 균열에 더 민감합니다.

2. 예방: 생산 시에는 주로 용접 응력 감소, 용접 조인트의 합금 시스템 변경, 모재의 불순물이 용접 조인트에 포함되는 것을 제한하는 데 중점을 둡니다.

3. 회주철 용접 공정

I. 동종(주철) 용접 조인트의 융착 용접

(1) 아크 용접 및 세미 핫 용접

전체 용접부 또는 결함이 있는 국소 부위를 600-700°C(진한 빨간색)의 온도로 예열한 다음 수리 용접을 수행합니다. 이 과정을 거친 후 천천히 냉각하는 것을 "핫 용접"이라고 합니다.

300-400°C의 온도 범위에서 예열하는 것을 "세미 핫 용접"이라고 합니다.

핫 용접 및 세미 핫 용접용 용접 전극:

전극에는 주철 코어 흑연 주철 전극(Z248)과 강철 코어 흑연 주철 전극(Z208)의 두 가지 유형이 있습니다.

"Z248"은 주로 사용자가 제작한 두껍고 큰 주물의 결함을 수리하는 데 사용됩니다.

"Z208" 전극은 흑연 함량이 높은 플럭스로 코팅된 저탄소 강철 코어(H08)로 주철형 용접이 이루어집니다. 대부분의 전문 전극 제조업체에서 생산할 수 있습니다.

주철 용접 전극 등급 표기법:

접두사 'z'는 주철 용접 전극을 나타냅니다.

등급의 첫 번째 숫자는 첨부된 표에 나열된 대로 용접 금속의 주요 화학 성분 유형을 나타냅니다.

두 번째 숫자는 용접 금속의 동일한 주요 화학 성분 유형 내에서 0~9(10등급) 범위의 서로 다른 등급을 나타냅니다.

세 번째 숫자는 플럭스 유형과 용접 전류를 나타냅니다.

2. 열간 용접 프로세스:

(1) 예열:

복잡한 주물의 경우 전체 예열을 사용하는 것이 좋으며, 단순한 주물의 경우 국소 예열을 사용할 수 있습니다.

전체 예열은 일반적으로 지상 용광로 또는 벽돌로 덮인 개방형 용광로를 사용하여 전체 주물을 가열하는 방식으로 이루어지며, 국소 예열은 가스 또는 산소-아세틸렌 불꽃을 사용하여 이루어질 수 있습니다.

(2) 용접 전 청소:

주물의 결함 위치에 기름 오염이 있는 경우, 옥시 아세틸렌 불꽃으로 가열하여 제거할 수 있습니다. 그런 다음 결함의 특성에 따라 핸드 그라인더, 치즐 또는 에어 치즐과 같은 도구를 사용하여 추가 준비를 할 수 있습니다. 홈을 준비 할 때는 결함이 없을 때까지 끌거나 연마해야하며 결과 홈은 용접 작업을 용이하게하고 용접 품질을 보장하기 위해 바닥이 매끄럽고 입구가 약간 더 넓어야합니다.

(3) 모양 만들기:

용융 금속의 손실을 방지하고 용접 조인트의 원하는 모양을 보장하려면 용접 전에 가장자리, 모서리 및 관통 결함 부위에 모양을 만들어야 합니다. 모양과 치수는 아래 그림에 설명되어 있습니다.

그림 5.5: 다양한 결함 영역에서 열간 용접 수리를 위한 성형

• a) 중간 결함 수리
• b) 가장자리 및 모서리 결함 수리

성형 재료는 성형 모래와 물 유리 또는 황토를 혼합하여 사용할 수 있습니다. 성형 재료가 열로 인해 녹거나 무너지는 것을 방지하기 위해 내열성 흑연 조각(일반적으로 버려진 흑연 전극으로 제작)을 내벽에 배치하는 것이 좋습니다. 성형 재료는 용접 전에 건조해야 합니다.

(4) 용접:

용접 시 예열 온도를 유지하고 고온 작업 시간을 단축하려면 고전류, 장아크 및 연속 용접을 사용하여 가능한 한 짧은 시간에 공정을 완료하는 것이 바람직합니다.

적절한 긴 아크를 사용하면 플럭스의 용융과 흑연의 용접 접합부로의 전이를 촉진할 수 있습니다.

아크 용접은 중간 두께(>10mm) 주물의 큰 결함을 수리하는 데 적합합니다. 8mm 미만의 얇은 벽 두께 주물의 경우 번스루의 위험이 있으므로 권장하지 않습니다.

