Soldagem de ferro fundido: guia prático

A soldagem de ferro fundido é aplicada principalmente nas seguintes áreas:

(1) Reparo por soldagem de defeitos de fundição

(2) Reparo por soldagem de peças de ferro fundido danificadas

(3) Produção parcial

1. Tipos e características do ferro fundido

I. Tipos e composição do ferro fundido

O ferro fundido é uma liga de ferro-carbono com w(C) > 2%.

1. Com base no estado e na forma do carbono no ferro fundido, ele pode ser dividido em ferro fundido branco, ferro fundido cinzento, ferro fundido maleável, ferro dúctil e ferro grafite compactado.

2. No ferro fundido branco, a maior parte do carbono existe como cementita (Fe3C). A superfície da fratura parece branca, por isso o nome ferro fundido branco. Ele é raramente usado na fabricação mecânica, principalmente em rolos e similares.

3. No ferro fundido cinzento, ferro fundido maleável, ferro dúctil e ferro grafite compactado, o carbono existe principalmente na forma de grafite, com uma parte em perlita.

4. Atualmente, o ferro fundido cinzento tem a aplicação mais ampla, seguido pelo ferro dúctil. O tratamento de recozimento de grafitização do ferro fundido maleável é demorado e caro, portanto, em muitos casos, ele é gradualmente substituído pelo ferro dúctil. O ferro fundido de grafite compactado ainda está no estágio inicial de promoção e aplicação.

II. Estrutura e desempenho do ferro fundido

O ferro fundido (exceto o ferro fundido branco) pode ser considerado como aço carbono com inclusões severas - grafite. Seu desempenho depende principalmente das características de forma, tamanho, quantidade e distribuição do grafite, enquanto a estrutura da matriz também tem certa influência.

O estado do carbono no ferro fundido e sua estrutura de matriz são determinados pela taxa de resfriamento (espessura da parede) da peça fundida e sua composição química.

Sobre o ferro fundido:

1. As formas de grafite nos quatro tipos de ferro fundido são diferentes:

Ferro fundido cinzento: Matriz de ferrita + flocos de grafite

Ferro fundido maleável: Matriz de ferrita + grafite nodular

Ferro fundido dúctil: Matriz de ferrita + grafite esférico

Ferro grafite compactado: Matriz de ferrita + grafite vermicular

2. Devido às diferentes formas de grafite, o efeito de enfraquecimento nas propriedades da matriz varia, resultando em diferenças significativas nas propriedades mecânicas dos quatro tipos de ferro fundido.

3. O ferro fundido tem plasticidade e resistência muito menores do que o aço.

4. Na produção, a mudança da estrutura da matriz do ferro fundido cinzento envolve principalmente a alteração da quantidade de perlita para melhorar sua dureza e resistência ao desgaste, enquanto a força, a elasticidade, a plasticidade e a tenacidade do ferro fundido cinzento são determinadas principalmente pela grafita.

5. O ferro fundido dúctil pode ser reforçado ou sua estrutura de matriz pode ser alterada por meio de liga ou tratamento térmico para melhorar suas propriedades mecânicas.

The Influence of Casting Wall Thickness (Cooling Rate) and Chemical Composition on Cast Iron Structure (A influência da espessura da parede de fundição (taxa de resfriamento) e da composição química na estrutura do ferro fundido):

Ferro fundido mosqueado: O carbono existe em parte na forma de grafite, semelhante ao ferro fundido cinzento, e em parte na forma de cementita livre, semelhante ao ferro fundido branco, resultando em uma aparência mosqueada na fratura.

Propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento

Os graus e as propriedades mecânicas do ferro dúctil comum e de baixa liga

Significado de Cast Iron Grades:

HT250:

HT representa ferro fundido cinzento; 250 representa a resistência mínima à tração de 250 MPa.

QT400-18:

QT representa o ferro fundido dúctil; 400 representa a resistência mínima à tração de 400 MPa; 18 representa o alongamento de 18%.

2. Soldabilidade do ferro fundido cinzento

O ferro fundido cinzento é caracterizado por alto teor de carbono e alto teor de impurezas de enxofre e fósforo.

Há dois problemas principais com a soldabilidade ruim: a ocorrência de fundição branca e estrutura endurecida por têmpera na junta de solda e a tendência de rachaduras na junta de solda.

