Zavarivanje sivog liva – gusa

 

Uvod

U Srbiji, veoma su česti slučajevi polomljenih delova od sivog liva koje treba zavariti i vratiti u funkciju. Znanje za tu vrstu posla je ranije itekako postojalo, mnogi zavarivači i firme su potpuno uspešno vršili reparacije sivog liva, uključujući i zavarivanje na toplo.
Danas već sa odlivom starih majstora, reparacija delova od sivog liva opet postaje aktuelna u smislu zahteva za znanjem i procedurama od strane mlađih.

Inače reč „gus“ u smislu sivog liva tj livenog gvožđa potiče od nemačke reči „gusseisen“ što znači liveno gvožđe a sama reč „guss“ označava svaki odlivak, bilo od sivog liva, bilo od aluminijuma ili nečeg drugog, međutim kod nas u žargonu se odnosi na sivi liv.

Uprošćeno o metalurgiji


Grupa legura gvođža sa sadržajem ugljenika preko 2.1% (i još nekim drugim elementima) se naziva livenim gvožđima (poznato je da se nekih 1.7 % ugljenika rastvara u Fe matrici, a preko toga se izlučuje u nekoj drugoj formi, npr kod sivog liva, posle sporog hlađenja, u obliku grafita a brzim hlađenjem u obliku cementita tj karbida).

Livena gvožđa imaju nižu tačku topljenja od čelika (oko 1200C u odnosu na čelik gde je oko 1500C), dobru tečljivost tj livkost u tečnom stanju, a tokom očvršćavanja i hlađenja umereno skupljanje. Ova svojstva omogućavaju odlivke složenih geometrija i oblika. Jednostavan je za proizvodnju, zbog manje temperature topljenja dovoljne su gasne peći. Postoji maltene bezbroj formula, a najčešće se dobija iz otpada. Lako se obrađuje, mogući su veći režimi rezanja u odnosu na čelik.

Međutim delovi od ovih legura su osetljvi na koncentraciju napona, a žilavost im je vrlo mala što ograničava njihovu primenu. Elongacija/izduženje tokom kidanja je praktično nula. Ima mali koeficijent širenja na povišenim temperaturama.
Mehanička svojstva zavise od mikrostrukture kao i izlučenog grafita kao oblika ugljenika. U stvari, sadržaj, oblik i veličina grafitnih čestica određuju čvrstoću i žilavost livenih gvožđa.
Kako se izlučuje grafit u livenom gvožđu, tako se mogu dobiti razne vrste livenih gvožđa a nas zanima najviše sivi liv.

U zavisnosti od brzine hlađenja, ugljenik se izlučuje/vezuje na razne načine, i dobijaju se razne vrste livenih gvožđa.
Brzim hlađenjem, dobijaju se strukture u kojima ugljenik nije uspeo da se odvoji od drugih elemenata pa se dobijaju razne vrste krtih livova...
U slučaju sporih hlađenja ima vremena da se izluči ugljenik u slobodnoj formi, u obliku grafita. U ovu grupu grafitiziranih livenih gvožđa spadaju sivi liv, nodularni liv, temper liv, vermikularni liv...

Sivi liv nastaje sporijim hlađenjem. Od temperature očvršćavanja tj od 1200C do nekih 725C, struktura je austenitna, a onda u zavisnosti od sadržaja ugljenika dolazi do rekristalizacije tj promene strukture, pa se dobija struktura ferit+grafit ili perlit (ferit + cementit) + grafit, odnosno ferit+perlit+grafit.

Grafit se izlučuje u obliku listića tj u obliku lamela kod sivog liva (a u obliku kuglica kod nodularnog liva (dobija se  uglavnom dodavanjem magnezijuma) tj u obliku crvića kod vermikularnog liva (dobija se dodavanjem cerijuma, magnezijuma, titanijuma...)...).
Izlučeni grafit u obliku listića tj velikih lamela kod sivog liva slabi metalnu osnovu, bukvalno je strano telo koje se smestilo u šupljinu. Zbog toga je čvrstoća metalne osnove oslabljena za recimo 50% i time je izuzetno osetljiv tj sklon lomovima jer su mu čvrstoća na zatezanje, na savijanje, žilavost, kovnost gotovo ravne nuli. Sa druge strane, upravo zbog grafita, dobro podnosi pritisak i vibracije pa je čest izbor recimo za kućišta mašina i blokove motora.

Kod livenih gvođža gde je grafit izlučen u obliku kuglica ili crvića, a koji su po dimenzijama manji od lamela a pogotovu imaju manji odnos površine ka zapremini vrednosti čvrstoće su veće tj ukupna mehanička svojstva kao i svojstvo zavarljivosti su bolja od onih kod sivog liva.

Poznavanjem procedure zavarivanja sivog liva, lako je zavarivati ove druge bolje zavarljive forme grafitiziranih livenih gvožđa.



Mikrostruktura sivog liva, ove tamne pruge su lamele grafita    Lamela grafita koja izuzetno napreže metalnu osnovi i slabi je, i koja zato postaje osetljiva na koncentraciju napona i koja gubi osobine plastičnosti.

Mikrostruktura nodularnog liva, ugljenik je izlučen u obliku kuglica grafita    Kuglice grafita su manje, imaju manji odnos površine prema zapremini, manje naprežu metalnu osnovu, pa su mehanička svojstva veće nego ona kod sivog liva a zavarljivost je bolja u odnosu na sivi liv.

Zavarljivost sivog liva

Potreba za zavarivanjem se može grupisati:
- u proizvodnji novih delova, ali češće nodularnog liva nego sivog liva (procena oko 10% svih zavarivanja sivog liva),
- popravak grešaka u livnicama (procena oko 50% svih zavarivanja sivog liva),
- reparaturno zavarivanje polomljenog, prsnutog, pohabanog sivog liva (procena oko 40% svih zavarivanja sivog liva). Najčešće nauljenog, zagorelog, promenjene strukture posle godina ili decenija eksploatacije. Delova ili nema ili se dugo čeka na njih, pa se onda želi zavarivanjem vraćanje u radno stanje.

Zavarljivost sivog liva je uslovljena njegovom strukturom i hemijskim sastavom, pa se može reći da je lakše ili teže zavarljiv, uvek teže od čelika, a ponekad se mora odustati jer ga je nemoguće zavariti. U svakom slučaju ga treba svrstati u uslovno zavarljive materijale zbog niske plastičnosti i sklonosti formiranju krtih struktura zbog brzog hlađenja usled zavarivanja.

Nekoliko faktora uslovljava zavarljivost sivog liva:
- procenat ugljenika i oblik i veličina lamela kao i vrsta i veličina zrna metalne osnove,
- Izuzetno niska žilavost i otpornost na istezanje i savijanje,
- često veliki sadržaj fosfora i sumpora,
- impregnacija uljem i drugim materijama,
- promenjena struktura usled izlaganju plamenu...

Veliki procenat ugljenika izaziva promenu strukture pri zavarivanju. Zavarivanje se može smatrati procesom izuzetno brzog hlađenja rastopljenog metala, pa se tipično mogu očekivati sledeće strukture (a mogu se pravilnim procedurama zavarivanja izbeći ili smanjiti):


Zona neposredno ispod metala zavara trpi najveći termo šok, tj zagrevanje i naglo hlađenje pa se dešava metalurški proces da ugljenik ne stigne da se izluči u grafit već se izluči u obliku karbida gvožđa, što je izuzetno tvrda i krta struktura (poznata kao belo liveno gvožđe, tj odbel), koja često puca bilo tokom zavarivanja bilo odmah posle u radu. A takođe stopa skupljanja je relativno velika u odnosu na osnovni materijal što takođe doprinosi pojavi unutrašnjih napona i vodi do pojave prslina.
Zona ispod odbela je uglavnom neka forma martenzitne strukture (ugljenik je zarobljen u matrici gvožđa), takođe krta, tvrda struktura, osetljiva na koncentraciju napona...
Veličina ovih zona, nivo krtosti i sklonost ka prslinama i zaostalim naponima zavisi osim od vrste materijala, tako od primenjene procedure zavarivanja, što će reći, pravilnom procedurom se opasnost od ovih struktura može smanjiti i izbeći.
Treba dodati da ponekad deo ugljenika može oksidirati i postati CO2 gas koji počinje da „kuva“ metal zavara, i koji  nekad prouzrokuje poroznost u metalu šava.

Zavarivanjem tj lokalnim unosom toplote se stvara zagrevanje pa hlađenje i time se stvaraju termički naponi u Zoni Uticaja Toplote (ZUT) uslovljeni širenjem pri zagrevanju a i skupljanjem pri hlađenju. Već je rečeno da je zbog izlučenog grafita žilavost sivog liva vrlo mala pa se teško nosi sa ovim naponima. Ponekad ovi naponi postanu toliko veliki da izazivaju pucanje dela.
Zato je rešenje ovog problema u zavarivanju kompletno predgrejanog dela (toplo zavarivanje) ili vrlo malo zagrevanje (kontrolisano hladno zavarivanje).

Veliki sadržaj fosfora izaziva stvaranje tvrdih metalnih jedinjenja sa gvožđem i ugljenikom stvarajući tvrde i krte strukture tipa belog liva. U slučaju ulaska u metal šava, mogu izazvati pojavu toplih prslina. Jedan od primera za ovakvu strukturu su ploče šporeta smederevaca.

Često su delovi motora i kućišta „popili“ ulje i/ili upili razne nečistoće. Pri livenju su možda zaostali pesak od kalupa, ili zaostali defekti koji sprečavaju vezivanje metala zavara sa osnovnim materijalom a primetno i samo razlivanje metala šava. Pri zavarivanju delova impregniranih uljem i nečistoćama treba preduzeti mere da se izvuče deo njih na površinu ili da se sagore grejanjem (uz recimo prethodnim premazivanjem parafinom) ili najčešće korišćeno, tehnikom zavarivanja, tako da se prihvati kao sasvim normalno poroznost u prvom sloju, pa onda obrusiti recimo 70-80 tog prvog sloja, pa ponoviti proceduru nekoliko puta, dok prvi sloj ne postane besporozan.
Treba istaći da nijedan standard koji klasifikuje elektrode za sivi liv ne uzima u obzir prisustvo topitelja i agenasa u oblozi elektroda namenjenih za borbu protiv ovih kontaminacija. Zato je i nemoguće pričati o „ekvivalentnosti“ svih elektroda u okviru jedne klase nekog standarda. Prosto postoje odlične elektrode, sa razvijenom oblogom za reparaturno zavarivanje prljavih livenih gvožđa i postoje one koje samo zadovoljavaju uslove standarde koji se odnose na metal ali ne i na sastav obloge. Sastav obloge kod dobrih elektroda je tajna proizvođača i pri izboru uvek treba koristiti one najbolje a nikada najjeftinije.

