MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2008
JIŘÍ MRÁZEK
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Svařování součástí ze šedé litiny Bakalářská práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc.
Vypracoval: Jiří Mrázek
Brno 2008
2
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Svařování součástí ze šedé litiny vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. podpis studenta……………………….
3
Poděkování Děkuji svému vedoucímu bakalářské práce Doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi, CSc. za příkladné vedení. Dále bych chtěl poděkovat Doc. Ing. Tomášovi Kopřivovi, CSc. za čas který mi věnoval při konzultacích, za jeho věcné připomínky a náměty. Děkuji i slečně Lence Gelbové za jazykovou korekturu.
4
Abstrakt:
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou svařování součástí ze šedé litiny. V úvodní části se zabývám obecně rozdělením litin a fyzikálně-metalurgickými vlastnostmi šedé litiny včetně vlivu těchto vlastností na svařitelnost.
V další části
uvádím jednotlivé metody svařování šedé litiny a jejich použitelnost v technické praxi. Třetí část mé práce se zabývá vhodnými přídavnými materiály pro svařování šedě litiny. Tyto podklady byly čerpány z firemních materiálů firmy ESAB. Závěrečná část práce se zabývá hodnocením kvality svarů a jejich analýzou na základě metalografického vyhodnocení.
Klíčová slova:
Šedá litina, problematika svařování, tavné svařování, přídavné materiály, metalografie spojů.
Abstract
This Baccalauréate work is employ with problems of welding Grey cast iron pieces. In the Introductionary part am I interested in about generally of Cast iron fission and Physical-Metallurqical charaktetristics of Grey cast iron, including influence of this characteristics on weldability. I show in another piece of thesis single types of Grey cast iron welding and using this metod in technical practice. Third piece of my work is interrested about acceptable additional materials for Grey cast iron welding. This details were taken from materials of ESAB company. Closing part of this thesis is concerned with clasification of qualities weld and his analysis on the ground of metallographic evaluation.
Key words:
Grey cast iron, problematic of Welding, Fusion welding, additional materials, metallographic of join.
5
Obsah 1. ÚVOD ........................................................................................................................... 8 2. LITINY ......................................................................................................................... 8 2.1 Bílá litina................................................................................................................. 9 2.2 Grafitické litiny....................................................................................................... 9 2.2.1 Litina s lupínkovým grafitem ČSN EN 1561 ................................................ 11 2.2.2 Litina s kuličkovým grafitem ČSN EN 1563................................................. 14 2.2.3 Litina s vermikularním grafitem .................................................................... 16 2.3 Litina s vločkovým grafitem- temperovaná litina ČSN EN 1562......................... 18 2.3.1 Temperovaná litina s bílým lomem ............................................................... 19 2.3.2 Temperovaná litina s černým lomem............................................................. 20 3. METODY SVAŘOVÁNÍ SOUČÁSTÍ ZE ŠEDÉ LITINY ....................................... 22 3.1 Svařitelnost ........................................................................................................... 22 3.2 Při svařování litin se používají tyto technologie tavného svařování..................... 22 3.3 Svařování slévárenské........................................................................................... 25 3.4 Svařování plamenem............................................................................................. 25 3.5 Obloukové svařování ............................................................................................ 26 3.6 Svařování šedé litiny elektrickým obloukem za studena, případně za předehřevu max. 60°C ................................................................................................................... 26 3.7 Svařovaní litiny za předehřevu 400 až 450 °C ..................................................... 27 3.8 Svařování šedé litiny plamenem, resp. elektrickým obloukem obalenou elektrodou za předehřátí na teplotu 600 až 650 °C ..................................................... 27 3.9 Novější poznatky o svařování šedé litiny za studena............................................ 28 3.10 Obloukové svařovaní netavící se elektrodou- WIG............................................ 30 3.11 Plazmové svařování ............................................................................................ 31 4. PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY........................................................................................ 33 4.1 Ruční obloukové svařovaní................................................................................... 33 5. METALOGRAFICKÉ HODNOCENÍ KVALITY SVARU...................................... 38 5.1 Vady a kontrola svarových spojů.......................................................................... 38 5.2 Vady svarových spojů ČSN EN 1560................................................................... 38 5.3 Charakteristika základních zkoušených materiálů................................................ 38 5.4 Struktura svarových spojů..................................................................................... 39 5.5 Výsledky měření tvrdosti v teplem ovlivněných pásmech ................................... 42 5.6. Závěr z metalografického hodnocení kvality sváru ............................................. 43 6. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 44 7. LITERATURA ........................................................................................................... 46
6
Seznam obrázků Obr. 2.1. Rozdělení litin [3] .............................................................................................. 8 Obr .2.2. Struktura nelegované bílé litiny [4] ................................................................... 9 Obr. 2.3. Rozdělení grafitických litin [8].......................................................................... 9 Obr. 2.4. Základní tvary grafitu v grafitických litinách [8] ............................................ 10 Obr. 2.5. Steadit v litině s lupínkovým grafitem [4]....................................................... 11 Obr. 2.6. Struktury litin s lupínkovým grafitem [8]........................................................ 12 Obr. 2.9. Mikrostruktura temperované litiny s bílým lomem [8] ................................... 20 Obr. 2.10. Mikrostruktura temperované litiny s černým lomem [8]............................... 21 Obr. 3.1. Úhel skosení spojů [1] ..................................................................................... 23 Obr. 3.2. Teplotní režim při svařování [2] ...................................................................... 23 Obr. 3.3. Schéma a princip metody WIG [2].................................................................. 30 Obr. 3.4 Princip plazmového hořáku a schéma zapojení [2] .......................................... 31 Obr. 5.1. Tvary svarů a polohy linií měření tvrdosti u svarů zhotovených elektrodou OK 68.82 (linie 1 1mm a linie 2 2mm od kraje svaru vyznačeného +) [5] ........................... 39 Obr. 5.2. Teplem ovlivněná oblast na straně litiny [5] ................................................... 40 Obr. 5.3. Mikrostruktura ovlivněného pásma u svaru [5]............................................... 41 Obr. 5.4. Mikrostruktura ovlivněného pásma po tepelném zpracovaní [5] .................... 41 Obr. 5.5. Vyhodnocení výsledků měření tvrdosti v linii 1 u vzorku svaru [5] ............... 42 Obr. 5.6. Vyhodnocení výsledků měření tvrdosti v linii 1 u vzorku svaru (předehřev .. 43 na 150°C) [5] .................................................................................................................. 43
7
1. ÚVOD I když se technologie svařování litin už velmi zdokonalila, velmi málo se využívá jako výrobní technologie. Se svařováním litiny se setkáváme obvykle s opravami vad odlitků nebo při opravách poškozených dílů. Zřídka má svar u litin konstrukční charakter s ohledem na jejich obtížnou svařitelnost. Svařitelnost litin se v praxi podmiňuje kontrolovaným a předem ověřeným postupem svařovaní. K základním problémům při svařovaní patří špatné plastické vlastnosti litin a nepříznivé změny struktury v teplem ovlivněném pásmu.
2. LITINY Slitiny železa s uhlíkem, mající vyšší obsah uhlíku než je jeho maximální rozpustnost v austenitu, většinou nazýváme surovými železy a litinami (výjimku tvoří ledeburické oceli). Litiny se vyrábějí přetavováním vhodných surových želez a kovového odpadu ve slévárenských pecích – nejčastěji v kuplovnách. Určujícími charakteristikami litin jsou mechanické a technologické vlastnosti, které závisejí jak na chemickém složení, tak na struktuře. Ve srovnání s ocelemi obsahují litiny více uhlíku a současně více doprovodných prvků.
Základní rozdělení litin je určeno způsobem krystalizace. Podle metastabilní soustavy železo-grafit litiny grafitické, tj. šedé a tvárné a podle metastabilní soustavy železokarbid železa krystalizují litiny bílé.
[3]
Obr. 2.1. Rozdělení litin [3]
8
2.1 Bílá litina Bílá litina odpovídá svou strukturou metastabilní rovnováze soustavy Fe-Fe3C, tj. ve stavu po odlití je tvořena směsí eutektického a sekundárního (případně i primárního) cementitu a perlitu. Vznik této strukturní směsi je podporován zvýšenými obsahy karbidotvorných prvků v litině (Mn, Cr) a vyšší rychlostí tuhnutí. Tvrdost bílé litiny ovlivňuje zejména obsah cementitu ve struktuře a pohybuje se mezi 350 až 500 HB. Jejich tvrdost lze dále zvyšovat martenzitickým kalením. Vyrábějí se z ní tvarově jednoduché odlitky s vysokou odolností proti opotřebení (lopatky pískometů, metacích tryskačů). Nelegovaná bílá litina je výchozím produktem ve výrobě temperované litiny. Strukturou nelegované bíle litiny o podeutektickém složení ukazuje obr. 2.2.
