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주철 용접이 가능하지만 탄소 함량이 높기 때문에 문제가 있습니다. 이 탄소 함량은 종종 2-4%로 대부분의 강철의 약 10배입니다. 용접 과정에서 이 탄소는 용접 금속 및/또는 열 영향 영역으로 이동하여 취성/경도가 증가합니다. 이는 차례로 용접 후 균열로 이어질 수 있습니다.
주철은 다양한 비율의 철과 탄소로 구성되며 특정 특성을 개선하기 위해 망간, 규소, 크롬, 니켈, 구리, 몰리브덴 등과 같은 추가 요소가 있습니다. 또한 불순물보다 황, 인 함량이 훨씬 높아 크랙 없이 용접이 어렵다.
다양한 유형의 주철에는 회주철, 백색 주철, 연성(구상) 철 및 용접성이 광범위하게 변화하는 가단성 주철이 포함됩니다. 탄소강 용접에 비해 용접이 훨씬 더 어려울 수 있지만 백철을 제외한 모든 범주의 주철은 용접 가능한 것으로 간주됩니다.
그러나 상세한 야금학적 분석 없이는 이러한 다양한 유형의 주철을 구별하기 어려울 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 주철은 수세기 동안 사용되어온 오래 지속되는 내마모성 금속입니다.
주철의 효과적인 용접을 보장하기 위해 시작하기 전에 네 가지 주요 단계를 수행해야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
이러한 종류의 용접의 첫 번째 단계는 그것이 어떤 유형의 주철인지 식별하는 것입니다. 다양한 유형이 있으며 대부분은 용접하고 싶지 않을 것입니다.
주철은 연성이 좋지 않아 급속 가열 또는 냉각 시 열 응력으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다. 균열에 대한 민감성은 주철 유형/범주에 따라 다릅니다. 즉, 작업 중인 합금 유형을 이해해야 합니다.
작업 중인 다리미의 유형을 결정하는 가장 간단한 방법은 원래 사양을 확인하는 것입니다. 화학 및 금속 조직 분석은 작업 중인 주철의 범주를 식별하는 데도 도움이 될 수 있습니다.
합금의 차이점을 구별하는 몇 가지 다른 방법이 있습니다. 회주철은 파단점과 함께 회색을 나타내는 반면, 백철은 포함된 시멘타이트로 인해 파단을 따라 흰색을 나타냅니다. 그러나 예를 들어 연성 철은 더 희게 부서지지만 훨씬 더 용접 가능합니다.
회주철은 용접되는 가장 일반적인 유형의 주철이며 주조 또는 용접 경험이 없는 한 융합을 시도하는 유일한 주철이어야 합니다. 경험이 풍부한 사람이 도움을 주는 것도 좋은 방법입니다.
합금에 관계없이 모든 주물은 용접 전에 적절하게 준비되어야 합니다. 용접을 위해 주물을 준비하는 동안 모든 표면 재료를 제거하는 것이 중요합니다. 주조는 용접 부위에서 완전히 깨끗해야 합니다. 용접부에서 페인트, 그리스, 오일 및 기타 이물질을 제거하십시오. 모재의 용접부에서 갇힌 가스를 제거하기 위해 짧은 시간 동안 조심스럽게 천천히 용접부에 열을 가하는 것이 가장 좋습니다.
주철 표면의 준비 상태를 테스트하는 간단한 기술은 금속에 용접 패스를 증착하는 것입니다. 불순물이 있으면 다공성이 됩니다. 이 패스는 갈아서 제거할 수 있으며 다공성이 사라질 때까지 이 과정을 몇 번 반복합니다.
모든 주철은 스트레스를 받으면 균열이 생기기 쉽습니다. 열 제어는 균열을 방지하는 가장 중요한 요소입니다.
주철 용접에는 세 단계가 필요합니다.
열 조절의 주된 이유는 열팽창입니다. 금속이 따뜻해지면 팽창합니다. 전체 물체가 같은 속도로 가열되고 팽창할 때는 응력이 발생하지 않지만 열이 작은 열영향부(HZ)에 국한되면 응력이 생성됩니다.