U slučaju da je deo bio izložen plamenu, vreloj pari itd tj velikim temperaturama, struktura mu je sigurno promenjena a mehanizam te promene se karikirano može opisati:
Prvo, dolazi do oksidacije grafita i metalne osnove, slabljenja materijala i čak pucanje.
Drugo, ugljenik iz perlitne osnove, usled temperature migrira ka grafitu, taloži se i pravi velika, ogromna grafitna zrna koja dodatno slabe osnovu, a sa odlaskom ugljenika iz perlita (mehanička smeša ferita tj gvođža i cementita tj karbida gvožđa), ostaju feritna zrna koja se pod dejstvom toplote takođe ukrupnjavaju, pa dolazi do totalne promene strukture, od perlitno grafitne u feritno grafitnu sa ogromnim lamelama grafita i ogromnim feritnim zrnima i još sva podložna oksidaciji. Mehanička svojstva ovog materijala su izuzetno loša a zbog ogromnih lamela grafita, gotovo je nemoguće vezivanje metala zavara za osnovni materijal. U nekim slučajevima, zavarivanje je nemoguće. Posebnu pažnju treba posvetiti zavarivanju ovakvih delova, kako pri izboru dodatnog materijala, tako i kompletne procedure zavarivanja, uz napomenu da tako saniran deo takođe očekuje vraćanje u surove uslove rada, tj pod dejstvo velike temperature.



Zavarivanje sivog liva obloženim elektrodama

Zavarivanje sivog liva se danas uglavnom vrši obloženim elektrodama a gotovo uvek u slučajevima reparaturnog zavarivanja. Prosto obloge elektroda (dobrih, ne svih) sadrže elemente koji dovode npr:
- do manjeg unosa toplota, tako što se prenos metala vrši finim sprejom, i/ili se može raditi brže...
- izvlačenje dela prljavštine, ulja iz materijala itd u šljaku,
- legiranje metala zavara za borbu protiv toplih prslina i napona skupljanja pri hlađenju...

Ugljenik je čudan element, a u sivom livu ga ima na pretek. Vezuje se za skoro sve elemente. Zato su za zavarivanje sivog liva razvijene elektrode koje sa jedne strane prave manje mešanje sa osnovnim materijalom, sa druge ne vezuju ugljenik već ga eventualno samo talože u sebi...

U slučaju zavarivanja sivog liva čeličnim elektrodama metal šava koji se sastoji od mešavine metala elektrode i metala sivog liva, prima mnogo ugljenika, a zbog brzog hlađenja struktura postaje zakaljena tj to je neka krta martenzitna koja ili puca, ili ima u sebi toliko zaostalih napona da puca u eksploataciji, ili je toliko tvrda da je mašinski neobradiva.

Zato se najčešće za uspešno zavarivanje sivog liva koriste elektrode na bazi nikla ili bakra jer oni ne vezuju ugljenik (Dešava se da se „pokupljeni“ ugljenik prosto nataloži, npr baš u formi grafita u osnovi nikla (nikl ne pravi karbide) a u bakru se uopšte ne rastvara. O ovome će još biti reči...).

Postojanjem ovih elektroda i primenom posebnih tehnika zavarivanja koje se baziraju na poznavanju mehanizama pojave tj izbegavanja tj umanjenja štetnih struktura, moguća su potpuno uspešna zavarivanja sivog liva.

Ukratko:
- metal elektrode daje zavar koji ne rastvara ili delimično rastvara ugljenik iz osnovnog materijala,
- unos toplote je manji jer su obloge elektroda uglavnom bazično-grafitne, tj grafit koji odlično provodi struju omogućava zavarivanje niskim amperažama,
- elektrode su ranije uglavnom bile namenjene za rad na minus polu a kao što je opšte poznato, tada je uvarivanje, tj mešanje sa osnovnim materijalom manje (za razliku od TIG-a gde je uvarivanje najvece na minus polu) što je praćeno malim unosom toplote.
- u zadnje vreme, mnogi proizvođači su osvojili proizvodnju elektroda koje rade na plus polu. Unos toplote je tada veći ali naplavljivost ovih elektroda omogućava brže vođenje, a time i manji unos toplote.
- obloga elektrode igra ključnu ulogu u uspešnom zavarivanju sivog liva!

O elekrodama će kasnije biti još pisano.



Zavarivanje sivog liva TIG-om

Bez obzira na pokušaje, nekad i uspešne TIG majstora, TIG je uglavnom postupak koji se ne primenjuje kada je reparatura u pitanju. Prvo, argon za razliku od obloge elektrode ne vrši nikakvo čišćenje kontaminiranog liva. Unos toplote je veliki zbog sporog vođenja. Nema dezoksidatora, pa postoji problem pri višeslojnom zavarivanju. Teško je naći odgovarajuće žice, a i kada se nađu nisu ništa jeftinije od elektroda. Potrošnja argona dodatno poskupljuje proces. TIG-om mogu raditi samo vešti (skupi) majstori a REL-om može raditi skoro svaki bravar ili priučeni varioc.
Kada je u pitanju popravka gasnih pora, sitnih defekata u proizvodnji, TIG pronalazi svoje mesto.
Najčešće su u upotrebi dve žice:
- ER Ni-1 (nisko ugljenični nikl, sa recimo 3-4% Ti). Problem sa ovom žicom može biti u malom sadržaju ugljenika, kasnije će biti pisano zašto ga treba biti više u dodatnom materijalu, a prisustvo Ti, vrlo snažnog karbidotvorca znači stvaranje nešto karbida tj krtih struktura, što može dovesti do slabljenja materijala ili pslina. U praksi, na čistom livu, pre svega nodularnom, nije bilo problema.
- Žica na bazi NiFe. Ovaj Fe vezuje C prilikom hlađenja i pretvara se u neku od zakaljivih tvrdih i krtih struktura. Ako se pretera sa unosom toplote može doći do prslina ili stvaranja vrlo tvrdih zona koje su teško mašinski obradive.
- Žice na bazi Fe, tipa ER 70S-6 i slične. Metal vara ovih žica upija ugljenik iz sivog liva i postaje zakaljiv, što će reći tvrd, krt i sklon prslinama, pa nije pokazao kao dobar izbor.
- Žice tipa ER 307 tj legura zvana 18/8/6. Ponekad može biti uspešna, naročito pri manjem mešanju sa osnovnim materijalom i kod nodularnog liva.
- Moguće je ponekad koristiti žice na bazi Cu kao dodatni materijal, mada se ovo pre može nazvati lemljenjem. Materijal mora biti čist.



MIG/MAG zavarivanje sivog liva

Uglavnom se primenjuje za zavarivanja po odobrenim kvalifikacijama zavarivanja i to u proizvodnji tj na „čistom“ materijalu, a pre svega na nodularnom livu ili na zavarivanju livenog gvožđa za drugi materijal (npr čelik) ili i za navarivanja. Moguća je primena i punjenih žica. I žice punog preseka i punjene žice su uglavnom na bazi feronikla.

 


Zavarivanje sivog liva prema unosu toplote

Razlikujemo:
- Zavarivanje na toplo,
- Zavarivanje na polutoplo,
- Hladno zavarivanje...



Toplo zavarivanje sivog liva, istorodnim dodatnim materijalom

Najčešće se koristilo u livnicama, kao i za reparaturu pojedinih skupih delova (npr glava motora lokomotiva, građevinskih mašina, ...). Kod onih koji su ovladali ovim postupkom, rezultat je bio potpuno uspešna sanacija. Bila je to uobičajena tehnika dok se nije razvilo tzv hladno zavarivanje.

Prvo bi se radilo čišćenje dela (ručno, brušenjem, žljebljenje elektrodom, zagrevanjem, hemijski...) i eventualno ukopavanje žljebova. Žljebovi su bili široki, sa zaobljenim dnom. Ako je bilo zazora u prostoru koje je trebalo popuniti koristile su se grafitne podloške.

Sledilo je predgrevanje na temperaturu oko 600C. Mogli su se naći razni podaci o ovoj temperaturi (od strane uspešnih firmi):
- 550C +/- 100C,
- 580-600C,
- 400-650C,
- 595-650C
- ...
Ne preporučuje se predgrevanje preko 650C jer preko toga sivi liv naglo gubi čvrstoću i postojala bi opasnost da se ceo ili delimično uruši pod sopstvenom težinom.

Uspeh cele operacije je zavisio od peći za jednoliko predgrevanje i hlađenje. Kao gorivo se koristilo: prirodan gas, drveni ugalj, struja... Dodatni materijal je bio na bazi nodularnog liva sa velikim procentom silicijima (radi pospešivanja procesa grafitizacije).

Zagrevanje je bilo sporo, da bi se izbegli naponi zbog nejednakih debljina zidova i to što je predmet bio složenije geometrije to se sporije grejalo. Uslučaju grejanja brenerima, bolje je bilo grejanje propan-butanom zbog sporijeg dizanja temperature.

Pominjale su se preporuke za brzinu grejanja:
- 100 C/1 h,
- 120 – 150 C/1h,
- za skupe delove složene geometrije do 40C/1h,
- za delove sa extremnim prelazima debelih na tanke zidove čak 10-15 C/1h što je stvarno trajalo dok se ne dostigne pomenutih 600C.

Deo se onda vadio iz peći i odmah pokrivao izolacijom osim samog mesta zavarivanja ali i dogrevao. Izolacija je sprečavala odvođenje toplote ali i isijavanje toplote. U svakom slučaju nije lako bilo zavarivačima na ovim poslovima.



Zastrašujući izgled jednog dela predgrejanog na 600C, spremnog za zavarivanje. Ovo se mora pokriti, ostaviti samo mesto zavarivanja pristupačno a zavarivač je morao nositi azbestno ili slično odelo... inače... bi ostali samo dugmići.

