Verfahren zum Schweissen von Gusseisen, insbesondere von Gusseisen mit Kugelgraphit Es ist bekannt, Gusseisen mit Kugelgraphit zu schweissen, und zwar sowohl zum sog. Reparatur- oder Auftragschweissen, als auch zur Herstellung von Ver bindungen zwischen Stücken aus Gusseisen mit Kugel graphit selbst oder von solchen Stücken mit anderen Eisenwerkstoffen, insbesondere Stahl. Hierbei war es bisher jedoch immer erforderlich, die Schweissstelle einer nachfolgenden Glühung zu unterziehen, wenn die Eigenschaften des Grundwerkstoffes auch in der Schweissverbindung erreicht werden sollten. Dies hat sich jedoch in den Fällen als nachteilig erwiesen, in denen Werkstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit an solchen Gegenständen verschweisst werden sollen, die auf Grund ihrer Grösse, z.B. Brücken oder Schiffen, nicht im Glühofen geglüht werden konnten.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfah ren zum Schweissen von Gusseisen, insbesondere von Gusseisen mit Kugelgraphit, durch welches diese Nach teile vermieden werden können. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schweissstab verwen det wird, der aus Gusseisen besteht, das 3 bis 4.% Kohlenstoff, 2 bis 3% Silicium, unter 0,10% Phosphor und unter 0,1% Mangan enthält und dessen Graphit entweder in kugeliger Form vorliegt oder nach dem Schmelzen und Erstarren in kugeliger Form ausge schieden wird, und das auf Grund seiner Zusammen setzung, also nicht allein wegen seines Siliciumgehaltes, beim Giessen in Wandstärken von 10 bis 20 mm voll ständig oder überwiegend ferritisch erstarrt.
Die Ten denz zur ferritischen Erstarrung des Schweissgutes soll also nicht allein durch seinen hohen Siliziumgehalt, der bekanntermassen die ferritische Erstarrung begünstigt, herbeigeführt sein, sondern es soll der Gehalt an den übrigen Begleitelementen sein, der die ferritische Er starrung bewirkt. Die ferritische Erstarrung dieses Schweissgutes erfolgt, wenn man es in Stücke von 10 bis 20 mm Wandstärke vergiesst, nicht etwa nur nach besonders langsamer Abkühlung, bei welchem auch andere Gussorten in den genannten Wandstärken zur \ferritischen Erstarrung gebracht werden können, son- dern bei normaler Abkühlungsgeschwindigkeit, z.B. beim Vergiessen in Sandformen.
Der Schweissstab selbst braucht nicht unbedingt aus Gusseisen mit Kugelgraphit zu bestehen, in dem der Kohlenstoff in Form von Sphärolithen ausgeschie den ist, sondern er kann auch aus einem mit Magne sium behandelten Gusseisen mit einem sog. weisser- starrten Gefüge bestehen, das den zur Kugelgraphitbil dung erforderlichen Magnesiumgehalt aufweist und lediglich noch nicht der für die Kugelgraphitausschei dung erforderlichen Glühung unterworfen ist. Durch die beim Schweissen eintretenden thermischen Vor gänge wird die Ausscheidung kugeligen Graphits nach geholt.
Der erfindungsgemäss verwendete Schweissstab kann sowohl zum Reparaturschweissen als auch zum Verbindungsschweissen verwendet werden. Das Werk stück, dass mit einem derartigen Schweissstab einer Reparaturschweissung unterzogen werden kann, kann aus Gusseisen mit Kugelgraphit, aus Temperguss und aus Grauguss bestehen. Beim Verbindungsschweissen kann im allgemeinen mindestens einer der zu verbin denden Werkstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit bestehen. Das andere Teil kann ebenfalls aus Gussei- sen mit Kugelgraphit, aber auch aus Stahl, Temperguss oder Grauguss bestehen. Es ist aber auch möglich, den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schweissstab zum Verbinden von zwei Graugussteilen zu verwenden.
Der Schweissstab kann sowohl eine Schweisselektrode sein; er kann aber auch als Schweisszusatzwerkstoff beim autogenen Schweissen dienen.
Falls Teile aus Gusseisen mit Kugelgraphit ge- schweisst werden sollen, so sind die Ergebnisse dann am besten, wenn das Gusseisen die Forderungen er füllt, die an den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schweissstab gestellt sind. Er soll mit Vorteil also ebenfalls eine Zusammensetzung haben, die dem Guss- eisen die Tendenz verleiht, unter den genannten Bedin gungen ferritisch zu erstarren. Das bedeutet aber nicht, dass nur Werkstoffe in der genannten Wandstärke ver- schweisst werden können, sondern diese ist lediglich für die Kennzeichnung der Gussqualität massgebend.
Besonders günstige Zusammensetzungen für den Schweissstab und gegebenenfalls auch für das zu ver- schweissende Werkstück ergeben sich bei Siliciumge halten zwischen 2,5 und 3%, Mangangehalten unter 0,06% und Phosphorgehalten unter 0,05%.