Obr .2.2. Struktura nelegované bílé litiny [4]
2.2 Grafitické litiny
Obr. 2.3. Rozdělení grafitických litin [8] 9
[4]
Struktura grafitických litin je tvořena grafitem a základní kovovou hmotou (matricí). Na vlastnosti litin má rozhodující vliv tvar, velikost, obsah a způsob rozložení grafitu a druh matrice (perlit, ferit, cementit, případně další produkty transformace austenitu) a fosfidické eutektikum - steadit. Základní tvary grafitu v grafitických litinách dle normy ČSN EN 1560 jsou lupínkový, kuličkový, temperovaný uhlík (grafit ve tvaru vloček) a vermikulární (červíkový), povoučkový, nedokonale zrnitý a zrnitý.
lupínkový grafit
povoučkový grafit
vločkový grafit
nedokonale zrnitý grafit
vermikularní grafit
zrnitý grafit
Obr. 2.4. Základní tvary grafitu v grafitických litinách [8] Grafitové částice oslabují strukturu a porušují kontinuitu základní kovové hmoty. Při namáhaní odlitku dochází ke vzniku místních koncentrací napětí v oblasti grafitu, jehož hodnoty mohou podle daného tvaru 10 až 20x převýšit jmenovitá napětí. Nejsilnější vroubkový účinek má ve struktuře vyloučení grafitu ve tvaru hrubých lupínků. Příznivější vrubový účinek má ve struktuře vyloučení grafitu ve tvaru hrubých lupínků. Příznivější tvary z hlediska porušovaní celistvosti matrice litin jsou kuličky nebo vločky grafitu v temperovaných litinách. 10
Výslednou strukturu matrice litin po odlití tvoří perlit, ferit nebo jejich směs a další strukturní složky (steadit, vměstky). Perlit je nejčastěji lamelární a s jeho přibývajícím množstvím se zvyšuje tvrdost, pevnost, odolnost proti opotřebení, avšak klesá houževnatost a plasticita. Naopak vyšší podíl feritu ve struktuře zejména litin s kuličkovým grafitem vedou ke zvýšení tažnosti a houževnatosti, avšak z důvodu přítomnosti grafitu a vyššího obsahu křemíku (substitučně rozpuštěného ve feritu) se nedosahuje hodnot tažnosti obvyklých u nízkouhlíkových ocelí. Eutektický cementit je ve struktuře grafitických litin nežádoucí fází, protože zvyšuje tvrdost a křehkost a zhoršuje obrobitelnost. Fosfor tvoří binární (Fe- Fe3P) nebo ternární fosfidická eutektika (Fe- Fe3C- Fe3P) nazývaná steadit.
Obr. 2.5. Steadit v litině s lupínkovým grafitem [4]
Tato nízkotavitelná fáze tuhne při krystalizaci naposled a vyskytuje se na hranicích eutektických buněk.
[4]
2.2.1 Litina s lupínkovým grafitem ČSN EN 1561 Dle normy je tato litina definována jako slitina železa a uhlíku na odlitky, v níž je volný uhlík přítomen jako grafit převážně ve tvaru lamelárních částic - lupínků.
11
a) Litina s lupínkovým grafitem s matricí perlitickou
b) Litina s lupínkovým grafitem s matricí feriticko-perlitickou
c) Litina s lupínkovým grafitem s matricí feritickou Obr. 2.6. Struktury litin s lupínkovým grafitem [8] Je to poměrně levný konstrukční materiál s dobrými slévárenskými vlastnostmi. Protože lupínky grafitu vytvářejí v základní kovové hmotě litiny velké množství vrubů, snižují mechanické vlastnosti. Deformační charakteristiky jsou minimální, tažnost těchto litin je menší než 1%.
12
Litiny s lupínkovým grafitem jsou v převážné míře podeutektické slitiny o základním chemickém složení: 2,8 až 3,6% C, 1,7 až 2,4% Si, 0,5 až 0,5% P, max. 0,15% S a s evnt. přítomností dalších legujících prvků (Cr, Cu, Mo, Ni, Sn aj). Křemík je nejdůležitější grafitotvorná přísada v litině, která podporuje rozpad eutektického i eutektoidního cementitu a snižuje koncentraci uhlíku v eutektiku. To znamená, že původně podeutekticjká litina v soustavě Fe- C bude se vzůrstajicí přísadou křemíku tuhnout jako eutektická či nadeutektická. Spodní hranice obsahu křemíku je určena požadavkem, aby se při eutektické krystalizaci nevytvořil ledeburit, horní hranice závisí na požadované matrice, tj. mechanických vlastnostech. Čím vyšší je obsah křemíku v litině, tím se zvyšuje podíl grafitu v matrici (vzniká hrubší lupínkový grafit), vzrůstá podíl feritu ve struktuře a klesá množství perlitu. V důsledku těchto strukturních změn klesá pevnost v tlaku i ohybu. Obsah křemíku závisí rovněž na ochlazovací rychlosti (tloušťce stěny) odlitku. Při velké ochlazovací rychlosti (tj. malé tloušťce stěny) je nutno zvýšit obsah křemíku, neboť jeho grafitizačním účinkem se kompenzuje vliv karbidových prvků v litině (Mn, popř. S). Mangan je v litině částečně vázán na síru jako komplexní sulfid (Fe, Mn) S a přebytek se rozpouští v matrici, kde se stabilizuje cementit. Maximální obsah manganu, k vázání síry a k zabránění jejího odmíšení po hranicích eutektických buněk, lze určit ze vztahu:
%Mnmin = 1,7%S + 0,45 Větší stabilitu perlitu v základní kovové hmotě je možno očekávat až při obsahu manganu nad jedno procento. Síra (volná, nevázaná) je prvkem, který v litině stabilizuje cementit. Proto musí být vázán na mangan a železo a její obsah se musí udržovat co nejnižší. Fosfor při obsahu nad 0,3% tvoří binární nebo ternální eutektika - steadit. Jeho výskyt ve struktuře litiny zvyšuje jejich tvrdost, křehkost a odolnost proti opotřebení. Podle požadovaných vlastností běžných litin se obsah fosforu pohybuje mezi 0,2 až 0,5%. Fosfor příznivě ovlivňuje tekutost a zabíhavost litiny, a proto se u uměleckých litin jeho množství zvyšuje nad 1%. Jako legující prvky pro dosažení zcela perlitické struktury (příp. i se zjemněním lamel perlitu) přichází v úvahu měď, resp. kombinace mědi a chrómu, molybdenu a chrómu, chrómu a niklu nebo molybdenu a mědi. Silný účinek na vzniku a stabilitu perlitu má také cín. Vysoce jakostní strojní součásti s vysokou pevností v tahu a tvrdostí a 13
současně s dobrou obrobitelností se odlévají převážně z perlitické litiny s lupínkovým grafitem a s malými přísadami těchto legujících prvků. Podle normy ČSN EN 1561 není normována metoda výroby, její chemické složení litin ani struktura. To je ponecháno na volbě výrobce. Rozhodujícími charakteristickými vlastnostmi, které určují jakost těchto litin, je pevnost v tahu nebo tvrdost podle Brinella odstupňovaná v normě podle tloušťky stěny odlitku.
[4]
2.2.2 Litina s kuličkovým grafitem ČSN EN 1563 Litina s kuličkovým grafitem je slitina železa a uhlíku a dalších prvků, v níž je uhlík přítomen převážně ve tvaru částic kuličkového grafitu.
a) Litina s kuličkovým grafitem s matricí perlitickou
b) Litina s kuličkovým grafitem s matricí feriticko-perlitickou, s min.množstvím feritu
14
c) Litina s kuličkovým grafitem s matricí feritickou
Obr. 2.7. Struktury litin s kuličkovým grafitem [8]
Tato litina má, ve srovnání s litinou s lupínkovým grafitem, výrazně lepší mechanické vlastnosti, a to je podstatně vyšší pevnost, ale především vysokou tažnost a houževnatost. Chemické složení litin s kuličkovým grafitem odpovídá většinou v těchto mezích: 3,2 až 4,0%C, 1,8 až 3,0%Si, 0,2 až 0,8 Mn, max. 0,1%P, max. 0,05%S, 0,04 až 0,08 Mg. Ve srovnání s litinou s lupínkovým grafitem jsou obsahy uhlíku a křemíku vyšší. Litina s kuličkovým grafitem se vyrábí modifikací taveniny čistým hořčíkem a autoklávu nebo předslitinami na bázi Ni-Mg, Cu-Mg, Fe-Si-Mg nebo Cu-Mg-Ce v pánvi nebo přímo ve formě. Tvoření kuličkového grafitu je možné jen v taveninách, které mají velmi nízký obsah síry a na závěr se musí ještě odsířit přidáním hořčíku. Po této modifikaci následuje grafitizační očkovaní ferosiliciemi, které má eliminovat stabilizační účinek hořčíku a zabránit vzniku cementitu. Na průběh krystalizace litin s kuličkovým grafitem má výrazný vliv rychlost chladnutí. Při rychlém tuhnutí jsou kuličky grafitu malé. Široký interval tuhnutí podporuje vznik odmíšení. Pásma austenitické obálky kolem grafitových zrn, která se vytvoří jako první, jsou obohacena křemíkem, zatímco oblast se zbylou taveninou mezi eutektickými buňkami, které tuhnou jako poslední, jsou o křemík ochuzeny. V těchto místech se hromadí síra, mangan a jiné doprovodné, zejména karbidové prvky. Tím se vytvoří podmínky pro deformaci tvaru grafitu nebo pro tvorbu ledeburitu. V závislosti na požadované výsledné struktuře a tloušťce stěny odlitku se mění i množství základních přísad křemíku a manganu. Litina s feritickou matricí se vyznačuje relativně
vysokými
deformačními
charakteristikami,
houževnatostí
a
dobrou
obrobitelností, přičemž pevnost v tahu je nižší. Feritické struktury se dociluje zvýšeným
15
obsahem křemíku, současně však musí být obsah manganu velmi nízký. Protože však vyšší obsah křemíku a fosforu nepříznivě ovlivňuje tažnost, je výhodné při vyšších požadavcích na houževnatost volit nižší obsah obou přísad. Obsah křemíku nelze vždy stanovit tak, aby měly odlitky již v litém stavu zcela feritickou strukturu. Pro zajištění plně feritické struktury s optimální tažností a hlavně s optimální tažností a hlavně s maximální rázovou a vrubovou houževnatostí se často nelze vyhnout, zvláště u odlitků s malou tloušťkou stěny, tepelnému zpracovaní - feritizačnímu žíhaní. Vyšších pevností se dosahuje u litin s perlitickou matricí. Přísady manganu vyšší jak 0,4% a zejména mědi podporují tvorbu perlitu. Legovaní mědí je pro tvoření perlitu podstatně výhodnější než např. zvyšovaní obsahu manganu, neboť nehrozí nebezpečí vzniku ledeburitu. Litina s kuličkovým grafitem je vysoce jakostní materiál, který v sobě spojuje přednosti oceli na odlitky s přednostmi litiny s lupínkovým grafitem. Hodnoty meze kluzu a tažnosti spojené s vysokou pevností v tahu jsou srovnatelné s ocelí. Zachovává si ve značné míře mnohé vlastnosti litiny s lupínkovým grafitem - většinou schopnost útlumu, menší vroubkovou citlivost, lepší slévatelnost, třecí vlastnosti a mimořádně dobrou obrobitelnost. Předností těchto litin je rovněž vyšší hodnota modulu pružnosti E, která se pohybuje mezi 160 000 až 180 000 MPa. V porovnání s litinou lupínkovým grafitem jsou pevnostní charakteristiky u litin s kuličkovým grafitem méně závislá na tloušťce odlitku.