Radna temperatura je morala da bude veća od 450C i pazilo se da oscilacije temperature tokom rada ne budu veće od +/-50C, pa se eventualno deo dogrevao najčešće brenerima.

Postupak je najčešće bio oksi-acetilenski gasno plameni, a žica koja se dodavala, već rečeno, na bazi nodularnog liva sa velikim procentom silicijima (radi pospešivanja procesa grafitizacije. Kao što svi znate ferit ima površinski centriranu kubnu rešetku (zamislite jednu praznu kutiju u koju nešto može da se smesti), što znači da ima mesta za neke atome da se smeste unutar nje. Silicijum je brži od ugljenika, on se smešta unutar feritne rešetke a ugljenik onda nema gde da se smesti u matrici gvožđa pa se onda izlučuje kao grafit...). Žice su bile obložene topiteljom ili neobložene uz dodatak topitelja. Topitelj bi se ili naneo na zonu zavarivanja ili bi se brenerom zagrejala žica, umočila u topitelj i tako se nanosila na mesto zavarivanja. Topitelj (najčešće sa natrijum karbonatom) je imao zadatak da rastvara teško topive okside silicijuma koji je onda onemogućavao ugljeniku vezivanje sa atomima gvožđa kao i prevođenje nečistoća u trosku. Osim toga je imao za zadatak da povećava kvašenje osnovnog materijala tj razlivanje dodatnog po osnovnom, povećavao tečljivost metalnog kupatila i štitio od oksidacije. Ovakav topitelj je pravila i jedna firma u Srbiji.

Inače postojale su i elektrode sa jezgrom od nodularnog liva, sa oblogom od ovakvog topitelja ali je uglavnom svima bilo lakše da rade gasnim plamenom. Homogenost šava i mehanička svojstva su bila često „nekonzistentna“, a operativna zavarljivost je bila loša pa je prednost najčešće davana gasno plamenom postupku.

Površina žljeba bi se plamenom dovela do malog topljenja tj do „znojenja“, vrh šipke bi se istopio, uglavnom sa neutralnim plamenom i rastopljenja kap bi se nanela na mesto zavarivanja. Metalno kupatilo se mešalo kružnim pokretima plamena da bi se izvršila degasifikacija i bolje uvarivanje u osnovni materijal. Vođenje je bilo udesno, sa njihanjem brenera od jedne do druge ivice žljeba (po putanji „obrnuto C“). Brener bi se vodio pod 75-80 stepeni u odnosu na površinu koja tek treba da se pređe, tj usmeren ka stvorenom kupatilu, a šipka se držala pod 60-75 stepeni u odnosu na brener, a vrh brenera na nekih 10-tak mm od rastopa...
Zbog velike temperature predgrevanja, i još unošenja toplote pri zavarivanju, metalno kupatilo bi bilo vrlo veliko i tečno. Zato su se često stavljale podloške na mestima velikih zazora i žljebova.
Jedna od preporuka je bila da se izabere plamenik sa protokom od 80-90 l/h acetilena po 1 mm debljine materijala.



Grafitne podloške.

Kada bi se počelo sa zavarivanjem, ne bi se dozvolilo da se deo šava ohladi već bi se jedna sekcija cela zavarila.

Posle zavarivanja bi sledilo hlađenje, i to vrlo sporo. Deo bi se vratio u peć i tamo bi se programirala brzina hlađenja. Brzine hlađenja bi bile u slučaju delova sa kritičnim segmentima isto onako sporo kao što se i zagrevalo (10-15C/h) a inače se kod delova osetljivih na napone primenjivalo hlađenje max 40C/1h a za ostale 50-100C/h. Tako bi išlo do 300C a onda bi se peć isključila, pa bi se deo (u peći) hladio zajedno sa peći.

Nije tu ponekad bio kraj još!!!
Iskusni metalurzi su posle hlađenja na sobnu temperaturu (odmah ili kasnije) primenjivali termičku obradu žarenjem, negde na oko 550 C, za svaki slučaj, da se eliminišu zaostali naponi.

Ovakav pristup je davao zavare bez pora, bez prslina, bez ijedne zakaljene zone. Pošto je struktura vara bila od nodularnog liva, mehanička svojstva su bila bila bolja od osnovnog materijala.

Prednosti ovog postupka su bile jasne, a mane su bile skupa demontaža, skupa oprema i peći za grejanje i dogrevanje, komplikovana manipulacija, isijavanje toplote pri zavarivanju, ponekad promena dimenzija pa ponovna mašinska obrada, danonoćno angažovanje inženjera i zavarivača... Svima je jasno da se radilo o poslu koji je trajao nekoliko dana, i bio izuzetno skup. Zato je polako nestao.

Danas u Srbiji ovo gotovo niko više ne radi i nikome i ne pada na pamet. Koliko znam, zadnji koji se upustio u ovu avanturu, Sloba P. iz Velikog Orašja je pre 3-4 godine bio napravio peć i počeo sa reparaturom traktorskih glava, bio osvojio potpuno uspešno tehnologiju, ali je odustao zbog visoke cene i velikog angažovanja oko takvog zavarivanja.

A evo i razotkrivenog jednog mita na temu gasnog zavarivanja prsnutih glava karikama:
U opisu mog posla spada i konstantan obilazak firmi koje se bave zavarivanjem, pri čemu dolazim u kontakt sa svim mogućim ljudima koji imaju veze sa zavarivanjem. Nekada su ti susreti i čudni, mogu se čuti svakojake priče iz sfere baronisanja... Između ostalog se mogu čuti priče kako je neko negde nešto uradio-zavario i napravio čudo neviđeno, a što nema na prvi pogled logike i objašnjenja. Najčešće su te priče prosto besmislene, ali ulazak u sukob sa "glavnim junakom" bi značio štetu za posao, pa je bolje samo klimati glavom, treptati i bečiti se, mrmljati hvalospeve majstoru...
Ipak neke od tih priča imaju smisla iako zvuče neuobičajeno na prvi pogled...
2004 sam bio u jednoj firmi vezano za reparaturno zavarivanje "gusanih" traktorskih glava, i glavni majstor Vidoje je tvrdio kako je nekada sve bolje bilo, kako su tada (1970-tih) pravili elektrode/žice kako treba, kako sada nema tog kvaliteta elektroda/žica itd, ...  i kako on ima sopstvenu tajnu kako se najbolje zavaruju puknute gusane glave, i otkriće mi, jer mu se „dopadam“... a to je gasnim postupkom, pri čemu je dodatni materijal, istrošene karike od istog motora, pa prvo brenerom zagreje glavu, zavari je gasnotopeći kariku, a posle zavarivanja umota zavarenu glavu u neko platno, stavi u pesak i posle toga glava kao nova, sve koje je uradio traju još uvek a odradile ko zna koliko vremena i kilometara i ako hoću može da me odvede kod komšije jer mi se na licu videlo da mu ne verujem...
Kasnije sam na još par mesta čuo istu tajnu...

Ima li ova priča smisla?

OK, gore je iscprno opisano reparaturno zavarivanje sivog liva na toplo istorodnim dodatnim materijalom po procedurama koje poštuju metalurgiju livenog gvožđa...
...Ukratko još jednom, žice za gasno zavarivanje su napravljene od legure čiji je sastav jednak livenom gvožđu, tj recimo 3.5% ugljenika + još neki elementi, sa mnogo Si koji ubrzava izlučivanje C u obliku grafita i dobijena struktura je tipa nodularnog liva, tj možda najpoželjnije forme livenog gvožđa jer je manje osetljiva na prsline, lakše zavarljiva od sivog liva, jača je... itd. Osim žice, dodaje se i topitelj... A najbitniji deo procedure je vrlo sporo hlađenje najčešće u samoj peći ili u pesku ili u pepelu, recimo brzinom od 50°C/h, što će reći da se sa nekih 500°C na 20°C hlađenje odvija za 24h... Inače topli postupak je superioran u odnosu na hladni, pogotovo kada postoje termička opterećenja delova u radu, kao kod glava motora (tada nema bimetalnih naprezanja, čvrstoća vara je ista ili jača od osnovnog materijala, nema zona degradiranog materijala...).
E zato, ovaj mit sa karikama je moguć, a u ovome je "tajna". Karike su u stvari napravljene od nodularnog liva, obično vrlo kvalitetnog, kontrolisanog hemijskog sastava... Drugim rečima, materijal karike je skoro jednak pomenutim žicama koje se potpuno uspešno koriste uz topitelj za sanaciju puknutih glava. Jedino nemaju povećan sadržaj Si koji se kod žica namenski dodaje radi bolje i što veće grafitizacije. Zavarivači koji su koristili karike, nisu predgrevali i progrevali glave "baš po proceduri", nisu ni koristili topitelj... Ali ako su glave bile očišćene dobro, ako su ipak brenerom zagrejali glavu "kolko tolko otprilike dovoljno", ovaj mit je moguć, jer su karike vrlo slične namenski pravljenim žicama a "kolko tolko" su ispoštovali najbitniji deo procedure a to je predgrevanje i sporo hlađenje...

Danas gotovo niko ne radi gasno zavarivanje ni običnog čelika, osim možda ovi što uvode grejanje po zgradama, radnici toplana i vodovoda ... a kamoli da se bave gasnim zavarivanjem puknutih glava, pa još i karikama "tajnom... koja se prenosila onima koji su se dopali majstoru ili među odabranim pripadnicima bratstva zavarivača"...



Zavarivanje sivog liva na hladno, raznorodnim dodatnim materijalom

U slučaju zavarivanja sivog liva čeličnim elektrodama, metal šava će primiti veliku količinu ugljenika, dobijena struktura će biti zakaljiva na vazduhu, i dobiće se metal šava koji je vrlo sklon prslinama, bilo tokom zavarivanja bilo u radu, a sa druge strane vrlo velike tvrdoće.

Da bi se to izbeglo, koriste se elektrode čija osnova nije Fe i ne stupa ili delimično stupa reakciju sa osnovnim materijalom.

Već je rečeno da je nekada davno jedini način sanacije sivog liva bilo toplo zavarivanje i zahtevalo danonoćno angažovanje peći, ljudi, znanja... Običnom čoveku je tada reparaturno zavarivanje sivog liva bilo strah i trepet. Ali pojavom elektroda na bazi nikla i feronikla sa specijalnim oblogama, i sa poštovanjem prilagođenih tehnologija zavarivanja, moguće je da maltene svako, po gruboj proceni, uspešno odradi 90% reparatura.