I. Estrutura de fundição branca e endurecida por têmpera na junta de solda

1. Motivo do ferro fundido branco: Ao soldar ferro cinzento, devido ao pequeno tamanho da poça de solda e ao seu curto tempo de existência, combinado com a condutividade térmica dentro do ferro fundido, a taxa de resfriamento da solda e da zona adjacente é muito maior do que a taxa de resfriamento do ferro fundido no molde de areia. Isso leva à formação de uma grande quantidade de cementita, resultando em uma estrutura de ferro fundido branco.

2. Área de fundição branca: Principalmente na zona de solda, na zona parcialmente fundida e na zona de austenita.

3. O enxofre, comumente encontrado no ferro fundido cinzento, promove fortemente a formação de ferro fundido branco. O fósforo tem pouca influência na grafitização, mas o excesso de fósforo pode levar à formação de um eutético de fósforo duro e quebradiço, reduzindo assim as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento.

II. Rachaduras na solda

(1) Rachadura a frio

1. Trincas a frio na junta de solda

É mais provável que esse tipo de rachadura ocorra na soldagem de ferro fundido.

Ao usar materiais de soldagem diferentes para soldar, resultando em uma junta de solda austenítica, ferrítica ou à base de cobre, e ao adotar um processo de soldagem a frio razoável, o metal de solda é menos propenso a rachaduras a frio.

A temperatura na qual as juntas de solda de ferro fundido racham foi determinada como sendo geralmente inferior a 400°C. As rachaduras geralmente são acompanhadas de sons audíveis de fratura frágil.

Esse tipo de rachadura geralmente ocorre em soldas longas ou no reparo de grandes defeitos de ferro fundido com alta rigidez.

2. Rachaduras a frio na zona afetada pelo calor

A maioria das trincas a frio ocorre na zona afetada pelo calor, que contém uma grande quantidade de cementita e martensita (Figura 4-7).

Além disso, quando a peça de ferro fundido é fina, até mesmo pequenos defeitos de fundição (como porosidade de gás, inclusões de escória) têm um impacto significativo na redução da seção transversal efetiva de trabalho da solda. Nesses casos, podem ocorrer trincas a frio na zona afetada pelo calor, ligeiramente afastadas da linha de fusão.

O emprego de medidas de processo para reduzir a tensão na junta de solda e evitar a formação de cementita e martensita na junta de solda pode ajudar a evitar a ocorrência de trincas a frio, como o pré-aquecimento antes da soldagem.

(2) Rachadura a quente

1. A soldagem de ferro fundido cinzento, especialmente com juntas de solda dissimilares, tem maior sensibilidade à rachadura por solidificação:

Ao soldar ferro fundido, a junta de solda não é sensível a trincas a quente. No entanto, ao usar eletrodos de aço com baixo teor de carbono e eletrodos de ferro fundido à base de níquel para soldagem a frio, a junta de solda é mais propensa a trincas de solidificação, que são um tipo de trinca a quente.

Ao soldar ferro fundido com eletrodos de aço com baixo teor de carbono, a primeira camada de solda é suscetível a trincas a quente, geralmente ocultas na parte inferior da solda e não facilmente detectáveis na superfície da solda.

Ao soldar ferro fundido com eletrodos de ferro fundido à base de níquel, a junta de solda é mais sensível a trincas a quente.

2. Prevenção: Na produção, as medidas se concentram principalmente na redução das tensões de soldagem, na alteração do sistema de liga da junta de solda e na limitação da inclusão de impurezas do material de base na junta de solda.

3. Processo de soldagem para ferro fundido cinzento

I. Soldagem por fusão de juntas homogêneas (ferro fundido)

(1) Soldagem a arco e soldagem semi-quente

Pré-aqueça toda a soldagem ou a área localizada com defeitos a uma temperatura de 600-700°C (vermelho escuro) e, em seguida, execute a soldagem de reparo. Esse processo, seguido de resfriamento lento, é conhecido como "soldagem a quente".

O pré-aquecimento na faixa de temperatura de 300 a 400 °C é chamado de "soldagem semi-quente".