국부적인 가열로 인해 제한된 팽창이 발생합니다. HZ는 주변의 더 차가운 금속에 의해 포함됩니다. 결과 응력의 정도는 HZ와 주조 본체 사이의 열 구배에 따라 다릅니다. 강철 및 기타 연성 금속에서 제한된 팽창 및 수축에 의해 생성된 응력은 신축에 의해 완화됩니다.
불행히도 주철은 연성이 상대적으로 낮기 때문에 수축 기간 동안 균열이 발생할 수 있습니다. 예열은 주물 본체와 HZ 사이의 열 구배를 감소시켜 용접으로 인한 인장 응력을 최소화합니다. 일반적으로 더 높은 온도의 용접 방법은 더 높은 온도의 예열이 필요합니다.
적절한 예열이 불가능할 때 가장 좋은 전략은 입열을 최소화하는 것입니다. 저온 용접 공정과 저융점 용접봉 또는 와이어를 선택하십시오.
냉각 속도는 용접에서 유도된 응력에 직접적인 영향을 미치는 또 다른 요소입니다. 급속 냉각은 수축을 일으켜 부서지기 쉽고 금이 가는 용접부를 만듭니다. 대조적으로 낮은 냉각은 경화 및 수축 응력을 감소시킵니다.
이론적으로 수동 금속 아크 용접, 플럭스 코어드 아크 용접, 금속 활성 가스 용접, 서브머지드 아크 용접, 텅스텐 아크 용접 등과 같은 일반적인 아크 용접 프로세스를 사용할 수 있으며 느린 가열 및 냉각을 용이하게 하는 프로세스는 일반적으로 선호됩니다.
차폐 금속 아크 용접(SMAW)이라고도 하는 이러한 유형의 용접은 일반적으로 올바른 용접봉을 사용하는 경우 주철 용접을 위한 최상의 전체 공정으로 여겨집니다. 전극의 선택은 응용 분야, 필요한 색상 일치 및 용접 후 가공의 양에 따라 달라집니다.
수동 금속 아크 용접의 두 가지 주요 전극 유형은 철 기반과 니켈 기반입니다. 철 기반 전극은 고탄소 마르텐사이트를 포함하는 용접 금속을 생성하므로 일반적으로 주조의 경미한 수리 및 색상 일치가 필요한 경우에 제한됩니다.
니켈 합금 전극이 가장 일반적으로 사용되며 더 연성이 있는 용접 금속을 제공합니다. 니켈 전극은 또한 더 낮은 강도의 용접 금속을 제공하여 예열 및 HAZ 균열을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
모든 경우에 모재 용융을 최소화하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 이렇게 하면 희석이 최소화됩니다.
MAG 용접은 일반적으로 니켈 소모품으로 수행됩니다. 80% 아르곤 ~ 20% 이산화탄소 가스 혼합은 대부분의 응용 분야에서 작동합니다. 브레이징 와이어를 사용할 수 있지만 일반적으로 브레이징 금속은 주물보다 훨씬 약하므로 권장하지 않습니다.
TIG 용접은 주철에 깨끗한 용접을 제공할 수 있지만 일반적으로 매우 국부적인 가열 특성으로 인해 선호되지 않습니다. 모든 TIG 용접과 마찬가지로 완성된 용접의 품질은 용접공의 기술에 크게 좌우됩니다.
옥시아세틸렌 용접도 전극을 사용하지만 전류에 의해 생성되는 아크 대신 옥시아세틸렌 토치가 용접에 필요한 에너지를 제공합니다. 주철 전극과 구리-아연 전극은 모두 주철의 산소-아세틸렌 용접에 적합합니다.
아세틸렌 용접 중 주철을 산화시키지 않도록 주의해야 합니다. 이는 실리콘 손실 및 용접에서 백철 형성의 원인이 되기 때문입니다. 온도 구배를 최소화하려면 용접봉을 화염에 직접 녹이기보다는 용융된 용접 풀에서 녹여야 합니다.