[4]
2.2.3 Litina s vermikularním grafitem Litina s vermikularním grafitem má červíkovitou podobu grafitu a není dosud evropskou normou normalizována. Svým tvarem grafitu zaujímá místo mezi litinou s lupínkovým a kuličkovým grafitem
a) Litina s vermikulárním grafitem s matricí perlitickou 16
b) Litina s vermikulárním grafitem s matricí feriticko-perlitickou
c) Litina s vermikulárním grafitem s matricí feritickou
Obr. 2.8. Mikrostruktura litiny s červíkovitým (vermikulárním) grafitem [8]
Červíkovitý grafit se může nechtěně vyskytnout při výrobě litiny s kuličkovým grafitem, když není modifikace hořčíkem dostatečně účinná, např. z důvodu malého množství modifikatoru nebo při dlouhém odstátí taveniny před odlitím, kdy odezní účinek modifikátoru. Litina s vermikularním grafitem je v současnosti cíleně vyráběným materiálem a její výroba je patentově chráněná. Tavenina se zpracuje buď modifikační přísadou vyvolávající vznik kuličkového grafitu pouze v takovém množství, které není dostatečné pro úplné vytvoření kuličkového grafitu, nebo se do litiny přidává během modifikace hořčíkem prvek, který braní vzniku kuličkového grafitu, např. titan. Nejjednodušší metoda je přidání kovů vzácných zemin, jejichž množství se musí stanovit dle obsahu síry a kyslíku v litině. Litina má menší sklon k tvorbě staženin než litina s kuličkovým grafitem, a proto se používá podobného postupu odlévání jako u litin lupínkovým grafitem. Může se tavit z levné vsázky i s ocelovým odpadem. 17
Litina s vermikularním grafitem má lepší pevnostní a mírně vyšší tepelnou vodivost v porovnání s litinami s lupínkovým grafitem. U litin s kuličkovým grafitem se dosahuje sice ještě vyšších pevností, ale v porovnání s litinami s vermikularním grafitem mají podstatně nižší tepelnou vodivost. Proto jsou litiny s červíkovým tvarem grafitu vhodné pro tepelně namáhané odlitky, především odlitky vystavené změnám teploty, jako jsou ocelárenské kokily, bloky válců, hlavy válců a části brzd vozidel. Díky červíkovitému tvaru grafitu nezávisí její vlastnosti tolik na obsahu ostatních přísad, jako na formě feritu a perlitu v základní kovové hmotě a na množství grafitu kuličkového tvaru. Cílem je, aby podíl červíkovitého grafitu v základní struktuře byl minimálně 80 až 90% a zbytek tvořil kuličkový grafit.
[4]
2.3 Litina s vločkovým grafitem- temperovaná litina ČSN EN 1562 Litina s vločkovým grafitem je slitina železa s uhlíkem, která má takový obsah uhlíku a křemíku, že ztuhne podle metastabilní soustavy jako litina bílá, tj. bez grafitu. Veškerý obsah uhlíku je ve vázané formě jako karbid železa Fe3C. Své skutečné charakteristické vlastnosti (dobrou houževnatost a obrobitelnost) získává následným tepelným zpracováním, které se nazývá temperování. Odlitek z temperované litiny má ve stavu po odlití světle lesknoucí se lom, je tvrdý, křehký a prakticky neobrobitelný. Teprve tepelné zpracování vede k vyloučení temperovaného uhlíku ve tvaru vloček. Ve srovnání s lupínkovým grafitem má temperovaný grafit kompaktnější tvar a v základní kovové hmotě menší vrubový účinek. Proto se stejně jako litina s kuličkovým grafitem používá převážně pro konstrukční součásti, které jsou vystaveny dynamickému namáhání a musí odolávat velkým
silám.
Pro
její
zvláštní
vlastnosti
(houževnatost,
tlakovou
těsnost,
žáruvzdornost, otěruvzdornost aj.) je preferovaným materiálem v elektroprůmyslu, ve stavbě potrubních sítí, v automobilovém průmyslu, ve stavebnictví aj. Temperování je tepelné zpracování, které spočívá v grafitizačním žíhání pro rozložení eutektických karbidů v ledeburitu na volný temperovaný grafit. Rozlišují se v podstatě dva postupy, a to temperovaní v oduhličujícím a neoduhličujícím prostředí, kterými vznikají určité rozdíly ve výsledné struktuře. Temperovaná litina žíhaná oduhličujícím postupem má přinejmenším v povrchových vrstvách odlitku světlou bílou strukturu lomu a označuje se často jako temperovaná litina s bílým lomem. U neoduhličujícího 18
postupu žíháním litiny je lomová plocha tmavá, a proto se této litině říká temperovaná litina s černým lomem. Oba druhy litin se liší hlavně svým chemickým složením, které je přizpůsobeno příslušnému postupu temperovacího žíhání. Je charakterizováno v první řadě rozdílnými obsahy uhlíku a křemíku: Temperovaná litina s bílým lomem má následující orientační složení: 3,0 až 3,4%C, 0,8 až 0,4%Si, 0,40 až 0,60%Mn, max. 0,1%P, 0,12 až 0,25%S. Temperovaná litina s černým lomem, kde jsou orientační obsahy základních prvků v rozmezí: 2,3 až 2,6%C, 1,2 až 1,5%Si, 0,40 až 0,50%Mn, max. 0,1%P, 0,10 až 0,15%S. Obsah uhlíku a křemíku musí být zájemně zvolen tak, aby i největší tloušťky stěny odlitku měly po ztuhnutí strukturu bílé litiny bez grafitu. Proto se volí nízký stupeň eutektičnosti Sc.
[4]
2.3.1 Temperovaná litina s bílým lomem U temperované litiny s bílým lomem probíhá temperovací proces v peci s oduhličující automaticky řízenou oxidační atmosférou. Ta se skládá ze směsí plynu oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, vodíku a vodních par. Tato atmosféra se průběžně regeneruje vháněním vzduchu a vodní páry. Působí oxidačně a odebírá odlitkům počínaje okrajovým pásmem uhlík, který oxiduje, aniž by na povrchu odlitku vznikaly okuje.
19
Obr. 2.9. Mikrostruktura temperované litiny s bílým lomem [8] Teplota žíhání při temperování litiny je asi 1050°C. Přitom probíhá proces grafitizace, tzn. rozpad ledeburických karbidů na austenit a temperovaný grafit a oduhličování povrchu odlitku. K této přeměně dochází bezprostředně na povrchu odlitku a ze žíhaného materiálu se přitom odebírá uhlík. Oduhličováním povrchu se sníží koncentrace uhlíku v austenitu povrchové vrstvy a poruší se rovnováha na rozhraní austenitu - cementitu. Aby se rovnováha obnovila, musí se určitá část cementitu v austenitu rozpustit. Mezi povrchem a středem odlitku se vytvoří koncentrační spád. K jeho vyrovnání musí difundovat další uhlík zevnitř odlitku na jejich povrch, kde se mění v plyn. V silnějších průřezech může současně probíhat grafitizace ledeburického cementitu.
Tímto
způsobem
vznikají
pásma
struktur
charakteristickým
pro
temperovanou litinu s bílým lomem. U tenkostěnných odlitků s tloušťkou stěny do 8 mm leze dosáhnout dlouhodobým žíháním čistě feritickou strukturu v celém průřezu. Odlitky s větší tloušťkou stěny mají povrchovou vrstvu feritickou, dále od povrchu se vyskytuje perlit a jádro odlitku je perlitické s temperovaným grafitem. Hloubka oduhličení a výsledná struktura závisejí mj. na teplotě a délce žíhaní. U svařitelné litiny s bílým lomem se postupuje stejným způsobem, ale prodlužuje se doba výdrže na teplotě žíhání z důvodu co nejhlubšího oduhličení.