(5) 용접 후 저속 냉각: 용접 부위를 단열재(예: 석면)로 덮고 용광로에서 자연적으로 식히는 것이 일반적입니다.

3. 세미 핫 용접 프로세스:

예열 온도를 낮추고 작업 조건을 개선하기 위해 용접 조인트의 흑연화 기능을 향상시키고 300-400°C에서 전체 또는 국소 예열을 사용하면 강성이 낮은 주물의 용접에서 만족스러운 결과를 얻을 수 있다는 것이 실제로 밝혀졌습니다.

세미 핫 용접은 주물 수리 부위의 응력이 상대적으로 낮을 때 주로 사용됩니다. 일반적으로 "Z208" 또는 "Z248" 주철 전극을 사용할 수 있습니다.

세미 핫 용접 공정은 고전류, 긴 아크, 연속 용접, 용접 후 절연 및 느린 냉각을 포함하는 핫 용접 공정과 유사합니다.

아크 반용접은 수리 부위의 강성이 작거나 주물의 모양이 비교적 단순한 경우에만 적합합니다.

(B) 가스 용접:

가스 용접은 벽이 얇은 주물을 수리하는 데 적합합니다.

일반적으로 가스 용접은 주로 강성이 낮은 얇은 벽으로 된 부품의 결함을 수리하는 데 사용됩니다.

강성이 높은 얇은 벽의 부품의 경우 용접 응력을 줄이고 균열을 방지하려면 부품을 전체적으로 예열한 상태에서 가스 용접을 사용하는 것이 좋습니다. 예열 온도는 약 600-700°C가 적당하며, 용접 후에는 천천히 냉각해야 합니다.

1. 가스 용접 소모품:

용접 와이어의 탄소 및 실리콘 함량은 열간 용접에 사용되는 것보다 약간 높아야 합니다. 일반적으로 가스 용접(국부 예열에 해당)에서 용접 조인트의 총 w(C+Si) 함량은 약 7%입니다.

중국에서 주철 용접에 사용되는 가스 용접 플럭스의 통합 등급은 "CJ201"입니다.

2. 회색 주철의 가스 용접 공정:

1) 가스 용접 전에 주물을 청소해야 합니다.

2) 주물의 두께에 따라 더 큰 크기의 용접 토치와 용접 노즐을 선택하여 화염 효율을 개선하고 가열 속도를 높입니다. 가스 용접 불꽃은 일반적으로 산화되지 않고 중성 또는 약간 침탄 상태여야 합니다.

3) 용접하는 동안 수평 자세를 유지하세요.

4) 주물은 가스 용접 후 자연적으로 냉각될 수 있습니다.

5) 작은 주물의 경우 가장자리와 강성이 낮은 부분에 결함이 있는 경우 냉간 용접 방법을 사용할 수 있습니다.

6) 결함이 주물의 중앙에 위치하거나 조인트의 강성이 높거나 주물의 모양이 복잡한 경우 냉간 용접 방법으로 좋은 결과를 얻지 못할 수 있습니다. 이러한 경우 예열 온도가 600-700°C인 핫 용접 방법 또는 "응력 영역을 줄이기 위한 가열" 방법을 사용해야 합니다.

스트레스 영역 감소를 위한 가열 방법:

"대칭 가열 용접"이라고도 하는 이 방법은 일반적으로 주철의 가스 용접에 사용됩니다. 용접 전에 주물에서 가열로 접합부의 응력을 줄일 수 있는 특정 영역이 선택됩니다. 이 영역을 "응력 감소 영역"이라고 하며, 일반적으로 용접 중 팽창과 수축을 방해하는 영역에 위치합니다. 용접하는 동안 응력 감소 영역은 특정 온도(일반적으로 약 600-700°C, 450°C 이하)로 가열됩니다.

스트레스 감소 구역을 가열하는 데 있어 핵심은 적절한 영역을 선택하는 것입니다.

"스트레스 영역을 줄이기 위한 가열"의 범위를 선택하는 방법:

a. 응력 감소 영역은 일반적으로 용접 시 팽창과 수축을 방해하고 가열 시 접합부의 응력을 감소시키는 영역에 위치합니다.

b. 또한 해당 영역의 변형이 주물의 다른 부분에 악영향을 미치지 않도록 해야 합니다.

c. 주물의 상태와 요구 사항에 따라 하나 또는 여러 개의 응력 감소 구역을 선택할 수 있습니다.