브레이즈 용접은 모재 자체에 미치는 영향을 최소화하기 때문에 주철 부품을 접합하는 일반적인 방법입니다. 용접봉은 주철 표면에 접착되는 필러를 제공합니다. 필러는 주철에 비해 녹는점이 낮기 때문에 필러는 주철과 희석되지 않고 표면에 달라붙습니다.
접합은 모재의 표면을 적시는 필러의 품질에 의존하기 때문에 이 용접 기술에서는 표면의 청결도가 매우 중요합니다. Machine Design에 따르면 납땜 중 산화물 형성을 방지하기 위해 플럭스를 사용하는 것이 일반적입니다.
접합할 금속 부품 위로 필러가 흐르도록 하는 젖음성을 촉진하는 액체입니다. 또한 산화물 부분을 청소하여 필러가 금속 부분에 더 단단히 결합되도록 합니다. 또한 플럭스는 금속 표면을 청소하기 위해 용접에 사용됩니다.
주물의 크기 또는 기타 상황에 따라 예열 없이 수리해야 할 수 있습니다. 이 경우 부품은 차갑게 유지하되 차갑게 유지해서는 안 됩니다.
주조 온도를 화씨 100도까지 올리는 것이 도움이 됩니다. 부품이 엔진에 있는 경우 몇 분 동안 작동하여 이 온도를 얻을 수 있습니다. 주물을 맨손으로 놓을 수 없을 정도로 뜨겁게 가열하지 마십시오.
약 1인치 길이로 짧게 용접합니다. 이 기술에서는 용접 후 피닝이 중요합니다. 용접과 주물을 식히십시오. 물이나 압축 공기로 냉각 속도를 가속하지 마십시오.
이전 용접이 냉각되는 동안 주조의 다른 영역에서 용접이 가능할 수 있습니다. 모든 크레이터는 채워져야 합니다. 가능한 한 비드를 같은 방향으로 증착해야 하며 평행한 비드의 끝이 서로 일직선이 되지 않도록 하는 것이 좋습니다.
위에서 언급했듯이 용접봉의 선택은 주철 용접에 중요하지만 대부분의 전문가는 니켈봉 사용을 권장합니다.
이 전극은 다른 옵션보다 비싸지만 최상의 결과를 제공합니다. 99% 니켈 봉은 기계로 가공할 수 있는 용접을 생성하고 인 함량이 낮거나 중간인 주물에 가장 적합합니다. 이 순수 니켈 로드는 부드럽고 가단성 있는 용접 침전물을 생성합니다.
99% 로드보다 저렴하며 기계가공이 가능하며 두꺼운 부분 수리에 자주 사용됩니다. 낮은 계수 팽창은 이것이 99% 막대보다 더 적은 융합 라인 균열을 생성한다는 것을 의미합니다. 이 페로니켈 로드는 주철을 강철로 용접하는 데 이상적입니다.
강철 막대와 같이 덜 비싼 옵션을 사용할 수 있지만 니켈 막대만큼 효과적이지는 않습니다.
강철 막대는 세 가지 중 가장 저렴한 옵션을 제공하며 경미한 수리 및 충전에 가장 적합합니다. 강철 전극은 마무리를 위해 추가 연삭이 필요하고 기계로 가공할 수 없는 단단한 용접을 생성합니다. 그러나 이러한 단점에도 불구하고 강철 막대는 색상 일치를 제공하고 니켈 막대보다 완전히 깨끗하지 않은 주물을 더 잘 견딜 수 있습니다.
산소 아세틸렌 납땜을 하거나 TIG 용접기로 봉을 사용할 수 있습니다. 균열 및 주철 특성의 변화를 일으키지 않으면서 접합이 필요한 두 부품 사이 또는 균열에 거점을 제공하는 좋은 방법입니다.
대부분의 용접과 마찬가지로 표면이 깨끗할수록 용접이 더 잘됩니다. 때때로 용접하는 재료는 주조 전체에 일생의 가치가 있는 흄이나 기름을 함유하고 있으며 이는 용접에 문제를 일으킬 수 있습니다. 주철을 용접할 때 주의해야 할 사항이 있습니다.