Eletrodos de soldagem para soldagem a quente e semiquente:

Há dois tipos de eletrodos: eletrodos de ferro fundido com núcleo de ferro fundido com grafite (Z248) e eletrodos de ferro fundido com núcleo de aço com grafite (Z208).

O "Z248" é usado principalmente para reparar defeitos em peças fundidas grossas e grandes, geralmente feitas pelo usuário.

Os eletrodos "Z208" têm um núcleo de aço de baixo carbono (H08) revestido com um fluxo de alto teor de grafite, resultando em uma solda do tipo ferro fundido. Eles podem ser produzidos pela maioria dos fabricantes de eletrodos profissionais.

Notação das classes de eletrodos para soldagem de ferro fundido:

O prefixo "z" indica um eletrodo de soldagem de ferro fundido.

O primeiro dígito do grau representa o tipo de composição química principal do metal de solda, conforme listado na tabela a seguir.

O segundo dígito representa diferentes graus dentro do mesmo tipo de composição química principal do metal de solda, variando de 0 a 9 (10 graus).

O terceiro dígito representa o tipo de fluxo e a corrente de soldagem.

2. Processo de soldagem a quente:

(1) Pré-aquecimento:

Para peças fundidas complexas, é aconselhável usar o pré-aquecimento geral, enquanto que para peças fundidas simples pode ser usado o pré-aquecimento localizado.

O pré-aquecimento geral geralmente é feito pelo aquecimento de toda a peça fundida usando um forno de chão ou um forno aberto revestido de tijolos, enquanto o pré-aquecimento localizado pode ser obtido usando gás ou chama de oxiacetileno.

(2) Limpeza antes da soldagem:

Se houver contaminação por óleo no local do defeito da fundição, ela poderá ser removida por aquecimento com uma chama de oxiacetileno. Em seguida, com base na natureza do defeito, ferramentas como esmerilhadeira manual, cinzel ou cinzel pneumático podem ser usadas para preparação adicional. Ao preparar a ranhura, ela deve ser cinzelada ou retificada até que não haja defeitos, e a ranhura resultante deve ter um fundo liso e uma abertura ligeiramente mais larga para facilitar a operação de soldagem e garantir a qualidade da soldagem.

(3) Modelagem:

Para evitar a perda de metal fundido e garantir o formato desejado da junta de solda, deve-se moldar as bordas, os cantos e os defeitos de penetração antes da soldagem. O formato e as dimensões estão ilustrados no diagrama abaixo.

Figura 5.5: Modelagem para reparo de soldagem a quente em diferentes áreas de defeitos

• a) Reparo de defeitos intermediários
• b) Reparo de defeitos nas bordas e nos cantos

O material de moldagem pode ser uma mistura de areia de moldagem e vidro de água ou argila amarela. Recomenda-se colocar peças de grafite resistentes a altas temperaturas (geralmente feitas de eletrodos de grafite descartados) na parede interna para evitar que o material de moldagem derreta ou desmorone devido ao calor. A secagem do material de moldagem deve ser feita antes da soldagem.

(4) Soldagem:

Durante a soldagem, para manter a temperatura de pré-aquecimento e reduzir o tempo de trabalho em alta temperatura, é preferível usar alta corrente, arco longo e soldagem contínua para concluir o processo no menor tempo possível.

O uso de um arco longo apropriado facilitará a fusão do fluxo e a transição do grafite para a junta de solda.

A soldagem a arco é adequada para o reparo de grandes defeitos em peças fundidas de espessura média (>10 mm). Para peças fundidas de paredes finas, abaixo de 8 mm, não é recomendada devido ao risco de queima.

(5) Resfriamento lento pós-soldagem: É comum cobrir a área soldada com materiais isolantes (como amianto) e permitir que ela esfrie naturalmente com o forno.

3. Processo de soldagem semi-quente:

Para reduzir a temperatura de pré-aquecimento e melhorar as condições de trabalho, descobriu-se na prática que, ao aumentar a capacidade de grafitização da junta de solda e usar o pré-aquecimento geral ou localizado a 300-400°C, é possível obter resultados satisfatórios na soldagem de peças fundidas com menor rigidez.

A soldagem semi-quente é geralmente empregada quando a tensão na área de reparo da peça fundida é relativamente baixa. Geralmente, podem ser usados eletrodos de ferro fundido "Z208" ou "Z248".