[4]
2.3.2 Temperovaná litina s černým lomem Temperovaná litina s černým lomem se podrobuje tepelnému zpracování, při kterém je veškerý uhlík vyloučen ve tvaru temperovaného grafitu. Lomová plocha má šedočerný vzhled. Protože při žíhaní této litiny nedochází k oduhličování, volí se nízký obsah
20
uhlíku. Navíc příliš vysoký podíl vyloučeného temperovaného grafitu by vyvolal snížení pevnosti litiny.
Obr. 2.10. Mikrostruktura temperované litiny s černým lomem [8] Tepelné zpracování temperované litiny s černým lomem je dvoustupňové. V tzv. prvním
grafitizačním
stupni
se
ledeburický
cementit
rozpadá
dle
rovnice
Fe3C→3Fe+Cgraf. Při tom se vylučuje temperovaný grafit. Tento proces probíhá v neutrální atmosféře, při teplotách cca 950 °C. Žíhací teplota v prvním stupni zpracovaní je o něco nižší a také výdrž na teplotě je kratší než při tepelném zpracování litiny s bílým lomem. V následujícím druhém stupni grafitizace se žíháním získá požadovaná struktura základní kovové hmoty a také získáme odpovídající druh litiny. Druhým stupněm žíhání lze získat feritickou nebo perlitickou, ale taky strukturu zušlechtěného stavu. Feritická temperovaná litina se také získá tak, že se z prvního stupně žíhaní ochladí na teplotu cca 750°C, ale pak se nechá projít oblastí eutektoidní přeměny s řízenou rychlostí chladnutí v rozmezí 3 až 5 °C/h. Poté se může ochlazovat libovolným způsobem na teplotu okolí. Při tomto feritizačním žíhání se austenit rozpadá na ferit + grafit, a proto se tento druhý
21
proces spojený s vylučováním grafitu označuje také jako druhý grafitizační stupeň. Výsledkem je materiál homogenní ve všech tloušťkách stěny s feritickou matricí, ve které jsou složený vločky temperovaného uhlíku. Jestliže se litina po prvním stupni žíhaní, tj. po rozpadu ledeburických karbidů na austenit a temperovaný grafit, ochladí rychleji, zabrání se pokračovaní grafitizace a podle zvolených podmínek chladnutí mohou vzniknout produkty přeměny austenitu od lamenárního perlitu až po martenzit. Aby se dosáhlo perlitické struktury, ochlazuje se litina po prvním stupni žíhání v proudícím vzduchu nebo v oleji. Po zakalení do oleje a popouštění při teplotě 600 °C dostáváme zušlechtěnou litinu. Z nízkolegovaných zušlechtěných temperovaných litin se vyrábějí i dynamicky namáhané strojní součásti jako např. ojnice spalovacích motorů. Pro volbu optimálního druhu temperované litiny jsou důležitými kritérii vedle mechanických vlastností především obrobitelnost, svařitelnost a kalitelnost.
[4]
3. METODY SVAŘOVÁNÍ SOUČÁSTÍ ZE ŠEDÉ LITINY
3.1 Svařitelnost Je komplexní charakteristika, která vyjadřuje vhodnost kovu zhotovit svarky požadovaných vlastností při konstrukční spolehlivosti svarového spoje a při určitých technologických možnostech svařovaní. Pod pojmem svařitelnost rozumíme svařitelnost metalografickou
(vhodnost materiálu ke svařování), konstrukční (konstrukční
spolehlivost spoje) a technologickou (technologická možnost svařování).
[2]
3.2 Při svařování litin se používají tyto technologie tavného svařování: svařování slévárenské, svařování plamenem nebo elektrickým obloukem, svařování v ochranných atmosférách a nebo plazmou.
Před samostatným svařováním je nezbytná příprava svařovaných ploch. Všechny cizí látky (povrchovou špínu, písek, olej, mazivo, nátěry apod.) je třeba ze svařovaných ploch důkladně odstranit. Při opravě mikroskopických prasklin apod. překontrolujeme odlitek rentgenem, aby se zjistilo, o jaký rozsah poruch jde, aby se tak defektní místa mohla třískovým obráběním odstranit. 22
Tvar zvolených ploch má být dostatečně rozměrný, aby při sváření bylo možné dokonale ovládat přídavný materiál ve svařovaném spoji. Úhel skosení tupých spojů závisí od technologie svařovaní, přičemž pro svařování plamenem se volí úhel skosení 80- 90°, při obloukovém svařování cca 60° a při spojích tvaru U mezi 20 a 30°.
Obr. 3.1. Úhel skosení spojů [1] V případě, že na odlitku je třeba svařit prasklinu, svařované plochy zabezpečíme předsazeným odvrtáním praskliny správně voleným vrtákem, takže při celé délce praskliny vznikne mezera šířky rovnající se průměru vrtáku, kterou před svařováním podložíme grafitovými destičkami, které při vlastním svařování složí jako podložka svařovaného kovu. Tepelné zpracování svarových spojů je součástí teplotního režimu při svařování
Obr. 3.2. Teplotní režim při svařování [2] 23
Poněvadž na zabezpečení kvality svařovaných spojů opravených odlitků používáme pro ohřev svařovaných ploch odlitků tepelný zdroj poměrně vysoké teploty, je proto zapotřebí vždy uvážit, zda-li po ochladnutí oblasti ovlivněné teplem nevzniknou vysoké trojosé stavy napjatosti, které by zapříčinily vznik trhlin. Protože trojosý stav napjatosti v opravovaném spoji vyvolávají: a) změny mikrostruktury související s polymorfními přeměnami; je zapotřebí při řešení každé opravy odlitků nejdříve v mysli prostudovat jednotlivé oblasti a tvar opravovaného spoje vzhledem na uvedené jevy a volit takovou opravárenskou technologii, která by zabezpečila výrobu kvalitního spoje s minimálními pnutími a s vlastnostmi, které si přejeme. b) změny submikrostruktury, hustoty dislokací a konfigurace poruch zejména dislokací souvisejících s plastickou deformací. c) změnu minoritních fází, jako např. různých komplikací souvisejících s náhřevem na vysokou teplotu. Šedá litina je nejběžnější materiál používaný na výrobu odlitků, a to obvykle jak již bylo citované se složením 2,5až 4%C, 1,2 až 2,4%Si, 0,4 až 0,8%Mn, 0,2 až 1,2%P, 0,08 až 0,12%S. Struktura litiny, ve které je uložen volný lamelární grafit, jak jsem již uvedl, může být perlitická, perliticko-feritická nebo feritická. Poněvadž jsme při svařování brali do úvahy všechny jevy související se vznikem trojosového stavu napjatosti svařovaného spoje, je třeba si uvědomit, že jeho mechanické vlastnosti závisí od svařovaného kovu, stejně tak od gradientu ochlazovaní svařovaného spoje, který především má vliv na vlastnosti přechodové vrstvy svárzákladní materiál. Po natavení povrchu svařovaných ploch teplem svářecího zdroje se roztavené litina promísí se svařovaným kovem, který se může volit různě, a to podle toho, jakou technologii svařování používáme. Tepelné zpracování svařovaných konstrukcí je proces, při kterém je svarek nebo jeho část podrobena jednomu nebo více tepelným cyklům za účelem dosažení požadovaných vlastností materiálu. Ohřevem a řízeným ochlazováním se má dosáhnout určitých změn struktury, které mají zlepšit vlastnosti materiálu svarku, a to zejména ve svarovém spoji. Kromě změn ve struktuře je nutno snížit vnitřní pnutí, vzniklé v konstrukci v důsledku jejího svařovaní.
[1]
24
3.3 Svařování slévárenské Je možné ji označit za nejstarší technologii svařování, která však při starostlivém a pracném zhotovení může zabezpečit uspokojivé výsledky. Při této technologii se chybějící část odlitku očistí např. broušením, zaformuje a svařovaná plocha se proudem roztavené šedé litiny stejného složení jaké má chybný odlitek nataví a po natavení se zaformovaný díl odlitku dolije. Slévárenské svařování se používá většinou na opravu jen jednoduchých tvarů přístupných k natavenině a přelivu taveninou. Uvedený způsob je velmi pracný a pracovník, který opravu vykonává, je vystaven velkému žáru od předehřátého odlitku, stejně tak i od roztaveného kovu. Výsledek opravy závisí na okolnosti roztavené litiny a její teploty a od teploty, na kterou je opravovaný výrobek předehřátý. Předehřev odlitku na nízkou teplotu zapříčiňuje vznik trhlin a v přechodové oblasti svár - základní materiál, která je i při této technologii svařovaní šedé litiny tvrdší než teplem svařovaný neovlivněný základní materiál. Struktura tohoto přechodu je obyčejně perlitická s jemným vyloučeným grafitem. Slévárenské svařování se hodí převážně na opravu větších odlitků.
[1]
3.4 Svařování plamenem K natavení svařovaného materiálu je využito tepelné energie hoření plamene. Tento plamen vzniká hořením směsí plynů, většinou kyslíku a hořlavého plynu (acetylen, propan, propan- butan). Plyny jsou skladovány a přepravovány v lahvích na stlačené plyny nebo centrálními rozvody, jsou opatřeny redukčními ventily, které snižují vysoký tlak a současně udržují stabilní a rovnoměrný tlak v hadicích, při snižujícím se tlaku v lahvích. Konce hadic jsou opatřeny hořáky, které slouží k vytvoření dokonalé hořlavé směsi plynů a nastavení jejich vzájemného poměrového množství. Rozlišujeme dva druhy hořáků: injektorové (nízkotlakové) a bezinjektorové (vysokotlaké). Vlastní plamen vzniklý hořením směsi plynů natavuje základní materiál a přídavný materiál, ty se promísí a po zchladnutí dochází ke vzniku svarového spoje. Plamen může být různého charakteru: a) podle výstupní rychlosti plynů můžeme nastavit plamen různé intenzity (měkký, střední a ostrý)
25
b) podle poměru kyslíku a acetylenu ve směsi (neutrální plamen, nauhličující plamen a oxidační plamen) Při plamenovém svařování se používá jako přídavného materiálu holých drátů stejného nebo podobného složení jako základní materiál. Je nejméně používanou technologii z důvodu nízkého tepelného zdroje a hlavně dlouhodobého ohřevu při svařování.
