Stabelektroden für Gusseisen

1. Empfehlung geeigneter Stabelektroden für das Schweißen von Gusseisen

Oerlikon Stabelektroden:

Anmerkung: die Eigenschaften der empfohlenen Schweißzusätze müssen auf die Schweißeignung der Stähle, den daraus resultierenden Anforderungen und auf die Beanspruchung der zu fertigenden Konstruktion abgestimmt sein. Natürlich sind Einsätze anderer, artgleicher oder artähnlicher Schweißzusätze möglich. Bitte in Abstimmung mit dem technischen Support. Eine Ergänzung und eine Hilfe zur Produktauswahl entnehmen Sie bitte auch der anschließenden Kurzbeschreibung und Schweißeignung dieser Werkstoffgruppe.

2. Beschreibung

Gusseisen ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2,06 %. Der Kohlenstoff bildet unterschiedlich geformte Graphitphasen innerhalb der Legierung. Die Euronorm EN 1560 unterscheidet je nach der Graphitgeometrie drei Gusseisensorten: Gusseisen mit lamellarem Graphit (GJL), Gusseisen mit vermicularem Graphit (GJV) und Gusseisen mit Kugelgraphit, auch Sphäroguss genannt (GJS). Die Abkürzung GJS steht für G = Guss, J = Eisen (Iron), S = kugelförmig (Sphärisch)

Wegen der hervorragenden mechanischen Eigenschaften, der relativ kostengünstigen Herstellbarkeit sowie guten Bearbeitbarkeit findet Gusseisen mit Kugelgraphit breite Verwendung in der Industrie. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf Wasser- und Gasleitungen. Etwa 45 bis 50 % werden für die Herstellung von Gussteilen für die Fahrzeugindustrie verbraucht. Hier werden zahlreiche, früher aus Stahlguss oder geschmiedetem Stahl hergestellte und geschweißte Fahrzeugteile durch wesentlich wirtschaftlichere Gussteile aus GJS ersetzt.

Es werden auch große dickwandige Gussstücke bis zu Gewichten von 300 t aus GJS produziert, z. B. Turbinengehäuse, schwere Maschinenkomponenten, landwirtschaftliche Maschinenteile, Komponenten von Windkraftanlagen (Nabe, Blattadapter, Achszapfen, Maschinenträger) und Teile für den allgemeinen Maschinenbau. GJS ist der einzige Eisengusswerkstoff, welcher konstante Zuwachsraten in der Herstellung aufweist.
Vertreter dieser Gusseisenwerkstoffe können wie folgt sein:

EN-GJS-400-15 früher GGG-40; EN-GJS-500-7 früher GGG-50

Die einfachste und häufigste Gusseisen-Sorte ist Gusseisen mit Lamellengraphit (Bezeichnung nach EN 1561 „GJL“ oder früher nach DIN1691 „GGL“), in dem der Graphit in Form von dünnen, unregelmäßig geformten Lamellen vorliegt. Diese Lamellen wirken bei Zugbelastung als Kerben, daher ist die Zugfestigkeit relativ gering. Im Gegensatz zur Zugfestigkeit ist die Übertragung der Druckspannung wesentlich besser. Die Druckfestigkeit liegt etwa um den Faktor 4 höher als die Zugfestigkeit. Aufgrund der beschriebenen positiven Eigenschaften, insbesondere seiner guten Gießbarkeit, hat Gusseisen mit Lamellengraphit auch heutzutage ein breites Anwendungsgebiet. Einsatzgebiete für Gusseisen mit Lamellengraphit können wie folgt sein: Bauteile mit komplexen Geometrien, Getriebegehäuse, Kurbelgehäuse, Maschinenbetten, Schiffsdieselmotoren, Pumpen oder auch Ventile.

Vertreter dieser Gusseisenwerkstoffe können wie folgt sein:

EN-GJL-200 früher GG-20; EN-GJL-300 früher GG-30

3. Schweißeignung

Die meisten Gusseisenwerkstoffe sind bedingt schweissgeeignet, lassen sich aber durch eine angepasste Scvhweisstechnologie gut verarbeiten. Es stehen zwei Praktiken zur Verfügung:

1. Schweissen mit artgleichem Schweisszusatz
2. Schweissen mit artfremdem Schweisszusatz

Beim Schweissen mit artgleichem Schweisszusatz ergibt bei Gusseisen die weitaus besten Nahteigenschaften und das günstigste Gefüge. Es wird dann bevorzugt eingesetzt wenn eine dichte Schweissung hoher Festigkeit verlangt wird oder das Bauteil im Betrieb dauernder Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Vor Schweissbeginn muss das Bauteil auf 500°C bis 700°C vorgewärmt werden. Während des Schweissvorganges muss diese Temperatur gehalten werden und für eine langsame Abkühlgeschwindigkeit muss gesorgt werden. Diese Technologie wird in der Reparatur nur noch selten angewendet. Bevorzugt wir die Verarbeitung mit artfremden Schweisszusätzen.

Hierbei werden in der Regel Stabelektrodentypen verwendet und ohne Vorwärmung geschweisst. Bei Restfeuchte auf der Werkstoffoberfläche sollte eine Trockenwärmung erfolgen. Die Erwärmung wird weitgehend auf die Schweissstelle begrenzt (Kaltschweissen). Die Zwischenlagentemperatur sollte möglichst 50°C – 60°C nicht überschreiten. Damit die nachteiligen Wirkungen z.B. Aufhärtung, Rissgefahr möglichst gering gehalten werden können, wird bei dem bevorzugten angewendeten Lichtbogenhandschweissen ein verformungsfähiger Schweisszusatz auf Nickel- und Eisen- Nickelbasis eingesetzt. Geschweisst wird mit kleinen Kernstabdurchmessern < 4,0mm in Strichraupentechnik, max 30 mm lang. Örtliche Wärmekonzentrationen lassen sich vermeiden, indem die einzelnen Raupen gegeneinander versetzt werden. Um die durch das Schrumpfen verursachten Eigenspannungen klein zu halten, können die einzelnen Raupen vor dem Erkalten durch Hämmern leicht gestreckt werden. Elektrode In der Schweissfuge auf dem Schweissgut zünden.

Bei der Vorbereitung der zu reparierenden Teile sollten folgende Massnahmen beachtet werden:

Öl, Fett und Oxidschicht entfernen, Oberfläche auf Risse überprüfen, (Farbeindringverfahren), anschliessend Farbe entfernen, Rissende abbohren, Nahtvorbereitung dynamische Verlaufsformen wählen, runde Ausführungen, eckige Kanten vermeiden.