O processo de soldagem semi-quente é semelhante ao processo de soldagem a quente, envolvendo alta corrente, arco longo, soldagem contínua, isolamento pós-soldagem e resfriamento lento.

A soldagem a arco semi-quente só é adequada para casos em que a rigidez da área de reparo é pequena ou o formato da peça fundida é relativamente simples.

(B) Soldagem a gás:

A soldagem a gás é adequada para o reparo de peças fundidas de paredes finas.

Em geral, a soldagem a gás é usada principalmente para reparar defeitos em componentes de paredes finas com menor rigidez.

Para componentes de paredes finas com maior rigidez, para reduzir as tensões de soldagem e evitar rachaduras, recomenda-se usar a soldagem a gás com pré-aquecimento geral do componente. A temperatura de pré-aquecimento deve estar em torno de 600 a 700°C, seguida de medidas de resfriamento lento após a soldagem.

1. Consumíveis de soldagem a gás:

O teor de carbono e silício no arame de solda deve ser um pouco maior do que o usado na soldagem a quente. Geralmente, na soldagem a gás (equivalente ao pré-aquecimento localizado), o teor total de w(C+Si) na junta de solda é de aproximadamente 7%.

O grau unificado do fluxo de soldagem a gás usado na soldagem de ferro fundido na China é "CJ201".

2. Processo de soldagem a gás para ferro fundido cinzento:

1) Antes da soldagem a gás, a peça fundida deve ser limpa.

2) Selecione uma tocha de soldagem e um bocal de soldagem de tamanho maior com base na espessura da peça fundida para melhorar a eficiência da chama e aumentar a velocidade de aquecimento. A chama de soldagem a gás geralmente deve ser neutra ou levemente carburizante, e não oxidante.

3) Tente manter uma posição horizontal durante a soldagem.

4) As peças fundidas podem esfriar naturalmente após a soldagem a gás.

5) Para peças fundidas menores, quando os defeitos estão localizados em bordas e áreas com menor rigidez, o método de soldagem a frio pode ser usado.

6) Quando os defeitos estão localizados no centro da peça fundida, a junta tem maior rigidez ou a peça fundida tem um formato complexo, o método de soldagem a frio pode não produzir bons resultados. Nesses casos, deve ser usado o método de soldagem a quente com uma temperatura de pré-aquecimento de 600-700°C ou o método de "aquecimento para reduzir a área de tensão".

Método de aquecimento para reduzir a área de estresse:

Esse método, também conhecido como "soldagem com aquecimento simétrico", é comumente usado para soldagem a gás de ferro fundido. Antes da soldagem, uma área específica da peça fundida é selecionada onde o aquecimento pode reduzir a tensão na junta. Essa área é conhecida como "zona de redução de tensão", que normalmente está localizada na região que impede a expansão e a contração durante a soldagem. Durante a soldagem, a zona de redução de tensão é aquecida a uma determinada temperatura (geralmente em torno de 600-700°C, mas não abaixo de 450°C).

O segredo para aquecer a zona de redução do estresse é selecionar a área apropriada.

Como escolher a faixa do "aquecimento para reduzir a área de estresse":

a. A zona de redução de tensão geralmente está localizada na região que impede a expansão e a contração durante a soldagem e reduz a tensão na junta quando aquecida.

b. Deve-se garantir também que a deformação nessa área não afete negativamente outras partes da peça fundida.

c. Dependendo da condição e dos requisitos da fundição, é possível escolher uma ou várias zonas de redução de tensão.

Observação 1: Devido ao tempo de aquecimento mais longo e à maior área aquecida durante a soldagem a gás, bem como à maior tensão térmica da soldagem, ela é mais propensa a rachaduras a frio ao reparar defeitos com maior rigidez em comparação com a soldagem a arco.

Observação 2: O método de aquecimento para reduzir a área de tensão não é adequado para a soldagem de peças fundidas em todas as posições.

(3) Soldagem a arco frio para juntas soldadas do tipo ferro fundido:

Em condições de soldagem a frio, há duas abordagens para resolver o problema dos defeitos de boca branca:

Aumentar ainda mais a capacidade de grafitização da junta de solda.