[2]
3.5 Obloukové svařování Obloukové svařování využívá k natavení základního materiálu tepelné energie el. svařovacího oblouku, který hoří mezi základním materiálem a elektrodou. Chceme-li dosáhnout rovnoměrného a stabilního hoření oblouku, je třeba hodnoty síťového napětí a proudu změnit na hodnoty potřebné pro stabilní hodnoty oblouku. K tomu nám slouží zdroje svařovacího proudu: a) zdroje střídavého proudu-
transformátory
b) zdroje stejnosměrného proudu-
točivé -
dynama
netočivé -
usměrňovače měniče
Zdroje se liší i svojí charakteristikou, případně možností dávkování intenzity elektrického proudu.
[2]
3.6 Svařování šedé litiny elektrickým obloukem za studena, případně za předehřevu max. 60°C Nejčastěji se používá na svařování všech drobných chyb na drobných odlitcích, přičemž tloušťka stěn se pohybuje v rozmezí 10 až 25 mm a průměr chyb maximálně 40 až 50 mm. Svařuje se poměrně nízkými svařovacími parametry, protože gradient ochlazování teplem ovlivněné oblasti svařovaného spoje je prudký, je i přechodová oblast svařovaného spoje tvrdá a křehká. Uvedený nedostatek vynikne zejména při třískovém obrábění svařovaného místa, když v místě přechodové vrstvy svaru vznikne malá vyvýšenina. Podobná nerovnost obrobené plochy může celkem znehodnotit např. těsnění plochy odlitku. V tomto případě se doporučuje před třískovým obráběním svařovaný spoj změkčit vyžíháním na teplotu 600 °C.
26
V případě, že jde o opravu praskliny vzniklé havárií strojního zařízení, dá se využít při opravě metodu „ultrastudeného svařování litiny“. Metoda svařování spočívá v tom, že se nejdříve pokryjí krátkými housenkami, přičemž délka housenky nemá překročit 30 až 40 mm. Po navaření každé housenky se svařovaná plocha ochladí, třeba přiložením mokré hadry. Po navaření dvou vrstev housenek na svařované plochy můžeme začít vyplňovat svařovaný spoj housenkami malého průřezu, vyrobené tavením bazických elektrod. Uvedenou technologii svařování vyrobíme spoj s minimální deformací opravovaného odlitku, přičemž položením housenek z měkké oceli
vyhřejeme a
částečně zušlechtíme strukturu přechodové oblasti svár - základní materiál. Mechanické vlastnosti spojů jsou uspokojivé a velmi často se tato „ultrastudená“ technologie svařování s úspěchem využívá i pří opravě velkých poškozených odlitků ze šedé litiny. [1]
3.7 Svařovaní litiny za předehřevu 400 až 450 °C Tato metoda svařovaní je výhodná tam, kde jde o opravu menších chyb, přičemž svařovaný kov má být dobře obrobitelný a barevně málo odlišný. Po dovaření spoje se oblaží opravované místo izolační hmotou, např. skelnou vatou, a nechá se pomalu vychladnout. Po tomto způsobu opravy se opravené díly obyčejně nevyhřívají na teplotu 600 °C za účelem popouštění martenzitické struktury.
[1]
3.8 Svařování šedé litiny plamenem, resp. elektrickým obloukem obalenou elektrodou za předehřátí na teplotu 600 až 650 °C Uvedeným způsobem se mohou opravovat i poruchy většího rozsahu i na velkých odlitcích. Svařování plamenem za tepla se obyčejně používá na opravu tenkostěnných odlitků a je vhodné i proto, že plamenem můžeme vytvořit roztavenou lázeň přejícího se rozměru, např. v místě zavařované dutiny či pórů, přičemž struska, která se v chybném místě nacházela, vyplave na povrch lázně. Nejen proto, ale plamenový zdroj tepla je měkký, a je možné s ním libovolně předehřívat i okolí svařovaného místa, což je velmi důležité při svařovaní tenkostěnných odlitků. Při svařovaní tlustostěnných odlitků obalenými elektrodami používáme svařovací zdroje s dostatečně vysokými svařovacími parametry. Důležité při této technologii svařování je, aby se před vlastním svařováním nejlépe celý odlitek předehřál na teplotu 600 až 650 °C a při aby odlitek zůstal minimálně po dobu ½ hod. Při těchto teplotních a časových podmínkách nastávají 27
v struktuře litiny jen velmi malé změny. Když odlitek sváříme mezi kladením jednotlivých housenek mimo dosah předehřívacího zdroje, nesmí se překročit doba svařování o více jak 5 až 10 min., protože vzniká nebezpečí, že teplota odlitku klesne pod 470°C a tím vzniká zvýšené nebezpečí prasklin svařovaného spoje. Po svařování se nechá odlitek v peci vychladnout na teplotu 150 až 200 °C. V případě, že není pracoviště vybavené ohřívací pecí, je možné svařovaný odlitek obkládat šamotovými tvárnicemi a vyhřívat Bunsonovými hořáky na požadovanou teplotu. Při tomto způsobu ohřevu vzniká nebezpečí nerovnoměrného ohřevu, stejně tak i nerovnoměrného ochlazování odlitku, což má obyčejně za následek praskliny na odlitku.
[1]
3.9 Novější poznatky o svařování šedé litiny za studena Poznatky získané o svařovaní šedé litiny, ať už svařovaní plamenem nebo obalenou elektrodou za mírného předehřevu anebo za studena, jsou charakterizované natavením základního materiálu, který po vytvoření sváru poměrně rychle chladne a tuhne, což obvykle zapříčiňuje tvorbu křehké přechodové oblasti svařovaného spoje, tj. bílá litina. Z tohoto důvodu je stále šedé litina obávaným materiálem pro svařování. Ovšem úspěšně svařit šedou litinu na teplotu červeného žáru je také problém do teď poměrně těžko zvládnutelný. Neúspěchy zapříčiněné vznikem praskliny na svařovaném odlitku ze šedé litiny jsou způsobené nerovnoměrností ohřevu a ochlazovaní, které mají za následek vznik vysokých lokálních napětí - často větších než je pevnost svařovaného materiálu. Proto, je-li to možné, vyhýbáme se svařovaní šedé litiny s vysokým předehřevem. Vysoký předehřev svařované součástky je nákladný, ale i kromě prasklin vyvolaných napětím způsobuje často i nežádoucí deformace svařované součástky. Ještě než přistoupíme k popisu nových poznatků ve svařování šedé litiny za studena, všimneme si pro lepší pochopení opět některých méně významných obměn strukturních přeměn, které jsme zjistili při popisovaní vzniku přechodové struktury za studena svařovaného spoje šedé litiny. Podobné jevy je možné zjistit i při svařovaní šedé litiny s vysokým obsahem uhlíku. a) Je zajímavé poznamenat, že při svařovaní šedé litiny za studena elektrickým obloukem
wolframovou
elektrodou
jen
nepatrně
povrchově
natavíme
svařovanou plochu a ihned ji necháme vychladit, tak po zchladnutí vedle velmi tuhé vrstvy bílé litiny vzniká v ocelové bázi šedé litiny martenzit.
28
b) Když měříme při rychlém ohřevu svařovaných ploch 10 mm tlusté litinové desky rozvrstvení teplot základního materiálu a současně při tom sledujeme strukturu přeměny, tj. v našem případě austenitizaci, je možné zjistit, že bod přeměny se vlivem rychlého ohřevu zvyšuje. Tak například při ohřevu na teplotu cca 300 až 400 °C za sekundu se tento bod přeměny přibližuje ke klasickému bodu solidu. To znamená, že při dosažení bodu teploty FeO na povrchu ohřívané studené litiny či oceli s vysokým obsahem uhlíku - elektrickým obloukem či plazmou - dosáhneme hloubky austenizace jen v tloušťce 0,015 až 0,2 mm, kde vlivem rychlého ochlazení vzniká velmi jemná martenzitická struktura. c) Když elektrickým obloukem natavíme svařované plochy 10 mm tlusté studené šedé litiny větší hloubky, např. 2 až 3 mm, je možné konstatovat, že vlivem uvolněného tepla při tuhnutí natavené litiny a následkem malé tepelné vodivosti tohoto materiálu se tenká austenitizovaná oblast obloukem ohřáté litiny nezakalí. Je tedy zřejmé, že hned za ledeburitem v austenitizované oblasti vzniká jemný perlit bez martenzitické struktury. To znamená, že uvolněné teplo při tuhnutí roztavené litiny je velké, a je proto účelné tento jev využít při svařovaní. d) Už vícekrát jsem poukázal na to, že při ultra studeném svařovaní, když se následkem rychlého ohřevu a ochlazování teplem ovlivněné oblasti spoje vyskytuje martenzit v úzké oblasti např. hloubky 0,2 mm, takže z hlediska objemu prakticky dvojdimenzní martenzit, nezpůsobuje křehkost svařovaného spoje. e) Je samozřejmé, že natavená šedá litina vlivem rychlého ochlazovaní se přemění na křehkou a tvrdou bílou litinu, která je nežádoucí strukturou ve svařovaných spojích vytvořených svařováním litiny za studena. f) Že uvolněné teplo při ochladnutí natavené housenky na svařovaných plochách, ohřáté na teplotu blízko solidu je velké, dokazuje to, že se tyto plochy uvolněním tepla roztaví. g) Když už uvedeným způsobem natavíme housenku z elektrody legované prvky s velkou rozpustností v některé fáze základního materiálu a s grafitizačním účinkem na natavenou oblast svařovaného materiálu, podpoříme tím vytvoření dokonalé vazby s dobrými vlastnostmi svár - šedá litina bez křehkých a tvrdých složek s dobrou obrobitelností.