Najčešće se koriste obložene elektrodama na bazi nikla i feronikla a ponekad i na bazi bakra ili nikl+bakar. Obloge su takve da daju mali unos toplote, bore se sa nečistoćama, zaptivaju pore u sivom livu a daju blag prelaz tj malo mešanje sa osnovnim materijalom i relativno mekanu ZUT.

Prednosti zavarivanja ovim elektrodama su, osim izostanka reakcije sa ugljenikom, još i mehaničke osobine koje su iste ili veće od onih kod sivog liva, a sigurno mnogo veće plastičnosti.

Zavarivanje se vrši na hladno, bez predgrevanja, ili sa predgrevanjem do 200-300C.
O samom izboru elektroda, i o vrstama elektroda će kasnije biti nadugačko i naširoko pisano.



Priprema za zavarivanje

Kao i uvek, za početak je potrebno očistiti deo, i identifikovati prsline i mesta loma, kao i ustanovljavanje da li postoji neko parče koje nedostaje pa kasnije tu treba postaviti zakrpu. Prostiranje prsline se može utvrditi recimo penetrantima. Ako postoji snop prslina (paukova mreža) potrebno je odstraniti celu zonu i kasnije privariti zakrpu najčešće od čelika.

Ako je deo polomljen, pripremiti neku vrstu alata za fixiranje i poštujući proceduru zavarivanja dovesti ga u sklop pripojima dužine 10-15 mm na svakih 75-150 mm.

Pre žljebljenja se koriste mere za sprečavanje širenja prsline i to ili bušenjem otvora na krajevim svih prslina ili navarivanjem „mostova“ ili i jedno i drugo.
(Otvor, znači da se buši sve dok burgija ne probije zid).

Krajevi prsline se buše burgijom 3-4 mm.

Nekad se može desiti, kod otvrdnutog liva, maltretiranog u eksploataciji, da unos toplote bušenjem razvije nove prsline ili mikroprsline. Zato se nekad radije prave tj navaruju mostovi na krajevima prslina. Zakopa se roto glodalom plitko, ili dletom, par milimetara u dubinu, ili direktno na očišćen materijal, i onda se navare mostovi recimo 20-40 mm u dužinu tako da kraj prsline bude na pola te dužine. Smisao mostova je da se iskoristi napon skupljanja metala vara, koji sada privlači prsnute delove jedne ka drugim i tako poništava napone koji su bili suprotni i doveli do prsline.

Navarivanje mostova

Neki ne žele da mnogo misle, pa urade i zabušivanje pažljivim unosom toplote ali i navare mostove. Neki dodatno, posle popunjavanja prsline odrade još jedan poprečni most po sredini prsline.

Sama prslina se može izvaditi na nekoliko načina: roto glodalom, brusilicom, bušilicom – zabušivanjem rupa tako da jedna rupa zajeda drugu pa sve tako duž prsline, elektrodom za žljebljenje... Kako god se radi, pratiti porast temperature tokom ove operacije jer unos toplote može biti takav da dovede do novih prslina što treba izbeći.

Elektroda za  žljebljenje je dobra kod zauljenog liva jer sagoreva ulje i nečistoće. Takođe se mora pratiti porast temperature. Radi lakšeg praćena prsline, označiti je pre žljebljenja elektrodom, npr kredom. Posle žljebljenja elektrodom potrebno je oksidiranu pokoricu odstraniti brusilicom ili roto glodalom ili turpijom i fino doterati ivice žljeba. Pravac žljebljenja je ka otvorenom kraju prsline. Koristiti je pre svega kod debelozidnih delova.

Neki majstori koriste i turpiju posle žljebljenja brusilicom. Neki koriste i čekić i dleto za odvajanje defektnog materijala.

Žljebovi ne smeju imati oštre ivice i prelaze, već ih uvek jako zaobliti zbog osetljivosti sivog liva na koncentraciju napona.

           
Žljebljenje elektrodom    Neposredno posle žljebljenja elektrodom    Obrusiti pokoricu nastalu žljebljenjem elektrodom poštujući zaobljene prelaze


Žljeb za sanaciju prsline ne mora biti duž dubine celog preseka. Preporuka je sledeća:

Ako je deo debljine do 15 mm, uraditi žljeb prema donjoj slici tj da dubina bude 2/3 debljine. Ako je debljina zida veća, uraditi prema prvoj slici, tj dubina žljeba da bude oko 1/2 debljine zida.
Ova preporuka je svoju korektnost dokazala nebrojeno puta u praksi. Naročito se ovaj pristup preporučuje kod hladnog zavarivanja jer zatvaranje korena povećava sklonost ka pojavi prslina tokom zavarivanja.
Uočiti i širok žljeb i veliki radijus u njegovom dnu i pri izlasku žljeba na površinu dela.

Razlog za ovu preporuku je sledeći:
Zatezna čvrstoća i ostala mehanička svojstva su veća kod metala šava a pogotovu žilavost i elongacija. Zato će poprečni presek iako je tanji biti jači od punog preseka da je od sivog liva. A sa druge strane, tokom zavarivanja se ostavlja mogućnost malog disanja usled širenja i skupljanja pri zavarivanju. Takođe ovako se može lepo centrirati dva polomljena dela.

Posle žljebljenja treba razmisliti o predgrevanju. Postoji dva pristupa. Jedan je ne predgrevati uopšte, a drugi je bas predgrevanje na neku od preporućenih temperatura (200C-350C).
Argumenti za izbor su sledeći:

Zavarivanje na hladno, bez predgrevanja:
Razlog zašto se dešavaju strukturni i termički naponi koji dovode na kraju do pucanja jeste upravo temperaturni ciklus. Unosom temperature, zbog brzog hlađenja, u ZUT-u se izdvajaju krte faze osetljive na pojavu prslina. Dalje odlivci su najčešće sa komplikovanim geometrijama, sa i debelim i sa tankim zidovima, i bilo kakvo grejanje, a pogotovo improvizovano bi dovelo do bržeg dostizanja temperature predgrevanja u tankim zidovima ali i tokom hlađenja ti tanki zidovi bi se mnogo brže hladili i potpuno bi promenili strukturu.
Zato je razvijeno zavarivanje sa izuzetno niskim unosom toplote (uz naravno ostale mere). Koristi se elektroda manjeg prečnika, polaže se gusenica od recimo 10-15-20 mm, u svakom slučaju kratka, njihanje je ograničeno na 2-2.5 prečnika elektrode tj samo toliko da se obezbedi lepo uvarivanje elektrode u ivice šava. A onda se čeka da se mesto na kome je položen var ohladi dok se ne ohladi na nekih 50-60C a merni instrument je goli dlan. Stavi se dlan na mesto zavarivanja, pa ako može ruka da se drži, dovoljno je ohlađeno. Temperatura u široj zoni vara ne bi trebalo da pređe 100C (u jednoj ozbiljnoj knjizi se pominje max 95C).
Hladno zavarivanje se pre svega odnosi na zavarivanje elektodama na bazi nikla. Ne preporučuje se ako se koriste čelične elektrode, jer se elektrode na bazi nikla plastično deformišu i tako se oslobađaju naponi u šavu.
Luk treba da je kratak da bi se dobio prenos sitnim kapima bez prštanja i da se najbolje iskoristi energija plazme, elektroda se vodi vertikalno. Osim prve gusenice, luk svih ostalih se pale na već položenim po onoj šemi gore. Za svaki slučaj, ukloniti završni krater roto glodalom.

Zavarivanje sa predgrevanjem (neki ga zovu polutoplo):
Predgrevanje ima za cilj, pre svega smanjenje stope hlađenja, tj usporavanje hlađenja i na taj način se izbegava ili smanjuje količina loših struktura u ZUT-u kao i naponi između debelih i tankih zidova. Takođe se smanjuje tvrdoća ZUT-a. Međuprolazna temperatura bi trebalo da bude max 300C a poželjno max 50C preko temperature predgrevanja.
Ako se koristi elektroda na bazi čistog nikla, predgrevanje može biti niže, ako se koristi elektroda od feronikla, nešto veće, a ako se koriste (a gotovo nikada se ne koriste) čelične elektrode, onda predgrevanje može biti i preko 300C.
Predgrevanje bi trebalo da rade samo oni koji imaju dobre uređaje ili peći i koji razumeju metalurgiju sivog liva a pogotovo ako postoji složena geometrija sa oštrim prelazima i tankim zidovima. Grejanje brenerima tek tako napamet ili kopirati kako je neko negde radio nije dobar pristup. Iskustvo je pokazalo da se uglavnom napravi velika šteta.

Posle polaganja svake gusenice, a posle skidanja šljake, pri zavarivanju raznorodnim elektrodama treba obavezno raditi iskivanje. Iskivanje se radi čekićem sa zaobljenim vrhom a nikad sa špicastim. Iskivanje daje najbolji efekat dok je metal vara vruć, pa se ponekad pravi ekipa, zavarivač plus „čukač šljake i iskivač“ da bi se iskivanje što brže uradilo posle nanesene gusenice. Jer ako sve radi zavarivač, onda postoji malo kašnjenje. On mora da odloži klješta sa elektrodom, pa onda da podigne masku pa da nađe čekić, koji mu se u međuvremenu često zagubi ili padne a on ne može u momentu da ga nađe, pa da stavi naočare da mu šljaka ne ide u oči (dok on krene da čuka, prođe vreme kada iskivanje ima efekta)...
Iskivanje je najbolje pneumatskim alatom.
Iskivanjem se značajno uklanjaju zaostali naponi, tako što se dešava plastična deformacija gusenice i to i u podužnom i u poprečnom smeru kao i po dubini-na strani provara. Zaostali naponi se ovim uklanjaju i do 50%. Na ovaj način se otpuštaju naponi, sprečava krivljenje i deformacije... Sila iskivanja treba biti takva da se udarima deformišu tj sabiju nabori tj ripne od zavarivanja, ne više. Udariti po centru šava. Zbog poznatih razloga, izbegavati iskivanje prvog i poslednjeg sloja ili njih iskivati pažljivo znatno laganijim udarcima.