Aumente a entrada de calor durante a soldagem, como o uso de eletrodos de grande diâmetro, altas correntes e soldagem contínua, para diminuir a taxa de resfriamento da junta de solda.

Eletrodos de soldagem a arco frio:

Atualmente, as classes para eletrodos de soldagem a frio para juntas de solda homogêneas também são "Z208" e "Z248". No entanto, suas formulações específicas diferem ligeiramente dos eletrodos de soldagem a quente, com um teor total de carbono e silício na junta de solda de W(C+Si) = 7,5% - 10%.

Pontos principais do processo de soldagem a arco frio para juntas soldadas do tipo ferro fundido:

Use eletrodos de grande diâmetro, altas correntes e soldagem contínua.

Utilize uma fonte de energia de polaridade reversa de corrente contínua (corrente alternada também pode ser usada) para soldagem de alta corrente, arco longo e contínua do centro até a borda.

Resultados satisfatórios podem ser obtidos no reparo de defeitos médios a grandes com rigidez relativamente baixa.

Até certo ponto, esse método foi aplicado a reparos de defeitos em soldas de espessura média ou mais espessa em fábricas de máquinas-ferramenta e fundições.

II. Soldagem a arco frio para juntas de solda heterogêneas (tipo de ferro não fundido):

A soldagem a arco frio para juntas de solda heterogêneas é um processo de soldagem promissor.

(1) Materiais para soldagem a arco frio de juntas de solda heterogêneas:

A soldagem a arco frio de juntas de solda heterogêneas envolve principalmente o ajuste da composição química da junta de solda para melhorar sua estrutura e suas propriedades.

As juntas de solda heterogêneas podem ser classificadas em três tipos: à base de aço, à base de cobre e à base de níquel, com base na natureza do metal de solda.

1. Eletrodos de soldagem a frio com arco de junta de solda à base de aço:

(1) Eletrodos de ferro fundido com forte oxidação: Grau EZFe-1 (designação Z100)

Bom desempenho do processo: Baixo custo dos eletrodos, boa fusão entre o metal de solda e o metal de base, boa fluidez da escória e fácil remoção da escória.

- No entanto, devido à baixa usinabilidade do metal de solda, esses eletrodos são adequados apenas para a soldagem em superfícies não usinadas de peças fundidas e para o reparo de defeitos em que não são necessárias uma solda densa e alta resistência à tensão.

(2) Eletrodo de aço carbono EZFe-12 (Z122Fe):

- É um eletrodo de pó de ferro com núcleo de aço de baixo carbono e revestimento do tipo titânio-cálcio. Uma certa quantidade de pó de ferro com baixo teor de carbono é adicionada ao revestimento.

Ele tem as vantagens de fontes abundantes, baixo custo e fácil operação de soldagem, e tem sido aplicado até certo ponto na produção prática.

(3) Eletrodo de ferro fundido com alto teor de vanádio EZV (Z116, Z117):

Ele usa aço de baixo carbono (H08) como núcleo e adiciona uma grande quantidade de ferro vanádio ao revestimento, resultando em uma estrutura de aço com alto teor de vanádio no metal de solda.

As juntas de solda feitas com eletrodos de ferro fundido com alto teor de vanádio têm alta resistência, boa ductilidade, excelente densidade, baixa suscetibilidade à porosidade e forte resistência a rachaduras. Portanto, são adequadas para reparos em ferro fundido cinzento de alta resistência e ferro fundido dúctil.

(4) CO₂ arame de solda com proteção gasosa H08Mn2Si:

O CO₂ O arame de solda com proteção gasosa para soldagem de ferro fundido tem sido aplicado em algumas oficinas de reparo de automóveis e tratores, mas ainda não é amplamente utilizado.

2. Eletrodos de soldagem a frio por arco de junta de solda à base de níquel:

Os eletrodos de níquel puro têm a melhor usinabilidade. Na China, existem atualmente três tipos de eletrodos à base de níquel com diferentes teores de liga e desempenho.

(1) Eletrodo de níquel puro EZNi (Z308):

Adequado para usinagem. A resistência das juntas de solda de níquel puro é semelhante à do ferro fundido cinzento, e elas têm boa ductilidade, resultando em excelente resistência a trincas a frio. Entretanto, o níquel é um metal precioso, portanto, não deve ser usado excessivamente na soldagem.