Das erfindungsgemässe Verfahren sei an folgendem Beispiel erläutert: Beispiel Zwei Platten aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit einer Zusammensetzung von 3,9% Kohlenstoff, 2,5% Silizium, 0,03% Phosphor, 0,055% Magnesium und 0,008% Mangan wurden mit einer V-förmigen Schweissnaht autogen verschweisst. Der Schweissstab hatte die gleiche Zusammensetzung. Die Platten wur den bei einer Vorwärmtemperatur von 200 C ver- schweisst. Eine Nachglühung fand nicht statt. Die metallografische Prüfung hat ergeben, dass die Schweissnaht völlig frei von harten Gefügebestandtei len, wie Ledeburit oder Martensit war. Die ermittelten Festigkeitswerte der Schweissnaht waren 84,0 kg/mm2 Zugfestigkeit und 6,0% Dehnung. Der über die Schweissnaht ermittelte maximale Härtewert lag bei 290 kg/mm2 Brinell.
Im Biegeversuch wurde ein Bie gewinkel von 20 ermittelt. In dem Beispiel wurde nur auf 200 C vorgewärmt; bei einer höheren Vorwär- mung wird die Plastizität der Schweissverbindung noch verbessert.
Method for welding cast iron, in particular spheroidal graphite cast iron It is known to weld spheroidal graphite cast iron, both for so-called repair or build-up welding, as well as for the production of connections between pieces of cast iron with spheroidal graphite itself or of such Pieces with other ferrous materials, especially steel. Up to now, however, it has always been necessary to subject the welding point to subsequent annealing if the properties of the base material were to be achieved in the welded joint. However, this has proven to be disadvantageous in those cases in which workpieces made of spheroidal graphite cast iron are to be welded to objects which, due to their size, e.g. Bridges or ships that could not be annealed in the annealing furnace.
The present invention relates to a procedural Ren for welding cast iron, in particular of spheroidal graphite cast iron, through which these parts can be avoided. This method is characterized in that a welding rod is used which is made of cast iron containing 3 to 4% carbon, 2 to 3% silicon, less than 0.10% phosphorus and less than 0.1% manganese and either its graphite is present in spherical form or after melting and solidification is excreted in spherical form, and due to its composition, not just because of its silicon content, when pouring in wall thicknesses of 10 to 20 mm completely or predominantly solidifies ferritically.
The tendency towards ferritic solidification of the weld metal should therefore not be brought about solely by its high silicon content, which is known to promote ferritic solidification, but it should be the content of the other accompanying elements that causes ferritic solidification. The ferritic solidification of this weld metal takes place when it is cast in pieces with a wall thickness of 10 to 20 mm, not only after particularly slow cooling, in which other types of cast iron in the specified wall thicknesses can also be made to ferritic solidification, but with normal Cooling rate, e.g. when pouring in sand molds.
The welding rod itself does not necessarily have to be made of cast iron with spheroidal graphite, in which the carbon is deposited in the form of spherulites, but it can also consist of a cast iron treated with magnesium with a so-called whitened, rigid structure, which forms the spheroidal graphite It has the required magnesium content and is simply not yet subjected to the annealing required for spheroidal graphite precipitation. Due to the thermal processes occurring during welding, the precipitation of spherical graphite is made up for.
The welding rod used according to the invention can be used both for repair welding and for joint welding. The work piece that can be repaired with such a welding rod can be made of spheroidal graphite cast iron, malleable cast iron and gray cast iron. When welding joints, at least one of the workpieces to be connected can generally consist of spheroidal graphite cast iron. The other part can also be made of spheroidal graphite cast iron, but also of steel, malleable cast iron or gray cast iron. However, it is also possible to use the welding rod proposed according to the invention to connect two gray cast iron parts.
The welding rod can be a welding electrode; however, it can also serve as a welding filler material in oxy-fuel welding.
If parts made of spheroidal graphite cast iron are to be welded, then the results are best when the cast iron fulfills the requirements that are made of the welding rod proposed according to the invention. It should therefore also advantageously have a composition which gives the cast iron the tendency to solidify ferritically under the conditions mentioned. However, this does not mean that only materials with the specified wall thickness can be welded, but that this is only decisive for identifying the casting quality.
Particularly favorable compositions for the welding rod and, if necessary, also for the workpiece to be welded, result with silicon contents between 2.5 and 3%, manganese contents below 0.06% and phosphorus contents below 0.05%.
The method according to the invention is explained using the following example: Example Two plates made of spheroidal graphite cast iron with a composition of 3.9% carbon, 2.5% silicon, 0.03% phosphorus, 0.055% magnesium and 0.008% manganese were shaped weld seam is autogenously welded. The welding rod had the same composition. The plates were welded at a preheating temperature of 200 ° C. There was no afterglow. The metallographic test showed that the weld seam was completely free of hard structural components such as ledeburite or martensite. The strength values determined for the weld seam were 84.0 kg / mm2 tensile strength and 6.0% elongation. The maximum hardness value determined via the weld seam was 290 kg / mm2 Brinell.
A bending angle of 20 was determined in the bending test. In the example it was only preheated to 200 C; if the preheating is higher, the plasticity of the welded joint is even improved.