Neke od dodatnih tehnoloških mera koje doprinose uspešnoj reparaturi su:
- „puterovanje“, naročito za dobijanje nepropusnih šavova,
- primena tehnike zavarivanja poznate pod imenom „pola-pola“,
- „sidrenje“,
- sprečavanje „disanja“ ako je prslina dugačka ...
Ne bih se trenutno zadržavao na ovim naprednim tehnikama. Ko se bude u praksi bavio zavarivanjem sivog liva lako će doći do detaljnog opisa i njihovog smisla.
- tretiranje lemom za prodiranje u mikropore (nekad mekim lemom, nekad tvrdim ali sa nižom tačkom topljenja),
- tretiranje zaptivnim fluidom,

Već rečeno dodatni materijali su najčešće obložene elektrode, i sigurno su prvi izbor u reparaturi u odnosu recimo na TIG ili MIG/MAG žice.

Odmah da napomenem, jeste da su elektrode za zavarivanje sivog liva klasifikovane po standardima, ali ta klasifikacije se odnosi na čist metal šava (navari se na čeliku 6 slojeva elektrodom i onda se posmatra čist metal šava... Nema baš veze sa konkretnim zavarivanjem prljavog, nauljenog, zagorelog, ostarelog... sivog liva). Apsolutno ne postoji mogućnost poređenja elektroda recimo od čistog nikla i donošenje zaključka tipa „sve je to jedno isto, pripadaju istom standardu, daj da kupim najjeftiniju“. Već rečeno, obloge tih elektroda čine njihovu suštinu, a ona se nigde ne pominje u standardu. Zato je izbor dobre elektrode jedna od ključnih stvari u uspešnom zavarivanju sivog liva.

Obložene elektrode koje su razvijene za zavarivanje sivog liva su:

- Elektrode na bazi čistog nikla (namerno ne pominjem standard „E Ni-CI“, da ne bi neko pomslio da su sve elektrode iz ove klase iste ili barem da su tu negde).
Prosto nisu iste, neke su odlične i sa njima ćete odraditi uspešno neku reparaturu, lepo će se razlivati, pokupiće prljavštinu i izneti je u šljaku... a neke iz ove iste klase neće. Prosto jedne su zamišljene, projektovane i napravljane i poboljšavane decenijama da bi dale najbolji mogući rezultat a druge su napravljene da bi zadovoljile standard a treće naravno da budu najjeftinije... I da bude jasno ...-„CI“ je skraćenica od Cast Iron = liveno gvožđe na engleskom. Bar 50-tak puta sam sreo da neki pišu ili čitaju „ce-el“ tj CL i kada ih pitam što tu piše CL, objasne mi da je obloga na bazi hlora...
To su oni što kupuju „...najjeftinije...“, ne razumeju mehanizme uspešnog zavarivanja sivog liva i koliko je kritično izabrati dobru elektrodu, niti da hloru ovde nema mesta.

Ove elektrode se gotovo ne mešaju sa osnovnim materijalom, tj zona mešanje vrlo mala. Obloge su bazično grafitne i dobri proizvođači ovu elektrodu prave tako da bude sa visokim stepenom bazičnosti (poenta je da su takve pri malim temperaturama) da bi mogla da iznese prljavštinu iz materijala u šljaku. Ovim se vezuju fosfor i sumpor itd i izbegavaju tople prsline. Grafit služi za što bolje provođenje struje, jer je od ključnog značaja što manji unos toplote (elektroda „radi“ na maloj amperaži). U zavisnosi kakav je grafit stavljen (ne stavljaju svi isti grafit), omogućava se bolji prenos rastopljenih kapi. U oblogu se stavljaju agensi i topitelji za što bolju borbu protiv prlavštine i potpomaganje njenog sagorevanja u luku. Takođe se u oblogu stavljaju aditivi za prenos materijala u izuzetno sitnim kapljicama. Ovo je bio jedan od ključnih koraka u razvoju uspešnog zavarivanja na hladno, a to se tada u struci prozvalo „mekotečna“ elektroda (ni dan danas neki ne umeju da naprave mekotečnu elektrodu). Sitne kapljice ne bombarduju materijal već se nežno slivaju i fuzionišu sa materijalom. „Snaga“ luka je takva da rastura oksidne slojeve i sagoreva zaostatke ulja u mikroporama.
Ima još jedna tajna kod elektroda ovog tipa a koje su dobre. Suprotno onoj pomenutoj žici za TIG ER Ni-1 (koja se  ponekad koristi za TIG zavarivanje sivog liva) ove elektrode sadrže dosta ugljenika (oko 1%). Kod najboljih elektroda ovo je projektovano i izvedeno sa smislom. Radi se o tome da se ugljenik ne vezuje sa niklom ali se rastvara u njemu. Na taj način, se kod izgorelog liva unekoliko nadoknađuje nestali ugljenik, ali pre svega se dešava da metal šava od nikla pokupi i taj ugljenik od elektrode i još eventualno od osnovnog materijala i pošto se ne vezuje sa njim on se u njemu onda izlučuje kao grafit. Izlučivanjem grafita, metal šava od nikla bubri tj širi se dok se sa druge strane skuplja usled hlađenja tj na ovaj način se ova dva dejstva unekoliko potiru. Ako dodamo da metal šava od nikla ima veliku elongaciju i platičnost, pa još ako se iskivaju, ostaće vrlo mali procenat zaostalih napona. A ako se preduzmu još par tehnoloških mera, opasnost od zaostalih napona će biti potpuno uklonjena.
Nadam se da sam barem malo razjasnio zašto je dobra elektroda, a pre svega njena obloga, od ključnog značaja za uspešnu reparaturu sivog liva

Ove elektrode daju najmanju tvrdoću posle zavarivanja, pa su uvek prvi izbor ako se deo na tom mestu mašinski obrađuje. Može se očekivati max 280 HB u ZUT-u ako se ne vodi mnogo računa i ne preduzimaju tehnološke mere za smanjenje tvrdoće i zaostalih napona. Naročito su pogodne za zavarivanje u jednom prolazu...

Vezuju se na minus pol, što znači uvarivanje je malo tj mešanje je malo (a plus rade na maloj amperaži i plus je prenos mekotečan tj sitnim kapljicama...), i polažu se tanji slojevi. Iskivanje je gotovo obavezno za metal šava od ove elektrode. Žljeb obavezno sa velikim radijusom.
Stari majstori kada filozofiraju kažu: „...zavarivanje sivog liva dobrom elektrodom na bazi čistog nikla je kao lemljenje, toliko je mala zona mešanja, a vezivanje je odlično, a primenom tehnoloških mera se mogu smanjiti zaostali naponi kao i tvrdoća a i dobiti povoljna struktura u ZUT-u...“.

U slučaju višeslojnog zavarivanja, ova se koristi za puterovanje, i ako se koristi u kombinaciji sa feronikl elektrodom, ova na bazi nikla daje šavu žilavost a feronikl daje veću čvrstoću.

Obloga je osetljiva na vlagu, pa elektrode treba pažljivo čuvati da svi oni fini aditivi, topitelji i agensi ne bi kristalisali i nestali.
Ako elektroda ovlaži, pratiti uputstvo proizvođača za sušenje, tj ne sušiti na 300-400C. Jer zbog svih onih aditiva, topitelja i agensa itd, kod ozbiljnih proizvođača namerno je obloga napravljena „poroznom“ što je suprotno od guste i nabijene. Na taj način pri sušenju se može pri nižim temperaturama odstraniti vlaga jer kroz poroznu oblogu vlaga lako izlazi a ne ugrožavaju se pomenuti aditivi, topitelji i agensi koji u stvari čine elektrodu.
Primenom tehnoloških mera moguće je dobiti vrlo nisku tvrdoću i laku obradljivost. Stari majstori kažu: „...može se obrađivati noktom...“. U stvari morao bi metal šava ove elektrode vrlo lako da se obradi turpijom.

Ova elektroda ima i mana:
Zatezna čvrstoća joj je mala pa nije pogodna za višeslojna zavarivanja debelih preseka gde se mogu očekivati naponi usled ukrućenja. Nije dobra ni za sivi liv veće čvrstoće a zbog toga ni za nodularni liv jer joj je zatezna čvrstoća relativno mala. Nije pogodna za livove sa većim sadržajem fosfora. Koeficijent linearnog širenja je veći od onog kod sivog liva pa izbegavati njenu primenu tamo gde postoji rad na većoj temperaturi. U slučaju da se zbog vezivanja sa osnovnim materijalom ili nečeg drugog treba baš ona primeniti preporučuje se primena u kombinaciji sa feronikl elektrodama koje imaju veću čvrstoću a termičko širenje je manje nego kod čistog nikla. Boja (srebrenasta) je različita od boje sivog liva.

- Elektrode na bazi feronikla (namerno ne pominjem standard „E NiFe-CI“, da ne bi neko pomslio da su sve elektrode iz ove klase iste ili barem da su tu negde. Još jednom, standard koji klasifikuje ove elektrode nema ama baš nikakve veze sa ukupnim kvalitetom ovih elektroda).
Čist metal šava ovih elektroda je otprilike 53-55%Ni i 45%Fe. Što je naravno apsolutno nebitno, jer nije ova elektroda projektovana za navarivanje u 10 slojeva i dobijanje čistog metala šava, već je namenjena za vezivanje sa sivim livom i u stvari koliko je nebitan čist metal od ove elektrode toliko je bitna mešavina metala ove elektrode sa sivim livom. A kakva mešavina će se dobiti zavisi kako je elektroda projektovana, tj kakvo joj je razlivanje na nekoj amperaži pri nekoj brzini vođenja pri nekoj amperaži.
Npr. nekim proizvođačima najboljih elektroda u ovoj klasi je bio cilj da se pri mešanju od 20-30% dobije metal šava koji je po koeficijentu toplotnog širenja što je moguće bliži koeficijentu širenja sivog liva (a koji je izuzetno mali a inače taj koeficijent kod nikla je veliki). Na taj način se smanjuje opasnost od prslina usled različitih koeficijenata širenja tj skupljanja pri očvršćavanju.
Metal šava ima veliku zateznu čvrstoću, pa se njome po tom svojstvu mogu zavarivati livovi velike čvrstoće (npr nodularni liv), ukrućeni delovi, spojevi čelika i sivog liva itd
Plastičnost je takođe veća kod ove elektrode nego kod one od čistog nikla.
Zbog ove dve osobine, često se kod višeslojnog zavarivanja koristi ova elektroda u kombinaciji sa onom od čistog nikla.
Boja metala šava nije tako sjajno srebrna kao kod elektrode od čistog nikla.
Metal šava ove elektrode iskivati blažim udarcima nego kod čistog nikla.
Najnovije generacije ove elektrode takođe imaju u oblozi bogat sadržaj elemenata za borbu sa prljavštinom u sivom livu i bolje vezivanje sa njim.
Po svojoj metalurškoj prirodi, bolje su za vezivanje sa sivim livom sa puno fosfora od onih sa čistim niklom.

