Gusseisenwerkstoffe. Einteilung von Gusseisen. 6 KESTRA Gusseisenelektroden

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1 KESTRA Gusseisenelektroden 5

2 6 KESTRA Gusseisenelektroden Gusseisenwerkstoffe Die meisten Gusseisensorten enthalten bis 5 % Kohlenstoff und liegen somit nahe an der eutektischen Zusammensetzung des Fe-C-Systems. Entsprechend niedrig sind die Schmelztemperaturen von etwa 50 C bis 50 C. Die Schmelze ist dünnflüssig und zeichnet sich durch sehr gutes Formfüllungsvermögen aus. Das Schwindmaß von ungefähr % ist im Vergleich zu Stahlguss gering. Die Dichte von Gusseisen liegt zwischen 7, g/cm bei dickwandigem und 7,4 g/cm bei dünnwandigem Guss. 5 Kohlenstoffgehalt % Infolge der naheutektischen Zusammensetzung hat Gusseisen ein feinkörniges Gefüge ohne bevorzugte Kornorientierung. Maßgebenden Einfluss auf die Art der Kohlenstoffphasen, die bei der Erstarrung des Gusseisens entstehen, haben die Begleitelemente Kohlenstoff und Silicium, die beide die Graphitausscheidung begünstigen. Gusseisengefüge a b 4 a weiß meliert perlitisch perlitisch-ferritisch ferritisch b 0 4 Quelle: Gusseisendiagramm nach Maurer 5 Siliciumgehalt % Einteilung von Gusseisen DIN EN 56 DIN EN 56 DIN EN 64 DIN EN 56 DIN EN DIN EN 85 7

3 KESTRA Gusseisenelektroden 7 Anwendungsbereiche für die Gusseisenschweißung Reparaturschweißen Beim Reparaturschweißen werden beschädigte Gussstücke durch Schweißen zur weiteren Verwendung wiederhergestellt, z.b. nach Rissbildung, Bruch oder Oberflächenverschleiß. Fertigungsschweißen Vom Fertigungsschweißen spricht man, wenn im Verlauf der Fertigung eines Gussstücks Schweißungen vorgenommen werden, um die zu gewährleistenden Gusseigenschaften und Gussstückbeschaffenheit sicherzustellen, z.b. Ausbessern von Gießfehlern, Korrigieren von Untermaßen, Schweißplattierungen bzw. Schweißpanzern. Konstruktionsschweißen Beim Konstruktionsschweißen werden Gussteile untereinander verbunden oder mit anderen Bauteilen aus artfremden Legierungen zu einer Konstruktionseinheit verschweißt. Die Gussteile sind für diesen Verwendungszweck entweder aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) oder Temperguss (GJMW/GJMB), z.b. Rohr- bzw. FlanschSchweißverbindungen aus duktilem Gusseisen mit KESTRA Gold 6 verbinden; ebenso kann man vorgenannte Gussteile mit un- oder hochlegiertem Stahl mit KESTRA Gold 6 verarbeiten. Schweißeignung von Gusseisenwerkstoffen Die meisten Gusseisenwerkstoffe gelten heute als bedingt schweißgeeignet und lassen sich mit der entsprechenden Verfahrenstechnik gut beherrschen. Dies gilt sowohl für Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) als auch für Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) und für Tempergusswerkstoffe (GJMW, GJMB). Die Schweißbarkeit eines Bauteils wird beeinflusst durch die Schweißeignung des Werkstoffs, die Schweißmöglichkeit des Fertigungsbetriebs und die Schweißsicherheit der Konstruktion. Die Schweißeignung hängt vom Gefügezustand, vom Verunreinigungsgrad durch beispielsweise Schwefel und Oxide sowie vom Verunreinigungsgrad aufgrund der Fertigungsbeanspruchung (Alter, Temperatur, chemische Medien) ab. l gut schweißbar z Stahlguss z Gusseisen mit Kugelgraphit l schweißbar z G usseisen mit Lamellengraphit z Temperguss l schwierig oder nicht schweißbar z Sonderguss

4 8 KESTRA Gusseisenelektroden Gusseisenbezeichnungen Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphäroguss) Norm (DIN EN 56): GJS Kugelgraphitguss Beim Kugelgraphitguss wird der Kohlenstoff durch die Zugabe von Magnesium kugelig ausgebildet. Da Magnesium Schwefel bindet, sind Kugelgraphitgusslegierungen schwefelarm. Mit GJS-Werkstoffen können dünnwandige Teile hergestellt werden, die z.b. im Automobil-, Maschinen- und Rohrleitungsbau eingesetzt werden. Kugelgraphitguss weist hohe Festigkeitseigenschaften (je nach Legierung) und ein gutes plastisches Verformungsverhalten (Duktilität) auf. Dies ermöglicht vielfältige Einsatzmöglichkeiten dieses Gusswerkstoffs. Temperguss (Graphitausbildung flockig) Norm (DIN EN 56): GJMW / GJMB Temperguss Beim Temperguss unterscheidet man zwei Arten: Den weißen (GJMW) und den schwarzen Temperguss (GJMB). In Bezug auf die Festigkeitseigenschaften ist der Temperguss zwischen dem Grauguss und dem Kugelgraphitguss anzusiedeln. Der Kohlenstoffgehalt liegt beim weißen Temperguss bei,8 bis,4 % und beim schwarzen Temperguss bei, bis,6 % im Gusszustand. Der Kohlenstoff ist im Gusszustand chemisch gebunden und liegt als Eisenkarbid vor. Durch eine Wärmebehandlung, dem Tempern wird das Eisenkarbid in Temperkohle (Graphit) umgewandelt. Die Gefügestruktur ändert sich beim GJMW über die Wanddicke von einer ferritischen Randzone über einen ferritisch-perlitischen Übergangsbereich bis zu einer perlitischen Kernzone, mit einem Anteil an Temperkohle im Übergangsbereich und in der Kernzone. Beim GJMB ist das Gefüge über die Wanddicke nahezu gleich. Temperguss wird u.a. im Automobilbau, z.b. für Fahrzeugachsen, eingesetzt. Gusseisen mit Lamellengraphit Norm (DIN EN 56): GJL Grauguss Grauguss ist im Maschinenbau ein über Jahrzehnte bewährtes Material. Die im Gefüge eingelagerten Graphitlamellen dämpfen z. B. bei Werkzeugmaschinen auftretende Schwingungen. Der Lamellengraphitguss weist weiterhin sehr gute Gleiteigenschaften auf. Aufgrund der Gefügeausbildung (ferritisch) mit den eingelagerten Graphitlamellen erreicht Grauguss Festigkeitswerte von bis zu 500 MPa je nach Legierung. Ein plastisches Verformungsverhalten (Dehnung) ist so gut wie nicht vorhanden.