29
Rozhodli jsem se tyto poznatky využít při řešení „nové“ metody šedé litiny za studena tj. metody, kterou lze označit za „difúzní svařovaní šedé litiny za studena při atmosférickém tlaku“.
[1]
3.10 Obloukové svařovaní netavící se elektrodou- WIG Oblouk hoří mezi základním materiálem a netavící se wolframovou elektrodou, což je elektroda, která nepřichází do svarové lázně. Přídavný materiál se dodává do oblouku ze strany (ručně) nebo z cívky (automaticky).
Obr. 3.3. Schéma a princip metody WIG [2] Při tomto svařovaní dochází k čistícímu účinku argonu při nepřímém zapojení elektrody (+ pól na elektrodě). Vlivem tohoto zapojení kladné ionty emitují z elektrody a dopadají na povrch katody (základního materiálu). Svojí dopadovou kinetickou energií rozrušují vrstvu oxidů, a tím čistí svarový kov, takže může dojít k metalurgickému spojení základního a přídavného materiálu. Elektrody se pohybují od základního materiálu směrem k elektrodě, a proto se v základním materiálu tvoří pouze 1/3 celkového tepla, a to způsobuje menší průvar a širší svár. Při zapojení přímém (- pól na elektrodě) dochází k pohybu elektronů emitovaných na elektrodě směrem k základnímu materiálu. 2/3 tepla tedy přecházejí do základního materiálu, a tím je závar hlubší šířka svaru menší a oblouk se lépe zapaluje. Argon v tomto případě slouží pouze jako ochranný plyn. 30
[2]
3.11 Plazmové svařování Při této technologii svařování je zdrojem tepla plazmový paprsek, což je vlastně sloupec silně ionizovaného plynu. V podstatě nejdůležitější součástí plazmového zařízení je jeho hořák, kde vlastní plazma vzniká.
Obr. 3.4 Princip plazmového hořáku a schéma zapojení [2] Plazma prakticky vzniká působením teploty. První impulz je dodán zapálením el. oblouku mezi wolframovou elektrodou hořáku a základním materiálem. Hořák je konstruován se dvěma, případně třemi přívodními tryskami, kterými jsou přiváděny potřebné plyny: a) Plazmový - slouží k vytvoření plazmového paprsku, je používán většinou argon, helium, vodík nebo jejich směsi. b) Fokusační - slouží k docílení efektu fokusace paprsku, používají se argon, vodík, dusík případně jejich směsi. c) Ochranný - chrání svarovou lázeň před účinky okolí atmosféry, používá se argon, dusík, vodík nebo CO2.
31
Metoda svařování spočívá v technice: Tvar svařovaných ploch se řídí hloubkou svařovaných stěn a přístupností svařovacího tepelného zdroje ke svařovaným plochám. Na svařovaní se použije svařovací tepelný zdroj vysoké teploty, jako je např. elektrický oblouk z wolframové elektrody pod ochranou argonu anebo plazma. Takto voleným tepelným zdrojem ohřejeme studené svařované plochy šedé litiny či tvárné litiny rychlostí 300 až 400 °C za sekundu na teplotu, která je blízká teplotě solidu. Správnou teplotu v praxi poznáme podle případného tavení povrchových oxidů vyskytující se na svařovaných plochách. Při velkých hloubkách svařované litiny (25 až 30 mm) se doporučuje litinu předehřát na teplotu 50 až 100 °C. Na plochu ohřátou jmenovaným tepelným zdrojem, která dosáhla teplotu o málo nižší než je teplota solidu, naneseme housenku z přídavného kovu natavenou tím stejným zdrojem. Rychlým ohřevem čistých svařovaných ploch na vysokou teplotu a jejich pokrytí přehřátým roztaveným přídavným materiálem dostatečné kvality zabezpečíme jednak rychlou difúzi a rozpustnost taveniny v základním materiálu, ale i uvolněným teplem při chladnutí navařené taveniny roztavíme částečně i litinu, kterou svařujeme. A nejen to. Protože navařená housenka na svařované ploše litiny obsahuje prvky podporující grafitizaci svařované litiny, získáme z natavené litiny po zchladnutí bílou litinu v paralelní rovině se svařovanou plochou. To znamená, že přechod svár - základní materiál je bez křehké ledeburické struktury, stejně jako bez tvrdého a těžko obrobitelného materiálu. Rychlým ohřevem svařovaných ploch litiny elektrickým obloukem anebo plazmou docílíme toho, že bod austenitické přeměny velmi zvýšíme, a proto austenizace se děje jen ve velmi úzké oblasti, poblíž natavení housenky na svařovaných plochách. Nízká tepelná vodivost litiny a uvolněné teplo z chladnoucího nataveného kovu na svařovaných plochách způsobí, že austenitizovaná oblast se nepřemění na martenzit, ale jen na různé modifikace feriticko- perlitické matrice. Tyto uvedené strukturní modifikace základního svařovaného materiálu, tj. šedé litiny, jsou v podstatě pro docílení kvalitního spoje novou technologií svařovaní litin. Jak jsem již zmínil, na svařování je potřebný tepelný zdroj s vysokou teplotou, jako je např. plazma elektrického oblouku anebo elektrický oblouk. Když při řezaní kovů plazmou se používají vysoké výstupové rychlosti plynů, při plazmovém svařování se usiluje o to mít nízké výstupové rychlosti plazmových produktů, a to proto, aby se neodfoukl roztavený svařovaný kov ze svařovaných ploch.
32
Výhodou plazmových oblouků je vysoká teplota oblouku, chemická stálost plazmy, a to vždy, když se použije jako pracovní plyn hélium, nebo argon. Z výhodných vlastností plazmy se dále využívá i osová stabilita plazmového oblouku, stejně tak i možnost regulace rozložení tepelné energie poblíž plazmového oblouku. Tepelné a kinetické vlastnosti plazmy můžeme měnit volbou pracovního plynu a geometrií pracovních parametrů ve velmi širokých mezích. Vzhledem k tomu, že při ohřevu svařovaných ploch je za potřebí přísně dodržet při teplotě solidu, je výhodnější použít automatické svařování, přičemž tohoto požadavku snadněji dosáhneme.
[1]
4. PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY 4.1 Ruční obloukové svařovaní Manual Metal Arc Welding, SMAW - Shielded Metal Arc Welding) je nejstarší a nejuniverzálnější metoda z obloukového svařování. Při výběru vhodné elektrody je základním pravidlem kvalita svarového kovu, která musí být ekvivalentní nebo vyšší než základní materiál. Poloha svařování a typ svarového spoje, tloušťka svařovaného materiálu, způsob zatížení, vnější podmínky apod. jsou další faktory, které mají vliv na výběr vhodného přídavného materiálu. Typ obalu elektrody má vliv jak na kvalitu svarového kovu (legování, rafinace, vzhled svarové housenky), tak i na operativní vlastnosti při svařování. Elektroda se skládá kovového jádra a obalu elektrody. Obal je tvořen směsí zejména struskových, plynotvorných, legujících a stabilizačních látek a je nanesen na jádro elektrody. Obal elektrody určuje většinou výsledný charakter a účinek elektrody. Obaly elektrody se podle chemického složení a metalurgických reakcí strusky dělí v podstatě na tři základní skupiny: a) Bazické - hlavní složkou těchto obalů tvoří převážně uhličitany jako vápenec, mramor, nebo křída. Oblouk je chladnější a jejich lázeň je viskózní a rychleji tuhne. Jsou navlhlé, a tím náchylné ke vzniku pórů, proto se před svařováním vysušují. Připojují se na + pól. b) Kyselé - obsahují oxidy železa jako základní složku. Oblouk je velmi teplý, struska tekutější. Používají se pro svařování střídavým i stejnosměrným proudem. Kde se připojují na – pól. 33
c) Rutilové- základní látkou je rutil (TiO2) a další uhličitany a silikáty. Svarový kov i struska jsou poměrně viskózní. Umožňují svařovaní střídavým i stejnosměrným proudem s připojením na – pól.