Mane ove elektrode potiču pre svega od iskustva sa lošim elektrodama ovog tipa:
Za starije „modele“ ovih elektroda je obavezno predgrevanje radi boljeg vezivanja sa osnovnim materijalom, i smanjenjem količine štetnih struktura i tvrdoće ZUT-a.
A takođe loše elektrode iz ove klase ponekad imaju očajno razlivanje, pa korisnici sve elektrode ovog tipa cene prema ovim očajnim starijim tipovima.
Imale su veliku električnu otpornost i unos toplote je bio veliki, samim tim i mešanje je veliko a i ZUT je veliki sa lošom strukturom i velike je tvrdoće i teško obradiv. Takođe zbog toga se i obloga lako pregreva tj užari se brzo i time ispare svi bitni elementi iz obloge.
Ako je mešanje sa sivim livom veliko, može se desiti pojava prslina usled stvaranja zakaljenih struktura.

Međutim postoje noviji tipovi ovih elektroda koje poseduju suštinska poboljšanja u odnosu na ove stare. A inače nigde u standardu se ova suštinska razlika ne vidi.
Prvo, jedan deo njih traži struju na + polu. Neko će pomisliti da će uvarivanje biti veće kao npr kod klasične bazične elektrode u odnosu na rutilnu ali nije to ovde toliko izraženo. Obloga je takođe bazično grafitna, radi se sa relativno malim strujama a zbog veće naplavljivosti na + polu moguće je elektrodu voditi brzo. Tj vreme vođenja elektrode je brže od vremena potrebnog za inkubaciju martenzita i drugih tvrdih i krtih struktura usled unosa toplote. Naravno opšte poznatim tehnološkim merama moguće je dodatno smanjiti tvrdoću i zaostale napone i izbeći loše strukture metala šava i ZUT-a.
Drugo, smanjena je električna otpornost elektrode, pa nema usijavanja obloge i njenog pregrevanja i isparavanja bitnih elemenata iz obloge.
Zbog ovoga je moguće izabrati veliki opseg struje tj i malu struju za male delove, ivice itd ali i veliku struju za bolju produktivnost. Nije neobično da se luk na elektrodi od 2.5 mm može upaliti na 20A (naravno time nema penetracije u materijal ali paljenje luka je savršeno kod nekih od ovih elektroda).
Razlivanje i kontrola rastopljenog metala je odlična, pa majstori koji prvi put rade sa ovim elektrodama kažu „...kontroliše se kao bazična elektroda na čeliku...“. (Za one koji ne znaju, mnogo je lakše kontrolisati bazičnu elektrodu nego rutilnu na čeliku, zbog loše osobine rutilne da joj se šljaka podliva pod luk ili preliva preko luka kao i zbog male penetracije i lošeg vezivanja sa debelim presecima.).
Neke od njih imaju dodatke nekih elemenata u tragovima, recimo itrijuma i sl za dobijanje veće čvrstoće.
Zbog Fe sadržaja u metalu šava i potencijalne pojave zakaljivih struktura u njemu, često se ove elektrode projektuju i proizvode da daju deblju šljaku, što doprinosi sporijem očvršćavanju metala šava i manjoj brzini hlađenja tj smanjenju opasnosti od loših tvrdih i krtih struktura.

Još bih jednom napomenuo:
- postoji velika razlika između starih tipova feronikl elektroda i novih (dobrih naravno). Ako je neko imao loše iskustvo sa starim tipovima, treba da ga zaboravi, ove nove nemaju nikakve veze sa starim.
- Obloga elektrode, i konstrukcija jezgra i legirajući elementi u tragovima kod novih elektrode novih elektroda su takve da često omogućavaju perfektna zavarivanja,
- Standard ne prepoznaje niti daje naznake o konstrukciji jezgra elektrode, niti o legirajućim elementima niti o šljaci (debeloj) niti o savršenom paljenju luka, niti o lakoj kontroli rastopljenog metala tako da zahtevati ovu elektrodu po standardu „E-NiFe-CI“ znači često kupiti najjeftiniju i lošu elektrodu.
- Čvrstoća, plastičnost, termički koeficijent metala koji je mešavina sivog liva i metala elektrode nigde se ne pominje u standardu.

Jedna napomena, važi i za elektrode na bazi čistog nikla i feronikla. Pri zavarivanju sa onim lošim se može uočiti rascvetavanje njihove obloge i nepravilan transfer metala sa elektrode u osnovni materijal kao i nestabilan luk.

 Rascetavanje obloge loše elektrode. Luk je nestabilan, ima prštanja, a u jednom momentu krupan deo obloge otpadne u kupatilo, napravi malu exploziju, i često poroznost ili uključak šljake kao rezultat.
Kod dobrih se obloga troši ravnomerno. Topljenje je praćno zvukom sa manje praskanja, a nekad se čuje samo milozvučno šuštanje... Prosto, milina raditi sa takvim elektrodama.

Druga napomena, takođe za Ni i NiFe tipove. Neke od njih su legirane bakrom i to možda sa par procenata. Iz metalurgije su poznate tačke topljenja tj još bitnije očvršćavanja ovih legura (sivi liv na oko 1200 C, bakar na oko 1080C, nikl na oko 1450C, feronikl na oko 1500C...). Gledano od rastopljenog stanja metala zavara, prvo znači očvršćava nikl/feronikl na 1450-1500C dok je sivi liv još tečan, pa tek onda očvršćava sivi liv na oko 1200C. U takvoj situaciji, lako se dešava da ostaju veće pore u zoni mešanja na strani sivog liva. Zato se taj problem unekoliko rešava bakrom. Kada očvrsne i sivi liv na 1200C, postoji još ta tečna faza bakra koja ima vremena da u opsegu 1200-1080C popuni pukotine i pore i plus da se uklini/usidri između kristala sivog liva i na taj način poveća vezivanje. Obično su to debelo obložene elektrode, i namenjene za rad u jednom prolazu, jer pri višeslojnom zavarivanju temperatura narednog sloja u stvari može lako da rastopi bakar u prethodnom i tako izazove pojavu prslina (zvanih likvifikacione...) ili većih unutrašnjih napona.
I jedna zanimljivost. Na tržištu su se pojavile NiFe elektrode (iz onog spektra novije konstrukcije) čije je jezgro prevučeno bakrom. Većina tih elektroda je dobra ali sama prevlaka bakra je toliko tanka da nema nikakav smisao osim vizuelnog i zaštite jezgra od oksidacije. Nekome se može učiniti da je elektroda odlična  samozbog te bakarne prevlake ali u stvari radi se o marketinškom triku, takva elektroda je jednaka onim NiFe elektrodama bez bakarne prevlake jezgra. Naravno i kod nekih takvih, prevučenih bakrom, postoji par %Cu u oblozi koji ima gore pomenuti efekat popunjavanja pora pošto sivi liv očvrsne i bolje vezivanje između metala elektrode i sivog liva usled interkristalne penetracije bakra u sivi liv.

Dobre elektrode, i Ni tip i nova generacija NiFe tip se lako razlivaju i vode pri minimalnim amperažama, mogu se koristiti u svim položajima i apsolutno ne zahtevaju neku veštinu zavarivača, i početnik može lako kontrolisati razlivanje i zavarivanje.

Još neki tipovi elektroda:
- NiCu tip:
Daje sličnu boju sivom livu a već rečeno ne vezuje ugljenik pa se ne metal zavara ne zakaljuje. Zato se često koristi u livnicama za popravke odlivaka za popunu lunkera tj rupa ili kao pokrivni sloj. Preporučuje se za ovu elektrodu predgrevanje, iskivanje, tanki i kratki zavari.

Ima i jedna anegdota iz Skoplja, vezano za ovaj NiCu:
Bili smo u njihovoj železari i to delu prodatoj ruskoj (ili ukrajinskoj?) firmi. I potegosmo pitanje reparature sivog liva ali kolega nam objasni da sa time nemaju problema. Ima, reče, kod njih jedan Rus/Ukrajinac koji sve popravlja na sledeći način: Uzme elektrodu od nikla, skine svu oblogu, obmota spiralno oko te žice bakarnu žicu iz nekog kabla za struju (samo on zna kolika je razmera bakarne žice prema niklovom jezgru), sve premaže nekom super-tajnom ruskom mašću (verovatno iz neke pećine iz Sibira gde je kročilo svega par ljudi do sada) i zavari sve živo od sivog liva. No comment.

- E St tip:
Elektroda sa čeličnim jezgrom ali sa bazično-grafitnom oblogom. Namenjena za zavarivanje liva koji u sebi ima šljake od livenja, za debele delove, kao i za popravku novog liva jer šav rđa. Zbog grafitne obloge unos toplote je manji ali svejedno metal šava će vezati dosta ugljenika i zakaliće se tj dobiće se tvrda struktura, ponekad teško obradiva-najčešće samo brušenjem. Tvrdoća će zbog manjeg unosa toplote i manjeg mešanja biti manja od one sa običnom bazičnom elektrodom. Ako se baš želi bolja obradivost, moguće je pokrivni sloj uraditi elektrodom na bazi čistog nikla. Takođe ako se nanosi više od 3 sloja ove elektrode, preporuka je naneti jedan elastični međusloj sa elektrodom od čistog nikla.
Pošto je visoko bazična, izdvaja nečistoće iz sivog liva i transferiše ih u šljaku. Dobro se razliva i brzo očvršćava. Ali zbog većeg koeficijenta skupljanja čelika u odnosu na sivi liv treba očekivati i termičke napone.