참고 1: 가스 용접 시 가열 시간이 길고 가열 면적이 넓을 뿐만 아니라 용접 열 응력이 높기 때문에 아크 용접에 비해 강성이 높은 결함을 수리할 때 냉간 균열이 발생하기 쉽습니다.

참고 2: 응력 영역을 줄이기 위한 가열 방식은 주물의 모든 위치 용접에는 적합하지 않습니다.

(3) 주철형 용접 조인트용 아크 냉간 용접:

냉간 용접 조건에서 화이트 마우스 결함 문제를 해결하기 위한 두 가지 접근 방식이 있습니다:

용접 조인트의 흑연화 기능을 더욱 향상시킵니다.

대구경 전극, 고전류 및 연속 용접을 사용하는 등 용접 중 열 입력을 증가시켜 용접 조인트의 냉각 속도를 늦추세요.

아크 냉간 용접 전극:

현재 균질 용접 조인트용 냉간 용접 전극의 등급은 "Z208"과 "Z248"입니다. 그러나 이들의 특정 배합은 용접 조인트의 총 탄소 및 실리콘 함량이 W(C+Si) = 7.5% - 10%로 열간 용접 전극과 약간 다릅니다.

주철형 용접 조인트를 위한 아크 냉간 용접 공정의 핵심 포인트:

대구경 전극, 고전류, 연속 용접을 사용합니다.

직류 역극성 전원(교류도 사용 가능)을 사용하여 중앙에서 가장자리까지 고전류, 긴 아크, 연속 용접을 수행합니다.

상대적으로 강성이 낮은 중대형 결함을 수리할 때 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다.

이 방법은 공작 기계 공장 및 주조 공장에서 중간 두께 이상의 두꺼운 용접부의 결함 수리에 어느 정도 적용되었습니다.

II. 이기종(비주철 타입) 용접 조인트를 위한 아크 냉간 용접:

이기종 용접 조인트를 위한 아크 냉간 용접은 유망한 용접 공정입니다.

(1) 이기종 용접 조인트의 아크 냉간 용접용 재료:

이종 용접 조인트의 아크 냉간 용접은 주로 구조와 특성을 개선하기 위해 용접 조인트의 화학 성분을 조정하는 작업을 포함합니다.

이기종 용접 조인트는 용접 금속의 특성에 따라 강철 기반, 구리 기반, 니켈 기반의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

1. 강철 기반 용접 조인트 아크 냉간 용접 전극:

(1) 산화성이 강한 주철 전극: EZFe-1 등급(지정 Z100)

우수한 공정 성능: 저렴한 전극 비용, 용접 금속과 모재 사이의 우수한 융착, 우수한 슬래그 유동성, 손쉬운 슬래그 제거.

- 그러나 용접 금속의 가공성이 좋지 않기 때문에 이 전극은 가공되지 않은 주물 표면의 용접과 조밀한 용접 및 높은 응력 저항이 필요하지 않은 결함 수리에만 적합합니다.

(2) 탄소강 전극 EZFe-12(Z122Fe):

- 티타늄-칼슘 타입 코팅이 적용된 저탄소 강철 코어 철분 전극입니다. 코팅에 일정량의 저탄소 철 분말이 첨가되어 있습니다.

풍부한 공급원, 저렴한 비용, 쉬운 용접 작업의 장점을 가지고 있으며 실제 생산에 어느 정도 적용되고 있습니다.

(3) 하이 바나듐 주철 전극 EZV(Z116, Z117):

저탄소강(H08)을 코어로 사용하고 코팅에 다량의 바나듐 철을 첨가하여 용접 금속에 높은 바나듐 강 구조를 만듭니다.

고 바나듐 주철 전극으로 만든 용접 조인트는 고강도, 우수한 연성, 우수한 밀도, 다공성에 대한 낮은 민감성 및 강한 균열 저항성을 가지고 있습니다. 따라서 고강도 회주철 및 연성 주철을 수리하는 데 적합합니다.

(4) CO₂ 가스 차폐 용접 와이어 H08Mn2Si:

CO₂ 주철 용접용 가스 차폐 용접 와이어는 일부 자동차 및 트랙터 수리점에서 적용되었지만 아직 널리 사용되지는 않습니다.