[2]
E-S 716 Druh: Speciální Pro opravy odlitků za studena ze šedé a tvárné litiny, zejména bloky motorů, čerpadel dílů strojů apod. Svářecí proud, A DC(+)
Klasifikace
Schválení
Typické chemické složení čistého svarového kovu
SFA/AWS A5.15-90
Teplota přesušení, °C 200 Doba přesušení, h 3
C
1,5
ENiFe-CI
Si
0,7
DIN 8573
Mn
0,6
Fe
ap.46
Ni
ap.50
ENiFe-1-BG-13
Typické mechanické vlastnosti čistého svarového kovu
Průměr, mm
2,5
3,2
4,0
Délka, mm
300
350
350
Svařovací proud, A
55-75
75-100
85-160
Počet elektrod/kg svarového kovu
90
45
30
Výkon navaření kg svar. kovu/hod hoření oblouku
0,6
0,9
1,8
T - doba hoření elektrody, s
70
90
70
E-S 723 Druh: Speciální Pro opravy odlitků ze šedé nebo feritické tvárné litiny Svářecí proud, A DC(+) 34
Klasifikace
Schválení
SFA/AWS A5.15-90
Typické chemické složení čistého svarového kovu C
0,9
ENi-CI
Si
0,8
DIN 8573
Mn
0,3
approx. ENi-BG-13
Fe
app.5
Ni
93
Průměr, mm
2,5
Typické mechanické vlastnosti čistého svarového kovu
Teplota přesušení, °C 200 Doba přesušení, h 3
3,2
4,0
Délka, mm
300
350
350
Svařovací proud, A
55-110
80-140
100-190
Počet elektrod/kg svarového kovu
90
45
30
Výkon navaření kg svar. kovu/hod hoření oblouku
0,8
1,2
1,8
T - doba hoření elektrody, s
80
65
65
OK 92.18 Druh: bazický obal OK 92.18 je bazická elektroda s niklovým jádrem pro opravy odlitků z běžné šedé litiny za studena nebo za mírného předehřevu a ke vzájemnému spojovaní litinových dílů nebo těchto dílů s ocelovými. Návar je snadno opracovatelný. Svářecí proud, A AC, DC+, OCV 50
Klasifikace
SFA/AWS A5.15
Schválení
Sepros
Typické chemické složení čistého svarového kovu
UNA 409820
C
0,9
Si
0,7
ENi-CI
Mn
0,6
EN ISO 1071
Ni
>92,0
E C Ni-Cl 3
Fe
3,5
35
Typické mechanické vlastnosti čistého svarového kovu Teplota přesušení, °C 200 Doba přesušení, h 2 Výtěžnost 100 Pevnost, MPa 300 Tvrdost svar. kovu po navaření 130-170 HB Opracovatelnost Good
Průměr, mm
2,5
3,2
4,0
5,0
Délka, mm
300
350
350
350
Napětí na oblouku, V
20
20
20
21
Svařovací proud, A
55-110
80-140
100-190
150-260
Množství svar. kovu kg/kg elektrod
0,71
0,68
0,70
0,70
Počet elektrod/kg svarového kovu
83,3
44,8
29,4
18
Výkon navaření kg svar. kovu/hod hoření oblouku
0,9
1,2
1,7
2,6
T - doba hoření elektrody, s
46
66
71
74
OK 92.58 Druh: Speciální obal OK 92.58 je elektroda typu FeNi pro svařování dílů z běžných druhů šedé litiny a pro jejich opravy. Lze použít za studena nebo za mírného předehřevu. Svarový kov má vyšší pevnost a je odolnější k nečistotám než svarový kov elektrod na bázi Ni. Svařovací proud, A AC, DC+ - OCV 50 V
Klasifikace
Schválení
Seproz
Typické chemické složení čistého svarového kovu
UNA 054403
C
1,5
ENiFe-CI-A
Si
0,7
EN ISO 1071
Mn
0,8
E C NiFe-Cl-A 1
Ni
51
Al
1,4
Fe
46
SFA/AWS A5.15
P
0,006
S
0,003
Typické mechanické vlastnosti čistého svarového kovu Teplota přesušení, °C 200 Doba přesušení, h 2 Výtěžnost 105 Pevnost, MPa 375 Tvrdost svar. kovu po navaření 180 HB Opracovatelnost Good
Průměr, mm
2,5
3,2
4,0
Délka, mm
300
350
350
Svařovací proud, A
55-75
75-100
85-160
Množství svar. kovu kg/kg elektrod
0,70
0,70
0,70
Počet elektrod/kg svarového kovu
90
45
30
Výkon navaření kg svar. kovu/hod hoření oblouku
0,6
0,9
1,8
T - doba hoření elektrody, s
70
90
70
Hmotnost drátu/krabičky, kg
1,6
3,2
4,8
36
OK 92.60 Druh:Bazický obal OK 92.60 je bazická elektroda pro svařování šedé litiny a pro svařování litinových dílů s ocelovými poskytující vyšší odolnost proti vzniku trhlin a lepší svařovací vlastnosti. Svařovací proud, A AC, DC+ OCV 45 V
Klasifikace
SFA/AWS A5.15
Schválení
Sepros
Typické chemické složení čistého svarového kovu
UNA 409820
C
ENiFe-CI
Si
<0,8
EN ISO 1071
Mn
0,7
E C NiFe-1 3
Ni
52
Nb
0,2
Cu
1,0
Al
0,3
Fe
44
Typické mechanické vlastnosti čistého svarového kovu Teplota přesušení, °C 200 Doba přesušení, h 2 Výtěžnost 110 Mez kluzu, MPa 380 Pevnost, MPa 560 Tažnost, A4 % >15 Tažnost, A5 % >15 Tvrdost svar. kovu po navaření 200 HB Opracovatelnost Good
Průměr, mm
2,5
3,2
4,0
5,0
Délka, mm
300
350
350
350
Napětí na oblouku, V
22
23
23
23
Svařovací proud, A
60-100
80-150
100-200
150-250
Množství svar. kovu kg/kg elektrod
0,70
0,70
0,70
0,70
Počet elektrod/kg svarového kovu
85
44
30
19
Výkon navaření kg svar. kovu/hod hoření oblouku
0,8
1,2
1,6
2,4
T - doba hoření elektrody, s
45
56
59
66
[7]
37
5. METALOGRAFICKÉ HODNOCENÍ KVALITY SVARU 5.1 Vady a kontrola svarových spojů Při hodnocení svařitelnosti se vychází z toho, že svarový spoj musí být v první řadě celistvý, tj. bez vad. V poslední době se stále více používá koncepce „vhodnosti pro daný účel“, která za jistých okolností připouští existenci vad určitého druhu, velikosti a množností. V každém případě ale není možno ve svarovém spoji ponechat vady, které jsou svým charakterem nepřípustné vzhledem k požadované bezpečnosti provozu a životnosti svařované konstrukce. Je proto důležitá pečlivá kontrola svarových spojů, zejména pomocí nedestruktivních zkoušek. Z uvedeného pohledu může být výrobní kontrola rozdělena do čtyř hlavních částí: - kontrola před započetím svařovaní - kontrola v průběhu svařovacího procesu - kontrola po ukončení výroby svařované konstrukce - kontrola při provozovaní svařované konstrukce.
[2]
5.2 Vady svarových spojů ČSN EN 1560 Při svařovaní se mohou vyskytnout vady různého původu, charakteru a velikosti. Mohou to být vady zasahující až do základního materiálu. Jejich příčinou jsou zejména nesprávná volba svařovacích parametrů, přídavných a základních materiálů, nebo nevhodná, či nedostatečná příprava ke svařování. Vady ve svárech jsou ve většině případů důsledkem lidského selhaní. Vady ve svarových spojích je možno rozdělit do dvou hlavních skupin: a) vady plošné: např. trhliny, mikrotrhliny, neprůvary. b) vady prostorové: např. bubliny, póry, vměsky, zápaly, krápníky.
[2]
5.3 Charakteristika základních zkoušených materiálů Struktura a vlastnosti heterogenních svarových spojů a další ověřovací zkoušky byly realizovány se základními materiály s chemickým složením uvedeným v tabulce č. 1. K dispozici byla litina označená L1, která se svařovala v kombinaci s chromovou ocelí označenou P1.
38
Tab. 5.1. Výsledky chemické analýzy základních materiálů [5]
V tabulce hodnoty CE představují uhlíkový ekvivalent a Sc stupeň eutektičnosti. Na základě uvedeného rozboru je možné konstatovat, že litina je nadeutektická, legovaná křemíkem a molybdenem.
[5]
5.4 Struktura svarových spojů Pro ověření použitelnosti technologie ručního svařovaní elektrickým obloukem, především pro opravárenské účely, byly zhotoveny zkušební koutové sváry litiny s plechem elektrodou OK 68.82. Svary byly vyhotovené bez předehřevu a s mírným předehřevem 150 °C. Před svařením byly polotovary přistehovány na plechovou podložku tloušťky 2 mm pro zvýšení intenzity obvodu tepla a tuhosti. Na obrázku 5.1 jsou makrostruktury svarů zhotovené ručním svařováním elektrodou OK 68.82 (a - svár bez předehřevu, b - svár s předehřevem 150 °C). Na obrázku jsou taktéž vyznačeny linie, ve kterých byla měřena tvrdost.
Obr. 5.1. Tvary svarů a polohy linií měření tvrdosti u svarů zhotovených elektrodou OK 68.82 (linie 1 1mm a linie 2 2mm od kraje svaru vyznačeného +) [5] 39
K posouzení vhodnosti postupů svařovaní a výsledných vlastností spoje byly realizovány následující práce: a) vizuální kontrola svarů a jejich metalografický rozbor, b) změření tvrdosti přes hranici ztavení v teplem ovlivněné oblasti základních materiálů i ve sváru, c) tepelné expozice zkušebních vzorků s cílem simulovat podmínky dlouhodobého provozu svarových spojů za zvýšených teplot, d) posouzení strukturní stálosti svarů za vyšších teplot metalografickým rozborem a změřením tvrdosti přes hranici ztavení, e) ověření závěru z bodu d) mikroanalýzou složení přes hranice ztavení. Vzhledem k tomu, že rozsah a zaměření příspěvku neumožňuje v širším měřítku prezentovat získané výsledky, bude dále uveden jenom jejich stručný výběr. Uvedené snímky z metalografického rozboru jsou vždy orientovány tak, že jejich delší strana je rovnoběžná s povrchem plechu. Po naleptání struktury litinového dílu bylo použito leptadlo Nital v koncentraci 3%. Na obr. 5.2. je snímek z mikrostruktury z oblasti hranice ztavení pořízený za svaru.