(2) Eletrodo de níquel-ferro EZNiFe (Z408):

Adequado para juntas de solda de ferro fundido com requisitos de alta resistência. As juntas de solda de ferro-níquel têm um baixo coeficiente de expansão linear e boa resistência a rachaduras.

Os eletrodos de níquel-ferro têm melhor desempenho do que os eletrodos de níquel puro e são os mais econômicos entre os eletrodos à base de níquel, o que os torna mais amplamente utilizados na produção.

(3) Eletrodo de níquel-cobre EZNiCu (Z508):

Também conhecidos como eletrodos Monel, eles são um dos primeiros tipos de eletrodos de ferro fundido. Os eletrodos de níquel-cobre têm o desempenho mais baixo entre os eletrodos à base de níquel e são mais caros do que os eletrodos de níquel-ferro. Eles só podem ser usados para reparar peças de ferro fundido com requisitos de baixa resistência, mas que exigem usinagem de superfície. Atualmente, esse tipo de eletrodo tem sido gradualmente substituído por eletrodos de níquel-ferro.

Na soldagem de ferro fundido, os eletrodos à base de níquel são usados principalmente para reparar pequenos defeitos com requisitos mais altos de junta de solda. Quando a área de reparo é grande, eles são usados principalmente para a camada inferior da ranhura, seguidos pelo preenchimento com outros eletrodos econômicos para economizar o precioso metal de níquel e reduzir os custos de produção.

3. Eletrodos de soldagem a frio por arco de junta de solda à base de cobre:

Atualmente, a proporção entre cobre e ferro nos eletrodos de ferro fundido à base de cobre é geralmente de 80:20.

A capacidade de trabalho geral da junta de solda é ruim e é usada principalmente para reparo de defeitos em superfícies não usinadas de peças de ferro fundido.

Os eletrodos de cobre-ferro têm uma diferença de cor significativa em relação ao metal de base, o que dificulta seu uso em aplicações que exigem consistência de cor com o metal de base.

Há várias formas de eletrodos de cobre-ferro:

(1) Eletrodo de pó de ferro com núcleo de cobre (Z607): O revestimento é do tipo com baixo teor de hidrogênio e a composição da solda é de aproximadamente 80% Cu e 20% Fe.

(2) Eletrodo com núcleo de cobre e revestimento de ferro (Z616): A composição da solda é de aproximadamente 80% Cu e 20% Fe.

(3) Eletrodo de aço austenítico-cobre: O teor de cobre no eletrodo deve ser maior que 80% para garantir uma boa resistência a rachaduras na junta de solda.

Os eletrodos de cobre-ferro têm boa resistência a rachaduras e materiais prontamente disponíveis. Portanto, eles são usados atualmente em certa medida na soldagem de ferro fundido.

(II) Processo de soldagem a arco frio para juntas de solda heterogêneas (tipo de ferro não fundido):

Os pontos principais podem ser resumidos da seguinte forma: "Garanta uma preparação adequada, use uma corrente de soldagem baixa apropriada, realize uma soldagem curta e intermitente e faça o peening da solda imediatamente após a soldagem."

1. Preparação da pré-soldagem:

Normalmente, envolve a remoção de óleo e outras impurezas da área do defeito, a observação cuidadosa da condição do defeito (por exemplo, comprimento das rachaduras) e a preparação das ranhuras apropriadas para a soldagem.

Os métodos comuns de limpeza de peças fundidas incluem métodos mecânicos que usam rebolos, escovas de arame ou cinzéis e métodos químicos que usam solventes como tricloroetileno, soda cáustica, gasolina ou acetona.

2. Pontos principais da soldagem a arco frio:

Use a corrente mínima de soldagem adequada para garantir um arco estável e penetração total.

Para a soldagem a arco frio de juntas de solda heterogêneas, empregue a soldagem intermitente curta, realize o peening após a soldagem e use uma técnica de soldagem dispersa.

3. Características do processo de reparo por soldagem multicamadas para peças grossas e grandes

1) Organize a sequência de soldagem multicamadas de forma lógica.

2) Implemente o método de plantio de arame quando necessário: esse método é frequentemente usado para reparos de trincas em soldas grossas e grandes (como bases de máquinas grandes) que suportam estresse de trabalho significativo.