2. 니켈 기반 용접 조인트 아크 냉간 용접 전극:

순수 니켈 전극은 가공성이 가장 뛰어납니다. 현재 중국에는 합금 함량과 성능이 다른 세 가지 유형의 니켈 기반 전극이 있습니다.

(1) 순수 니켈 전극 EZNi(Z308):

가공에 적합합니다. 순수 니켈 용접 조인트의 강도는 회주철의 강도와 비슷하며 연성이 우수하여 냉간 균열에 대한 저항성이 뛰어납니다. 그러나 니켈은 귀금속이므로 용접에 과도하게 사용해서는 안 됩니다.

(2) 니켈-철 전극 EZNiFe(Z408):

고강도가 요구되는 주철 용접 조인트에 적합합니다. 니켈-철 용접 조인트는 선형 팽창 계수가 낮고 균열 저항성이 우수합니다.

니켈-철 전극은 순수 니켈 전극보다 성능이 우수하고 니켈 기반 전극 중 가장 비용 효율적이기 때문에 생산에 더 널리 사용되고 있습니다.

(3) 니켈-구리 전극 EZNiCu(Z508):

모넬 전극이라고도 하는 이 전극은 가장 초기의 주철 전극 유형 중 하나입니다. 니켈-구리 전극은 니켈 기반 전극 중 성능이 가장 낮으며 니켈-철 전극보다 가격이 비쌉니다. 강도는 낮지만 표면 가공이 필요한 주철 부품을 수리하는 데에만 사용할 수 있습니다. 현재 이러한 유형의 전극은 점차 니켈-철 전극으로 대체되고 있습니다.

주철 용접에서 니켈 기반 전극은 주로 용접 접합 요구 사항이 높은 작은 결함을 수리하는 데 사용됩니다. 수리 면적이 큰 경우 주로 홈의 바닥층에 사용된 후 다른 비용 효율적인 전극으로 채워 귀중한 니켈 금속을 절약하고 생산 비용을 절감합니다.

3. 구리 기반 용접 조인트 아크 냉간 용접 전극:

현재 구리 기반 주철 전극의 구리 대 철 비율은 일반적으로 80:20입니다.

용접 조인트의 전반적인 작업성이 좋지 않으며 주로 주철 부품의 비가공 표면의 결함 수리에 사용됩니다.

구리-철 전극은 모재와 색상 차이가 크기 때문에 모재와의 색상 일관성이 필요한 애플리케이션에서 사용하기가 어렵습니다.

구리-철 전극에는 여러 가지 형태가 있습니다:

(1) 구리 코어 철 분말 전극(Z607): 코팅은 저수소 유형이며 용접 구성은 약 80% Cu 및 20% Fe입니다.

(2) 구리 코어 철피복 전극(Z616): 용접 구성은 약 80% Cu 및 20% Fe입니다.

(3) 오스테나이트강-구리 전극: 전극의 Cu 함량은 용접 조인트에서 우수한 균열 저항성을 보장하기 위해 80%보다 커야 합니다.

구리-철 전극은 내균열성이 우수하고 쉽게 구할 수 있는 재료입니다. 따라서 현재 주철 용접에 어느 정도 사용되고 있습니다.

(II) 이기종(비주철 타입) 용접 조인트를 위한 아크 냉간 용접 공정:

요점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다: "적절한 준비, 적절한 낮은 용접 전류 사용, 짧은 간헐적 용접 수행, 용접 후 즉시 용접부 피닝"입니다.

1. 용접 전 준비:

일반적으로 결함 부위에서 기름 및 기타 불순물을 제거하고, 결함의 상태(예: 균열의 길이)를 주의 깊게 관찰하고, 용접을 위한 적절한 홈을 준비하는 작업이 포함됩니다.

주물을 세척하는 일반적인 방법에는 연삭 휠, 와이어 브러시 또는 끌을 사용하는 기계적 방법과 트리클로로에틸렌, 가성소다, 가솔린 또는 아세톤과 같은 용매를 사용하는 화학적 방법이 있습니다.

2. 아크 냉간 용접의 핵심 포인트:

안정적인 아크와 완전한 침투를 보장하기 위해 적절한 최소 용접 전류를 사용하십시오.

이종 용접 조인트의 아크 냉간 용접의 경우, 짧은 간헐 용접을 사용하고 용접 후 피닝을 수행하며 분산 용접 기술을 사용합니다.

3. 두껍고 큰 부품을 위한 다층 용접 수리 공정의 특징

1) 다층 용접의 순서를 논리적으로 정렬합니다.