오염된 주철용으로 설계된 MG-289 주철 용접 합금 봉과 같은 용접 소모품을 사용하는 것이 용접이 충분한지 확인하는 가장 좋은 방법입니다.
피닝은 균열을 방지하기 위해 볼펜 망치로 냉각될 때 부드러운 용접을 두드리는 과정입니다. 이는 용접이 변형될 수 있는 경우에만 주의해서 수행해야 하지만 항상 필요한 것은 아닙니다. 균열의 주요 원인은 구성요소의 불규칙하거나 급속한 가열 또는 냉각이기 때문입니다. 프로젝트를 예열하고 천천히 냉각하는 것이 가장 중요합니다.
뜨겁게 또는 차갑게 용접해야 하는지에 대한 몇 가지 의견이 있습니다. 예열이 좋은 선택이라는 데 모두 동의하지만 최소한의 열로 용접하는 것도 충분하다고 제안하는 사람들이 있습니다.
주철을 용접하는 방법을 결정할 때 이러한 접근 방식 중 하나를 선택하는 것이 필요합니다. 왜냐하면 대부분의 금속과 달리 주철은 부서지기 쉽고 굽힘이나 팽창 및 수축을 통해 변형되는 능력이 매우 작기 때문입니다. 열은 항상 금속에 변형의 영향을 미치며, 금속의 한 부분이 다른 부분보다 빨리 가열되거나 냉각되면 주철이나 용접부에 응력과 균열이 발생합니다.
예열은 용접부의 주변 영역을 용접 온도에 더 가깝게 하여 전체 구성요소가 균일하게 변화하도록 하여 이러한 영향을 최소화합니다. 주철은 화씨 1400도 이상에서 특성이 변하므로 부품에 과도한 열을 가하지 않는 것이 중요합니다.
예열하지 않고 최소한의 열을 사용하여 서늘한 방식으로 주철을 용접하는 것은 전체 온도를 낮추어 이를 돕는 것으로 생각됩니다. 이것은 눈에 띄는 균열을 생성하지 않는 데 도움이 될 수 있으며 예열 없이 열간 용접보다 더 강한 용접이 될 것입니다. 그러나 내부 응력이 여전히 발생하여 구성 요소의 수명이 다한 후에 나타날 수 있으며 용접 전에 적절히 예열하는 것보다 전체적으로 약한 용접을 생성합니다.
정기적으로 주철 제품을 수리하거나 제조하는 숙련된 주철 용접공은 항상 예열만 합니다. 이것은 용접이 시각적으로 덜 갈라질 뿐만 아니라 내부적으로 강하도록 하는 가장 좋은 방법입니다.
제조공정
용접이 처음이라면 검은색 철관을 용접할 수 있는지 궁금할 것입니다. 이 파이프가 처음에 무엇인지 궁금해 할 수도 있습니다. 이 기사에서는 검은색 튜브가 무엇인지 간략하게 정의하고 이러한 종류의 파이프를 용접할 수 있는지 여부에 대해 논의합니다. 블랙 파이프란 무엇입니까? 흥미롭게도 검은색 파이프는 일반 철 파이프이지만 검은색입니다. 검은 색은 제조 과정에서 금속 표면에 형성되는 산화철의 결과입니다. 일반적으로 이러한 파이프는 주거용 응용 분야에서 프로판 가스와 천연 가스를 운반하는 데 사용됩니다. 이 파이프는 이음매 없이 제작되
구리 용접 방법 구리 용접은 어렵지 않습니다. 이 유형의 용접에 필요한 열은 비슷한 두께의 강철에 필요한 열의 약 두 배입니다. 구리는 열전도율이 높습니다. 이 열 손실을 상쇄하기 위해 강철에 필요한 것보다 한 두 크기 큰 팁을 권장합니다. 두꺼운 두께의 큰 부분을 용접할 때는 추가 가열이 권장됩니다. 이 과정은 덜 다공성인 용접을 생성합니다. 구리는 화염에 의해 형성되는 산화물에 의해 용융 금속이 보호되기 때문에 약간 산화되는 화염으로 용접될 수 있습니다. 용융 금속을 보호하기 위해 플럭스를 사용하는 경우 화염은 중성이어야