Método de colocação de arame na soldagem heterogênea a frio:

O método de plantio de arame, conforme mostrado na figura 4-17, é uma técnica em que grande parte da tensão na área designada é artificialmente suportada pelo material do arame plantado (aço de baixo carbono), evitando, assim, rachaduras na casca.

Durante o processo de soldagem, o parafuso é soldado primeiro, seguido pela área entre os parafusos. Se necessário, para reduzir a quantidade de metal de solda e a tensão de contração, uma tira estreita de aço de baixo carbono pode ser inserida no meio da solda. Isso tem o benefício adicional de melhorar a eficiência da soldagem e economizar varetas de solda. O método de plantio de arame é usado com frequência para reparos de trincas em soldas grossas e grandes (como bases de máquinas grandes) que estão sujeitas a um estresse de trabalho substancial.

3. Brasagem de ferro fundido cinzento:

1. Vantagens da brasagem de ferro fundido cinzento:

Durante a brasagem, o metal base não derrete, o que é vantajoso para evitar a ocorrência de defeitos de fundição branca e manter a boa trabalhabilidade da junta.

A brasagem é realizada em temperaturas mais baixas, resultando em menor tensão na junta soldada. Além disso, a ausência de defeitos de fundição branca na junta reduz a sensibilidade à formação de trincas. Portanto, os métodos de brasagem para reparo de ferro fundido foram estudados desde o início.

2. A brasagem por chama oxiacetilênica é comumente usada para ferro fundido em práticas nacionais e internacionais.

3. No passado, os materiais de brasagem de latão eram frequentemente usados para reparo de ferro fundido, com uma composição de aproximadamente 53%-55% Cu e o restante Zn. A China padronizou os materiais de brasagem de latão com o código de produto "HL103". O bórax pode ser usado como fluxo de brasagem. A brasagem de ferro fundido com latão tem sido aplicada até certo ponto na China.

4. Desvantagens da brasagem de latão:

A resistência da junta soldada é relativamente baixa, normalmente variando de 117,6 MPa a 147 MPa.

A área brasada tem uma cor dourada distinta, que difere significativamente do metal de base. Portanto, embora a brasagem de latão possa ser adequada para algumas oficinas de reparo, ela geralmente não atende aos requisitos de reparo de solda de alta qualidade em novos componentes de ferro fundido.

5. Nos últimos anos, a China desenvolveu novos materiais de brasagem de manganês-níquel-cobre-zinco e os respectivos fluxos (veja a tabela), que obtiveram bons resultados na brasagem de ferro fundido.

Os fluxos e materiais de brasagem de manganês-níquel-cobre-zinco mencionados anteriormente são usados principalmente para reparar pequenos defeitos na superfície de processamento. Diferentemente da soldagem a arco e da soldagem a gás, a brasagem requer a exposição do brilho metálico no local da brasagem por meio de métodos mecânicos; caso contrário, a brasagem não aderirá, o que pode dificultar sua promoção na brasagem de ferro fundido.

IV. Exemplos de engenharia de reparos de solda em ferro fundido cinzento

(A) Reparo por soldagem dos raios da polia de ferro fundido cinzento

Como mostrado abaixo, o raio "1" da polia de ferro fundido cinzento está quebrado e agora está sendo reparado com solda a gás. Se a soldagem a gás for aplicada diretamente à quebra para soldagem a frio, a rigidez da junta será alta, dificultando a obtenção de uma boa qualidade de soldagem. Portanto, é aconselhável usar o método de zona de redução de calor para soldagem. O aro da roda fundido é espesso e impede a contração da solda durante a soldagem, portanto, a zona de redução de calor é determinada como sendo a área "2".

1) Durante a soldagem, primeiro aqueça a área "2" até uma determinada temperatura. À medida que essa área se aquece, o aro aquecido se expande para fora, e a fenda na ruptura também se expande de acordo.

1 - Raio
2 - Zona de redução de calor
3.4 - Área fraca da roda

2) Quando a lacuna se expandir até certo ponto, mova rapidamente a chama para aquecer a ruptura para soldagem. Durante o processo de soldagem, aqueça intermitentemente a área "2" para manter um estado de brasa (aproximadamente 600-700°C) para garantir algum nível de maleabilidade e reduzir o efeito de restrição na área "1".