2) 필요한 경우 와이어 심기 방법 구현: 이 방법은 작업 스트레스가 큰 두껍고 큰 용접부(예: 대형 기계 베이스)의 균열 보수에 자주 사용됩니다.

이기종 용접 냉간 용접의 와이어 심기 방법:

그림 4-17과 같이 와이어 식재 공법은 지정된 영역의 응력의 상당 부분을 식재된 와이어 재료(저탄소강)가 인위적으로 부담하여 박피 균열을 방지하는 기술입니다.

용접 과정에서 나사를 먼저 용접한 다음 나사 사이의 영역을 용접합니다. 필요한 경우 용접 금속의 양과 수축 응력을 줄이기 위해 용접 중간에 좁은 저탄소강 스트립을 삽입할 수 있습니다. 이는 용접 효율을 개선하고 용접봉을 절약하는 추가적인 이점이 있습니다. 와이어 플랜팅 방법은 작업 스트레스가 큰 대형 기계 베이스와 같이 두껍고 큰 용접부의 균열 보수에 자주 사용됩니다.

3. 회색 주철 브레이징:

1. 회주철 브레이징의 장점:

브레이징 중에는 모재가 녹지 않아 화이트 캐스트 결함의 발생을 방지하고 조인트의 우수한 작업성을 유지하는 데 유리합니다.

브레이징은 낮은 온도에서 수행되므로 용접 조인트의 응력이 낮아집니다. 또한 접합부에 백색 캐스트 결함이 없기 때문에 균열 형성에 대한 민감도가 감소합니다. 따라서 주철 수리를 위한 브레이징 방법은 일찍부터 연구되어 왔습니다.

2. 옥시아세틸렌 불꽃 브레이징은 국내 및 국제 관행 모두에서 주철에 일반적으로 사용됩니다.

3. 과거에는 황동 브레이징 재료가 주철 수리에 자주 사용되었으며, 약 53%-55% Cu로 구성되고 나머지는 Zn으로 구성되었습니다. 중국은 제품 코드 "HL103"으로 황동 브레이징 재료를 표준화했습니다. 붕사는 브레이징 플럭스로 사용할 수 있습니다. 중국에서는 주철의 황동 브레이징이 어느 정도 적용되었습니다.

4. 황동 납땜의 단점:

브레이징 조인트의 강도는 일반적으로 117.6MPa ~ 147MPa로 비교적 낮습니다.

브레이징된 부분은 모재와 크게 다른 뚜렷한 황금색을 띠고 있습니다. 따라서 황동 브레이징은 일부 수리점에서는 적합할 수 있지만, 새 주철 부품의 고품질 용접 수리 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 많습니다.

5. 최근 몇 년 동안 중국은 새로운 망간-니켈-구리-아연 브레이징 재료와 해당 플럭스(표 참조)를 개발하여 주철 브레이징에서 좋은 결과를 얻었습니다.

앞서 언급한 망간-니켈-구리-아연 브레이징 재료와 플럭스는 주로 가공 표면의 경미한 결함을 수리하는 데 사용됩니다. 아크 용접 및 가스 용접과 달리 브레이징은 기계적 방법을 통해 브레이징 부위의 금속 광택을 노출시켜야 하며, 그렇지 않으면 브레이징이 부착되지 않아 주철 브레이징에서 촉진에 방해가 될 수 있습니다.

IV. 회주철 용접 수리의 엔지니어링 사례

(A) 회색 주철 풀리 스포크의 용접 수리

아래 그림과 같이 회색 주철 풀리 스포크 "1"이 파손되어 현재 가스 용접으로 수리 중입니다. 가스 용접을 파손 부위에 직접 적용하여 냉간 용접을 하면 접합부 강성이 높아져 용접 품질이 좋지 않습니다. 따라서 용접 시에는 열 감소 구역 방식을 사용하는 것이 좋습니다. 주조 휠 림은 두껍고 용접 시 용접 수축을 방해하므로 열 감소 영역은 영역 "2"로 결정됩니다.

1) 용접하는 동안 먼저 "2" 영역을 일정 온도까지 가열합니다. 이 영역이 가열되면 가열된 테두리가 바깥쪽으로 확장되고 그에 따라 끊어진 부분의 균열 간격도 확장됩니다.