Obr. 5.2. Teplem ovlivněná oblast na straně litiny [5] Na rozhraní svarového kovu spoje a základního materiálu je ledeburit a dále směrem do základního materiálu opět martenzit, dále i bainit a ferit. Kolem zrn grafitu se v oblasti s částečnou překrystalizací tvoří opět oblasti perlitu. U reálných výrobků se předpokládá dlouhodobá zátěž při zvýšených teplotách. Maximální teploty přitom jsou na úrovni cca 600 °C. Vzhledem k této skutečnosti byl vzorek svarového spoje podroben nejprve krátkodobému ohřevu na 550 °C s výdrží 2,5
40
hodiny s ochlazením na vzduchu. Po tomto zpracování byl proveden metalografický rozbor i proměření tvrdostí v teplem ovlivněných pásmech. Následně byl stejný vzorek vystaven ještě teplotě 600 °C po dobu 20 hodin s ochlazením na vzduchu a opakovaně proveden metalografický rozbor i měření tvrdosti. Tepelným zpracováním s výdrží 2,5 hodiny na teplotě 550 °C, které lze charakterizovat jako popouštění, se morfologie struktury v teplem ovlivněném pásmu výrazněji nezměnila. Popouštěná struktura zachovává orientaci podle původních jehlic martenzitu. Celkově vede tento proces k mírnému snížení tvrdosti v blízkosti hranice ztavení. Po tepelném zpracování vzorků na teplotě 600 °C po dobu 20 hodin došlo ve struktuře teplem ovlivněného pásma na straně litiny již k výrazným změnám, a to především s ohledem na distribuci karbidových částic. Na obr. 5.3 je snímek ze vzorku po svaření ve výchozím stavu ze svaru zhotoveného bez předehřevu.
Obr. 5.3. Mikrostruktura ovlivněného pásma u svaru [5] Na obr 5.4 je snímek z teplem ovlivněného pásma téhož svaru po provedeném tepelném zpracování.
Obr. 5.4. Mikrostruktura ovlivněného pásma po tepelném zpracovaní [5] 41
Předehřev základního materiálu před svařováním na 150 °C se na struktuře teplem ovlivněných pásmech výrazně neprojevil, proto další snímky nejsou již uvedeny. Pozornost byla věnována také analýze rozhraní mezi svarem a základním materiálem na straně plechů vzorku po svaření ve výchozím stavu. V ovlivněném pásmu plechů došlo pouze k mírnému zhrubnutí zrna v oblasti blízko hranice ztavení. Žádné jiné změny nebyly zjištěny a na metalografických výbrusech se především posuzoval tvar a velikost závaru. Ani po tepelné expozici nedošlo k žádným patrným změnám.
[5]
5.5 Výsledky měření tvrdosti v teplem ovlivněných pásmech Měření tvrdosti v teplem ovlivněných pásmech (TOP) v liniích vyznačených na obr. 5.1. bylo provedeno mikrotvrdoměrem Hanemman současně s metalografickým rozborem. Na obr. 5.5 jsou výsledky měření tvrdosti v linii 1 přes hranici ztavení u sváru litiny a plechu svařeného bez předehřevu. Vzhledem k tomu, že v linii 2 jsou výsledky v podstatě shodné, není další výsledný graf uveden.
Obr. 5.5. Vyhodnocení výsledků měření tvrdosti v linii 1 u vzorku svaru [5] Na obr. 5.6 jsou výsledky měření tvrdosti v linii 1 přes hranici ztavení u sváru zhotoveného s předehřevem základních materiálů na 150 °C.
42
Obr. 5.6. Vyhodnocení výsledků měření tvrdosti v linii 1 u vzorku svaru (předehřev na 150°C) [5]
Z obr. 5.6 je vidět, že mírný předehřev neměl příznivé účinky na snížení tvrdosti v teplem ovlivněném pásmu. Po oddělení z podložky v oblasti kořene navíc vznikla u tohoto vzorku trhlina v podhousenkové oblasti vycházející z kořene svaru. Zajímavé je, že po tepelném zpracování byla ve svaru blízko hranice ztavení naměřená vyšší tvrdost (obdobně také v linii 2). Exaktní vysvětlení tohoto jevu nebylo možné na základě dosavadních prací provést.
[5]
5.6. Závěr z metalografického hodnocení kvality sváru Příspěvek se zabýval analýzou svarových spojů legovaných grafitických litin se zrnitým grafitem a feritických chromových ocelí zhotovených ručním obloukovým svařováním. Celkově lze získané poznatky shrnout do následujících dílčích závěrů: a) V teplem ovlivněných pásmech na straně litiny jsou velmi tvrdá pásma, s ohledem na skutečnost, že se nepředpokládá obrábění svárů, není tato skutečnost na závadu. b) Při dlouhodobé tepelné expozici svarových spojů ne teplotě 600 °C dochází ke snížení špiček tvrdosti v teplem ovlivněné zóně na straně litiny a nevznikají žádná tvrdá přechodová pásma na straně plechu, tj. tepelná expozice zkušebního vzorku simulující provozní podmínky reálných výrobků nevedla k degradaci spoje.
43
c) Předchozí závěry byly také potvrzeny mikroanalýzou chemického složení přes hranice ztavení, tj. na hranici ztavení na straně plechu neprobíhá nežádoucí redistribuce uhlíku vedoucí k degradaci spoje. d) V souladu s očekáváním se mírný předehřev svařovaných dílů u svárů provedených elektrodou příznivě neprojevil. Výsledky provedených analýz a zkoušek potvrzují, že zhotovení kvalitních svarových spojů grafitické legované litiny s feritickou ocelí u dílu vystavených v provozu zvýšeným teplotám vyžaduje použití přídavných materiálů poskytujících svarové kovy s velmi dobrými plastickými vlastnostmi a současně odolávající zvýšeným provozním teplotám. Příprava dílu před svařováním, volba svařovacích parametrů a postup svařovaní musí zajistit podmínky pro minimalizaci množství natavené litiny a vneseného tepla.
[5]
6. ZÁVĚR Bakalářská práce je orientována do oblasti svařování součástí ze šedé litiny. Šedá litina je materiál s obtížnou svařitelností a svařuje se pouze metodami tavného svařování. Svařování představuje systém správně zvolené metody svařování, jejich parametrů, návrhu technologického postupu svařování a přídavných materiálů. Z metod tavného svařování se nejčastěji používají metody: •
slévárenského svařování- používá se na převážně jen na opravu jednoduchých tvarů,
•
svařování plamenem- není příliš vhodné z důvodu nízkého tepelného zdroje a hlavně dlouhodobého ohřevu při svařování,
•
svařování elektrickým obloukem ručně obalenými elektrodami- tento způsob svařovaní je nejvíce používán v technické praxi, což potvrzuje poměrně velký počet přídavných materiálů,
•
svařovaní v ochranné atmosféře- metoda WIG, nejčastěji ručně jak při opravách, tak případně při výrobě nové součástky,
•
plazmové svařování- uskutečňuje se mimořádně u součástí bez připravených svarových ploch a bez nutnosti použití přídavného materiálu.
Technologický postup svařování:- sestava se z několika operací vzájemně na sebe navazujících jako je: 44
•
volba svarových ploch,
•
metody svařovaní a její parametry,
•
volba přídavného materiálu,
•
vhodný postup svařování včetně nutnosti předehřevu.
Kontrola kvality spoje:- bývá hodnocena zkouškami destruktivními a nedestruktivními. Pro ověření na začátku výroby se nejčastěji používá metalografické hodnocení struktury svarového spoje a měření mikrotvrdosti příčně přes svarový spoj v oblasti základního materiálu, tepelně ovlivněné oblasti a oblasti svarového kovu spoje.
45
7. LITERATURA [1]
Čabelka, J.: Zvariteľnosť kovov a zliatin. Vydavatelství VEDA, Bratislava 1977. 448 s.
[2]
Kovařík, R; Černý, F.: Technologie svařování. Vydavatelství Západočeská univerzita v Plzni, Plzeň 2000. 185 s. ISBN 80-7082-697-5.
[3]
Macek, K.; Zuna, P. a kolektiv: Strojírenské materiály. Vydavatelství ČVUT, Praha 2003. 204 s. ISBN 80-01-02798-8.
[4]
Ptáček, L. a kolektiv: Nauka o materiálu II. Akademické nakladatelství CERM, spol.s r.o., Brno 2002. 392 s. ISBN 80-7207-248-3 .
[5]
Magazín Dělení, spojování, svařovaní materiálů. Ročník IV, 5/2002 Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, Vydavatelství Image interier, spol. s r.o., Praha ISSN 1212-4044.
[6]
Katalog přídavných materiálů pro svařovaní ESAB. Vamberk: 1996.
[7]
Internetové stránky firmy ESAB http://www.esab.cz
[8]
Internetové stánky VUT v Brně, FSI http://ime.fme.vutbr.cz/files/Studijni%20opory/savgl/index.php?chapter=0
46