- Cu tipovi elektroda:
Ovo su u stvari elektrode na bazi bakra za zavarivanje raznih bronzi. Ali kada je sivi liv čist, moguće je ponekad uspešno koristiti ove elektrode. Smisao je u tome što prvo očvršćava sivi liv a onda metal ovih elektroda pa se on veže sa očvrslom površinom, popunjava površinsku poroznost i već rečeno još čini efekat interkristalne penetracije. U principu nema mešanja metala elektrode sa sivim livom pa se ovo može smatrati nekom vrstom lemljenja. Ali ove elektrode ne sadrže u oblozi agense za borbu sa kontaminacijom pa se retko koriste.

Očekivane tvrdoće ZUT-a i metala šava u zoni mešanja (bez posebnih mera za smanjenje tvrdoće):


   


REL aparati za zavarivanje sivog liva

Gore pomenute elektrode na bazi Ni i NiFe mogu raditi na svim aparatima pa i AC aparatima (tzv trafoima tj hobi aparatima). Tako da svako ko za da vari a razume metalurgiju sivog liva, a ima dobre elektrode a pridržava se pravilnog tehnološkog postupka može dobiti perfektne rezultate.
Naravno, najbolje je imati aparate sa jednosmernom strujom i poštovati preporuku proizvođača o polaritetu.

Neka konkretna uputstva za zavarivanje sivog liva

Identifikacija livenog gvožđa:
Ponekad je teško proceniti od čega je deo. Postoje razne preporuke, prema varnici, prema ostatku grafita na rukama posle turpijanja... Ili recimo TIG om prineti luk na malu ivicu ili ćošak, pa potom probati turpijom. Ako se teško turpija, verovatno je liveno gvožđe. Ili to isto, naneti kratku gusenicu bazičnom elektrodom ili CO2 žicom.

Izbor postupka zavarivanja:
Preporučeni postupak je REL. Već je objašnjeno da su suštinski sastojci za uspešno zavarivanje sivog liva u oblozi. Svi metali (čelik, nikl, feronikl, bakar...) su „gušći“ tj daju strukturu koja je neporozna i kompaktnija od sivog liva koji je po prirodi mikroporozan i u sebi sadrži razne nečistoće koje pogoršavaju zavarljivost, tako da se u oblogama elektroda nalaze sastojci za uspešno zavarivanje. Elektrode su tako konstruisane da daju minimalni unos toplote a time se smanjuju ili izbegavaju štetne strukture u ZUT-u. Elektrode mogu raditi na bilo kom REL aparatu uključujući AC trafoe.
Jeste da zavarivanje na toplo daje najbolje rezultate ali zahteva velika ulaganja i znanje i vreme tako da je danas zastarelo.
Oko 80% svih zavarivanja sivog liva danas je REL postupkom.

Priprema žljeba:
Žljeb pripremiti sa što manjim unosom toplote. Moguće je koristiti i dleto. Već je rečeno da se može koristiti i obložena elektroda za žljebljenje, koja može i sagoreti deo nečistoća u sivom livu. Moguće je prslinu „juriti“ zabušivanjem rupa, ovo se često radi pošto se prslina locira penetrantima. Kada se žljeb radi brušenjem raditi nežno, sa što manjim unosom toplote. To isto važi za često korišćen „biaks“ sa roto glodalima.
Preporuka je posle brušenja lepo isturpijati žljeb za odstranjivanje ostataka brusnog materijala.
Žljeb napraviti široko, sa velikim radijusom, da ivice budu glatke, bez zareza, već rečeno zbog izbegavanja koncentracije napona usled zavarivanja. Poštovati preporuku da se ne vadi cela prslina već da ostane 0.3-0.5 debljine zida sivog liva.


 

Tretiranje krajeva prsline:
Već rečeno, zabušivanjem otvora (nežno, sa malim unosom toplote za izbegavanje stvaranja novih mikroprslina), blokiranje prsline mostovima (20-40 mm ukupne dužine)... Ako se desi da jedan most pukne, proveriti kuda se prslina dalje širi i gde joj je kraj, pa napraviti novi most. Neki rade obe stvari, i mostove i zabušivanje otvora.

Grejanje:
Ako se odlući za hladno zavarivanje, sa međuprolazima od oko 60C, na samom početku je poželjno grejanjem na 100C odstraniti vlagu, a po potrebi i više da se spali ulje iz površinskih pora sivog liva.

Izbor elektrode:
Koristiti samo proverene dobre elektrode, u skladu sa konkretnim problemom i tehnološkim postupkom. Ne koristiti elektrode „...molim, dajte mi za gus, najjeftinije...“.
Ne voditi se standardima, oni opisuju samo čist metal šava a ne uspešnost zavarivanja.
Najčešće se zbog malog unosa toplote, kao prvi sloj koristi prečnik 2.5 mm sa što je moguće manjom strujom. Preporuka je početi sa 60A na srednje debelim zidovima. Polaritet prema preporuci proizvođača (već rečeno neke elektrode novijih generacija su napravljene za plus pol. Ne treba se pozivati na iskustvo od 30-40-50 godina, da su sve elektrode za gus namenjene za rad na – polu, prosto danas neke od ovih novijih najbolje rade na + polu, tako su projektovane i gore je objašnjeno zašto).

Pripoji i fixiranje u stegama i alatima:
Pošto žljeb nije napravljen celim presekom već je ostalo malo za naleganje, lako je sklopiti u celinu deo od nekoliko parčića (ako je slučaj takav). Raznim stegama se može fixirati ceo komad. Pripoje odraditi na svakih recimo 120 mm, dužine 10 mm, jedan sloj elektrodom 2.5 mm. U slučaju pucanja pripoja tokom zavarivanja može se uočiti da postoje jaki naponi i dilataciji i shodno tome primeniti bolje tehnološke mere.
Pripoje je najbolje odstraniti kada se dođe do njih, bolje ih je odstraniti nego ostaviti ili pretopiti.



Izvođenje zavarivanja:

Pošto je prslina locirana, oćišćena, žljeb napravljen, zabušeni otvori i/ili napravljeni mostovi, izvršeno fixiranje i pripajanje, može se pristupiti zavarivanju.

Jedno od rešenja, koje je decenijama opšteprihvaćeni u praksi je tzv „UTP preporuka“ (UTP = Universal Tief Punkt, je proizvođač elektroda iz Nemačke).
Radi se na sledeći način, kada u pitanju hladno zavarivanje (i kada je prslina u pitanju):

Prvi zavar se polaže na sredinu prsline, obično elektrodom 2.5 mm sa najnižom a zadovoljavajućom amperažom (zbog što manjeg unosa toplote). Elektroda se vodi vertikalno ili sa malim uglom u odnosu na vertikalu. Dužina gusenice max 10 x jezgro elektrode, u praksi najčešće oko 15 mm. Polaže se tanak sloj, maximalne širine 2 x jezgro elektrode (ako je elektroda 2.5 mm, znači težiti da širina gusenice bude oko 5-6 mm). Luk što kraći. Pravilno ugasiti luk, npr popuniti završni krater pa vratiti prema nazad.
Skinuti šljaku i iskovati pažljivo.
Staviti goli dlan na komad, i narednu gusenicu naneti tek kada dlan može da dodiruje mesto zavarivanja. Temperatura dlana je oko 36C i recimo da je temperatura na kojoj dlan može da dira metal bez problema oko 60C. Znači, sačekati da se mesto zavarivanja ohladi na 60C (ovo čekanje je ponekad frustrirajuće i mnogi podlegnu iskušenju i nastave zavarivanje pre hlađenja na 60C. I često se desi zvuk pucanja. Zato se pomiriti sa ovim unapred, unapred se naoružati strpljenjem.). Onda nastaviti.



Ostale gusenice, naneti isto tako kratke (max 10 x jezgro elektrode), ali ih polagati od sredine tj od već položene prve gusenice ka krajevima, kao prema slici, naizmenično, na jednu pa na drugu stranu.
Luk sada uvek paliti na prethodno položenom zavaru.
Ako je žljeb dubok, ostale slojeve je moguće, poštujući ista pravila (kratki zavari, iskivanje, hlađenje da može dlan da se drži), uraditi elektrodom 3.2 mm, jer će onaj sloj napravljen elektrodom 2.5 mm služiti unekoliko kao termalna barijera (nikl je loš provodnik toplote).

U slučaju otvorene prsline, tj prsline koja izlazi na kraj dela, zabušiti otvor i/ili uraditi most a zavarivanje izvesti od mosta/zabušenog otvora ka kraju, poželjno kaskadno. Poštovati sve preporuke (kratki zavari, paliti luk na prethodnom, iskivanje, hlađenje do mogućnosti dodira rukom...). Ako je takva prslina duga, odraditi pripoj ili više njih od kojih jedan da bude obavezno blizu kraja dela.

U slučaju da se jedna prslina uliva u drugu, smer zavarivanja je opet od zabušenog otvora/mosta ka glavnoj prslini.

Čest je slučaj lošeg vezivanja sa sivim livom. Uraditi sledeće: dletom ukloniti porozan var, ili brusilicom / roto glodalom / turpijom odstraniti 75%-80% tog poroznog vara. Sačekati da se ohladi, pa prevariti novi sloj... Ako treba nekoliko puta ponoviti. Na taj način se izvlači ulje i sl iz sivog liva, i površina postaje sve bolja za vezivanje.

Ako postoji velika mreža prslina na jednom mestu (recimo kod bloka motora...), odstraniti ceo komad i staviti čeličnu zakrpu (uvek bolju čeličnu nego od sivog liva. I bolje je i ne gubi se vreme da se nađe sličan komad sivog liva).

Najbolja čelična zakrpa je od materijala Č.0361 ili sličan (jeftin, ima ga svuda a odlične zavarljivosti). Pošto je čvrstoća čelika veća od one od sivog liva, preporuka je da se uzme debljina čelične zakrpe 60-70% od debljine zida sivog liva (zbog različitih fizičko-mehaničkih svojstava...). Težiti da zakrpa ima kružni, elipsasti oblik ili ako mora četvrtasti sa velikim radijusima na ćoškovima.
Ćoškove uvek zavarivati na kraju.

Čelična zakrpa bi trebalo da je tanja od sivog liva.