1 - 스포크
2 - 열 감소 구역
3.4 - 휠의 약한 부분

2) 간격이 어느 정도 넓어지면 불꽃을 빠르게 움직여 용접을 위해 끊어진 부분을 가열합니다. 용접 과정에서 "2" 영역을 간헐적으로 가열하여 적열 상태(약 600-700°C)를 유지하여 어느 정도의 가단성을 확보하고 "1" 영역의 구속 효과를 줄이세요.

3) 용접 후 "2" 부위를 불꽃으로 계속 가열하여 접합부와 동시에 수축되도록 합니다. 용접 후 실내에서 자연스럽게 식히세요. 열 감소 영역이 주조 휠 림의 구속 효과를 낮추면 조인트 균열 경향이 감소합니다.

참고:

용접 수리에 열 감소 구역 방법을 사용할 때는 응력을 줄이고 가열 변형이 허용 범위를 초과하지 않도록 해야 합니다(새로운 균열을 방지하기 위해).

위의 풀리 용접 예에서 응력 감소 영역의 가열 온도가 높을수록 파손된 스포크의 간격이 커지고 용접된 조인트의 응력이 작아집니다. 그러나 이로 인해 스포크가 과도하게 팽창하여 원래 위치로 다시 줄어들지 않을 수 있습니다. 이는 용접된 스포크의 길이가 증가하여 휠 림이 둥글지 않게 될 뿐만 아니라 인접한 약점(예: "3" 및 "4" 영역)에 과도한 응력이 발생하여 파손으로 이어질 수 있는 것과 동일합니다.

섹션 4: 연성 주철의 용접

I. 연성 주철의 용접성

1) 연성 주철은 회주철보다 백입 형성 및 경화 경향이 높습니다.

2) 회주철에 비해 연성 주철의 강도, 가소성 및 인성이 우수하기 때문에 용접 조인트의 기계적 특성 요구 사항도 그에 따라 더 높습니다. 종종 이러한 요구 사항은 다양한 강도 등급의 연성 주철의 모재와 일치해야 합니다.

현재 연성 주철을 용접하는 가장 일반적인 방법은 가스 용접과 아크 용접입니다.

II. 연성 주철의 용접 공정

1) 균일한 용접 심 융합 공정

a. 가스 용접

1) 용접 와이어: 연성 주철의 가스 용접용 용접 와이어는 이제 경량 희토류(세륨) 마그네슘 합금과 이트륨 기반 중희토류의 두 가지 유형으로 제공됩니다.

2) 플럭스: 연성 주철 가스 용접용 이트륨 기반 중희토류 및 희토류 마그네슘 합금 용접 와이어의 경우 "CJ201" 주철 플럭스를 사용할 수 있습니다.

3) 응용 분야: 가스 용접의 한계는 용접 시간이 길고 효율이 상대적으로 낮다는 점입니다. 또한 변형 문제로 인해 용접 보완을 위해 이전에 가공된 부품에 적용하기가 어렵습니다. 이 방법은 주로 새 주물의 경미한 결함을 수리하는 데 사용됩니다.

b. 아크 용접

용접 응력이 가해지면 용접 이음새가 쉽게 갈라질 수 있습니다. 이 문제는 고온 예열을 사용하여 해결하는 경우가 많습니다. 용접 방법 500-700°C에서.

현재 우리나라에서는 널리 사용되고 있는 용접봉 연성 주철의 경우 강력한 흑연화제와 일정량의 구상화제로 코팅된 저탄소 강철 코어가 특징인 'Z238'이 있습니다.

2) 이종(비주철 타입) 아크 냉간 용접 공정

a. 전극: 이기종 연성 주철 냉간 용접은 주로 니켈-철 전극(EZNiFe-1)과 고 바나듐 전극(EZV)을 사용합니다.

b. 매개변수: 주변 온도가 낮거나 크고 두꺼운 주물을 용접할 때는 100~200°C의 예열 온도로 적절한 예열이 필요합니다. 용접하는 동안 용접 전류는 가능한 한 낮게 유지하면서 용접 이음새의 융합을 보장해야 합니다.

c. 응용 분야: 니켈 기반 전극으로 만든 용접 조인트는 고바나듐 전극으로 만든 조인트보다 가공성이 더 우수합니다. 니켈 기반 전극은 주로 가공된 표면의 중간 및 경미한 결함을 수리하는 데 사용되며, 고바나듐 전극은 주로 연성 주철 용접물의 비가공 표면의 결함을 수리하는 데 사용됩니다.