5 KESTRA Gusseisenelektroden 9 Werkstückvorbereitung Lokalisieren Sie Risse mittels Farbeindringprüfung. Der Riss bzw. die Risse sollten immer in offener Tulpenform ausgearbeitet sein. Achten Sie auf breite und abgerundete Kanten. Bei dicken Wandstärken sollten Sie eine doppelte U-Naht wählen. Entfernen Sie immer die Gusshaut im Nahtbereich. RR RR Wird ein Riss durch eine Farbeindringprüfung lokalisiert, muss das Eindringmittel wieder aus den Poren entfernt werden. Dies erfolgt in der Regel durch Erwärmen der zu reparierenden Stelle auf ca. 50 C. Vor dem Schweißen muss die Stelle metallisch blank sein. >5 >5 Bei verölten Bauteilen muss das Öl mithilfe einer Sauerstoff-Azetylen-Flamme entfernt werden. Erwärmen Sie die Bauteile nur leicht auf max. 50 C, um das Öl bzw. Fett zu verbrennen. Vor dem Schweißen muss die Stelle metallisch blank sein. Um der Kerbwirkung vorzubeugen, bohren Sie die Rissenden immer an. Sie können aber auch in einem Abstand von ca. bis 4 cm zum Ende der Risse eine Lasche (Klammer) quer zum Rissende anschweißen.

6 0 KESTRA Gusseisenelektroden Kaltschweißen von Gusseisen Für das Kaltschweißen von Gusseisen werden Stabelektroden auf Eisen-, Nickel- und Eisen-Nickel-Basis oder auf Kupferbasis verwendet. Die Temperaturführung und die Schweißbedingungen werden so gewählt, dass sich das Gussstück während des Schweißens im Schweißbereich nicht zu stark erwärmt (max. 60 C), um die Wärmespannungen möglichst gering zu halten. Das Abhämmern der Schweißnaht mindert die Schweißspannungen. Der Vorteil der Kaltschweißung liegt darin, dass insbesondere im Reparaturfall in jeder Lage geschweißt werden kann und somit häufig ein Ausbau des beschädigten Bauteils nicht erforderlich ist. kurze Schweißraupe vorm Entfernen der Schlacke Abhämmern Die wichtigsten Regeln beim Kaltschweißen z S chweißen Sie immer mit der Strichraupentechnik. ie sollten zum Schweißen immer eine niedz S rige Stromstärke verwenden. chweißen Sie kurze Schweißraupen z S (max. cm). z S ie sollten die Schweißraupen immer im warmen Zustand abhämmern. Dadurch erzielen Sie eine Umwandlung von Zug- in Druckspannungen. z Sie sollten immer wechselseitig schweißen. kurze Schweißraupe nach dem E ntfernen der Schlacke

7 KESTRA Gusseisenelektroden Beim Schweißen von Gusseisen ist Folgendes zu beachten: z Zur Erhöhung der mechanischen Gütewerte eignet sich eine kombinierte Schweißung mit einer Reinnickelelektrode KESTRA Gold (als Zwischenschicht/- lage) und einer Nickel-Eisen-Elektrode KESTRA Gold 6 zum Auffüllen. z Es ist unbedingt auf Porenfreiheit in der ersten Lage zu achten. z Durch Abschleifen bzw. Ausmeißeln der ersten Lage wird eine einwandfreie Anbindung an den zu schweißenden Grundwerkstoff erzielt. z Die Schweißung sollte, wenn möglich, immer mit dem kleinsten Durchmesser beginnen. z Eine Verbindungsschweißung lässt sich am besten umsetzen, indem man zuerst die Flanken mit KESTRA Gold plattiert und danach die eigentliche Verbindungsschweißung mit KESTRA Gold 6 durchführt. z Der Lichtbogen sollte in jedem Fall sehr kurz gehalten werden. z Die Schweißnaht sollte nicht länger als maximal das Zehnfache des Elektrodendurchmessers und nicht breiter als das Zweifache des Kernstabdurchmessers sein. Schematische Darstellung einer Kombinationsschweißung an Grauguss bei Verwendung der: Reinnickelelektrode KESTRA Gold und Nickeleisenelektrode KESTRA Gold 6 z Beim Wiederzünden sollte immer auf dem Schweißgut und nicht auf dem Grundmaterial gezündet werden. z Die Schlackenreste sollten immer mit einer Bürste entfernt werden. z Es sollte immer eine möglichst günstige Schweißfolge gewählt werden. z Bei offenen Rissen sollte immer von innen nach außen geschweißt werden. z Jede Schweißraupe sollte sofort und noch im warmen Zustand abgehämmert werden.