Gledati da ukrajanje bude sa što je manjim zazorom (uzeti parče papira, kartona, staviti ga preko rupe u sivom livu, i prema njemu što je preciznije ukrojiti čeličnu zakrpu). Moguće je ovde primeniti dobar trik, dokazan u praksi.
Kada se izvadi komad sa prslinama, odraditi pripremu otvora na sivom livu (oboriti ivice itd...). A onda puterovati ivice sivog liva elektrodom tipa Ni. Pa onda obraditi žljeb tako da bude poravnat.
To isto uraditi sa čeličnom zakrpom. (Znači, kasnije se u stvari spaja zavarivanjem nikl sa niklom a ne čelik sa sivim livom, a naravno samo spajanje sa elektrodom Ni ili NiFe).

Geometriju žljebova napraviti kako je gore opisano (veliki obuhvatni ugao, sa zaobljenjem u dnu...).

Staviti zakrpu na deo (težiti da zazor u korenu bude što manji) i pripoje uraditi u četiri suprotne tačke i postupiti sa njima kako je gore opisano.

Zavarivanje uraditi kao što je opisano, kratkim gusenicama, od ravnih stranica zakrpe ka ćoškovima, iz 4 početne tačke, pa naizmenično... Koristiti sve preporuke (iskivanje, dužina i širina gusenice, hlađenje do 60C...).


Mesta pripoja i redosled zavarivanja.



Za nepropusne spojeve, je od suštinske važnosti uraditi široke žljebove, i obezbediti perfektno vezivanje sa sivim livom. Dalje koristiti elektrode dokazane za ovu namenu. Vođenje elektrode je ponekad spiralno ili sa vraćanjem, radi boljeg vezivanja. Po potrebi preliti bilo posebnim mekim lemom ili tvrdim lemom ili zaptivnim fluidom. Biti oprezan, ova metoda je kontoverzna jer naknadno se ne može zavarivati, mora se sve vaditi dokle god je lem prodro.


Atestacija i nivo veštine zavarivača
Nekada davno su sivi liv zavarivali najdisciplinovaniji zavarivači i možda treba dodati oni bistriji koji su hteli da razumeju zašto se nešto radi na taj način a ne kako njima padne na pamet...
I danas je uspešno zavarivanje sivog liva rezervisano za takve (ako su samostalni, u boljim kućama postoje inženjeri koji propisuju tehnološki postupak), ali postoji mogućnost i da se dobije i “ ’artija“ tj atest za zavarivanje sivog liva.
Kvalifikacija tj atestacija se sprovodi po EN 287-6:2010 barem je to danas zadnja verzija.
Moguće je na atestaciji zavarivati (popuniti) otvor u obliku kupe prečnika gornjeg otvora 40 mm i prečnika donjeg otvora 30 mm (CPH), simuliranu prslinu (CPC), sučeoni šav (BW) i ugaoni šav (FW).
Opseg pokrivanja je:



Što će reći da za npr potpuno pokrivanje po vrsti zavara trebaju dva atesta. Jedan na prslini i drugi za sučeoni spoj.

Dalja atestacija se svodi na grupu materijala, na poziciju zavarivanja, na tip procesa (elektroda, žica...), na raznorodnost materijala, jednostrano sa provarom ili obostrano, sa ili bez podloške... Ko želi više da zna o ovome neka pogleda gore pomenuti standard.

Već je rečeno da i manje vešti zavarivači mogu potpuno uspešno reparaturno zavarivati sivi liv i to sa amaterskim aparatima. Jedino je bitno da poznaju i sprovedu pravila tehnološki postupak i koriste dobre elektrode.

Sa druge strane, ne treba normirati vreme reparature sivog liva. Ako se postavi norma, zavarivač može raditi brže i time ugroziti mali unos toplote.

Raznorodni spojevi
Već rečeno, veoma je lako zavarivati sivi liv sa drugim metalima jer je lakše zavariti sivi liv i neki drugi metal nego sivi liv sa sivim livom jer je taj drugi gotovo sigurno lakše zavarljiv nego sivi liv.
Uglavnom se poštuje pravilo da se sivi liv puteruje niklom a onda se nikl zavari za taj drugi metal ili se čak i taj drugi metal puteruje sa niklom ili sličnim metalom.

Ubacivanje pojačanja i uvrtanje vijaka

Pre puno, puno... godina, čest je bio slučaj da se pri važnijim reparaturama polomljenog sivog liva ubacuju ojačanja od čelika, pa još pritegnuta vijcima i plus zavarena...
Ta tehnika može da zbuni današnjeg početnika u smislu da poželi da je primeni. Nema uglavnom potrebe za tim, ako se koriste pravilne tehnike, tehnološke mere i dobre elektrode. Vibracionim simulacijama za ispitivanje dinamičke čvrstoće zavarenog spoja je dokazano da ako se koriste dobre elektrode i dobar tehnološki postupak dobija se integritet i čvrstoća spoja koji su jači od osnovnog materijala. Zato se ta tehnika danas smatra zastarelom i nepotrebnom.

Nešto slično važi i za ubacivanje vijaka duž stranica žljeba. Ali ako neko ubacuje vijke... preporuka je da dubina rupa ne bude ista, da se ne bi stvorila jedna slaba ravan, vec da se buše naizmenično dublje i pliće rupe.

Ipak ako neko želi evo par primera ojačavanja metalnim delovima kao i uvrtanja vijaka i njihovog prevarivanja.



Ubacivanje ojačanja, zakrpa, rebara...


 
Ojačavanje vijcima



Bezbednost
Zavarivanje je tehnologija koja zahteva zaštitu i zavarivača i okoline. I u ovom slučaju treba preduzeti sve mere za izbegavanja udisanja gasova, dimova, para, jer se naročito ističu kao nepoželjni dimovi sa barijumom kao i niklove pare.

Lemljenje
Izlučene lamele grafita na stranicama žljeba sprečavaju vezivanje lema sa sivim livom.

Inače ranije je često rađeno umesto toplog zavarivanja takozvano zavarivačko lemljenje. Žljeb je bio napravljen kao za zavarivanje, koristila bi se šipka od Cu60% / Zn 40% sa malo kalaja ili silicijuma (tačka topljenja oko 900C) i onda bi se vršilo predgrevanje, pa bi se plamenom dovela površina sivog liva do znojenja a onda se natapao ovaj mesingani lem i njime bi se napunio ceo žljeb. Često su ovakve reparature bile uspešne.

Danas se primenjuje i tvrdo lemljenje sa srebrnim kapilarnim lemovima. Naječešće su to lemovi tipa L-Ag40Cd ili njegov pandan bez Cd-a a to je L-Ag55Sn.

Potrebno je obezbediti što sporije hlađenje.



Drugi postupci sanacije sivog liva

Pre svega treba pomenuti metalizaciju na toplo i Metalock postupak.
Zavarivanjem elektrodama na bazi nikla se dobija metal šava čiji je termički koeficijent drugačiji id onog kod sivog liva, tako da postoji problem sa tim bimetalnim spojem izloženim termodinamičkim naprezanjima (klasičan primer su glave motora). Najčešće to spoj ne može da izdrži. Zato je rešenje u tim slučajevima (npr kod gusanih glava motora) koristiti druge postupke, npr Metalock – tzv šivenje gde nema unosa toplote niti zaostalih napona nit problema sa dilatacijima i naponima na povišenoj temperaturi. Više o Metalock postupku na drugom mestu.

Slučaj iz prakse
Reparatura pulvis spojnice 2006 godine.
U termoelektranama se kao gorivo koristi smrvljeni ugalj kojeg melju mlinovi. Ogromni mlinovi se pokreću ogromnim elektromotorima ogromnih obrtnih momenata. Ako bi veza između elektromotora i mlina bila direktna, ogromni moment bi pokidao tu vezu. Zato se koriste spojnice koje proklizavaju tj dozirano se od mirovanja povećava broj obrtaja mlinskog kola na radni broj obrtaja. Spojnice su uglavnom sa obloženim kuglicama i poznate kao tip pulvis spojnice. U jednoj termoelektrani, na poklopcu jedne takve pulvis spojnice se pojavila prslina na mestu otvora za dodavanje maziva do ležaja. Pokušana je sanacija, ali bezuspešno. Posle je data jednom podizvođaču pa drugom pa trećem. Svi bez uspeha. Na kraju je došla kod nas. Starost pulvis spojnice je bila oko 25-30 tak godina.
U početku je prslina bila kao dlaka, ali svaki naredni koji je radio je odstranjivao ono što je radio prethodni uključujući i ZUT, pa je na kraju pomenuta prslina u obliku dlake postala prostor od 40 mm.
(Posle naše uspešne sanacije, probijena je rupa za dovod masti do ležaja).       


 Odstranjeni stari zavari i ZUT od prethodnih neuspešnih sanacija. Napravljen X žljeb.


Borba protiv vodonika... Predgrevanje radi odstranjivanja vlage.


 Priprema za zavarivanje. Nema žurbe, samo polako kod hladnog zavarivanja.


 Redosled polaganja zavara i unos toplote pod kontrolom. Kaskadno zavarivanje uz iskivanje, od korena prsline ka slobodnom kraju.


 


Ovaj izveštaj o metalografiji spoja od strane nezavisne akreditovane kontrolne institucije je potvrda pravilnog pristupa. Primenom korektnih tehnoloških mera i procedura i pravilnim izborom dobrih elektroda (korišćena 2 tipa) je dobijena sledeća struktura:

Base material = osnovni materijal star 25-30-tak godina = feritno-perlitni liv. One linije/pruge su lamele grafita.

HAZ = ZUT (zona uticaja toplote) = može se videti da se grafit i u ovoj zoni izlučio u obliku lamela tj nije otišao u karbid ili ostao zarobljen u matrici gvožđa, tako da nema nepoželjinih struktura cementita, ledeburita, martenzita...

Dilution zone = zona mešanja elektrode na bazi nikla i osnovnog materijala. Vide se listići grafita, kako su se lepo razgmilele.

Weld metal (pure nickel) = metal čistog zavara. Kiselina za nagrizanje nije mogla da nagrize metal nikla ali i ono što se vidi je dovoljno. Vidi se da se čak i ovde ugljenik rastvorio u obliku listića grafita i ušao u čist metal tj čist nikl.

Na kraju:
U slučaju da imate potrebu za reparaturom sivog liva, želite da je perfektno odradite, ovde imate dovoljno pisano o tehnološkim merama. A ako želite najbolje moguće elektrode, možete ih kupiti od nas!

Ako želite, možete posao prepustiti i našoj firmi. Između ostalog, mi smo licencirani za reparaturu Metalock postupkom.