3) Após a soldagem, aqueça continuamente a área "2" com a chama para garantir que ela encolha ao mesmo tempo que a junta. Após a soldagem, deixe-a esfriar naturalmente em local fechado. Como a zona de redução de calor diminui o efeito de restrição do aro da roda fundido, a tendência de rachaduras na junta diminui.

Observação:

Ao usar o método de zona de redução de calor para reparo de solda, é necessário reduzir a tensão e garantir que a deformação do aquecimento não exceda a faixa permitida (para evitar novas rachaduras).

No exemplo de soldagem de polia acima, quanto mais alta for a temperatura de aquecimento da zona de redução de tensão, maior será a lacuna no raio quebrado e menor será a tensão na junta soldada. No entanto, isso pode causar uma expansão excessiva do raio, que não pode voltar à sua posição original. Isso equivale ao aumento do comprimento do raio soldado, não apenas fazendo com que o aro da roda fique fora de esquadro, mas também pode causar tensão excessiva nos pontos fracos adjacentes (como as áreas "3" e "4"), levando a quebras.

Quarta seção: Soldagem de ferro fundido dúctil

I. Soldabilidade do ferro fundido dúctil

1) O ferro fundido dúctil apresenta uma tendência maior de formação de boca branca e endurecimento do que o ferro fundido cinzento.

2) Devido à resistência, plasticidade e tenacidade superiores do ferro fundido dúctil em comparação com o ferro fundido cinzento, os requisitos de propriedade mecânica para juntas soldadas são correspondentemente mais altos. Muitas vezes, esses requisitos devem corresponder ao material de base de vários graus de resistência do ferro fundido dúctil.

Atualmente, os métodos mais comuns de soldagem de ferro fundido dúctil são a soldagem a gás e a soldagem a arco.

II. Processo de soldagem de ferro fundido dúctil

1) Processo de fusão de solda homogênea

a. Soldagem a gás

1) Arame de solda: O arame de soldagem para soldagem a gás de ferro fundido dúctil agora vem em dois tipos: liga de magnésio com terras raras leves (cério) e terras raras pesadas à base de ítrio.

2) Fluxo: para fios de solda de liga de magnésio e terras raras pesadas à base de ítrio para soldagem a gás de ferro fundido dúctil, pode ser usado o fluxo de ferro fundido "CJ201".

3) Aplicações: A limitação da soldagem a gás é o longo tempo de soldagem e a eficiência relativamente baixa. Além disso, é um desafio aplicá-la em peças previamente usinadas para suplementação da soldagem devido a problemas de deformação. Esse método é usado principalmente para reparar pequenos defeitos em peças fundidas novas.

b. Soldagem a arco

Sob estresse de soldagem, o cordão de solda pode rachar facilmente. Geralmente, esse problema é resolvido com o uso de pré-aquecimento de alta temperatura métodos de soldagem a 500-700°C.

Atualmente, em nosso país, o amplamente utilizado Vareta de solda para ferro fundido dúctil é o "Z238", que apresenta um núcleo de aço com baixo teor de carbono revestido com um potente agente grafitizante e uma certa quantidade de agente esferoidizante.

2) Processo de soldagem a frio por arco heterogêneo (tipo de ferro não fundido)

a. Eletrodo: A soldagem a frio de ferro fundido dúctil heterogêneo usa principalmente eletrodos de níquel-ferro (EZNiFe-1) e eletrodos de alto vanádio (EZV).

b. Parâmetros: Ao soldar em baixas temperaturas ambientes ou com peças fundidas grandes e espessas, é necessário um pré-aquecimento adequado, com temperaturas de pré-aquecimento de 100 a 200°C. Durante a soldagem, a corrente de soldagem deve ser a mais baixa possível, garantindo a fusão do cordão de solda.

c. Aplicações: As juntas soldadas feitas com eletrodos à base de níquel têm melhor usinabilidade do que as feitas com eletrodos de alto vanádio. Eles são usados principalmente para reparar defeitos médios e pequenos em superfícies usinadas; os eletrodos de alto vanádio são usados principalmente para reparar defeitos nas superfícies não usinadas de soldas de ferro fundido dúctil.