Pentru a suda fonta, trebuie mai întâi pregătite bine piesele care urmează să fie sudate, astfel încât suprafața lor să fie netedă și curată. Apoi, se poate începe procesul de sudare propriu-zis.
Există mai multe metode de sudare a fonta, dar una dintre cele mai comune este sudarea cu arc electric. Aceasta implică folosirea unei electrod protejat de gaz care se încălzește prin intermediul unui arc electric între electrod și piesa de fonta. Căldura generată de arc permite topirea fonta și formarea unei suduri solide.
Este important să se acorde o atenție specială controlului căldurii în timpul procesului de sudare a fonta, deoarece excesul de căldură poate provoca deformarea sau fisurarea metalului. De asemenea, se recomandă folosirea unui aparat de sudare de calitate și respectarea tuturor instrucțiunilor de siguranță în timpul procesului de sudare.
Sudarea fontei se poate face in regie proprie?
Cred ca de multe ori gospodarii sau meseriasii amatori si-au pus intrebarea daca pot suda fonta acasa cu un simplu aparat de sudura MMA (sudura clasica cu electrod invelit, pentru cei neinitiati in acronimele specifice tehnologiilor de sudura). Ei bine, raspunsul este da, dar in anumite conditii specifice.
Se sudeaza usor fonta?
Piesele de fonta se gasesc in majoritatea gospodariilor si sunt piese valoroase, trainice, dar ca orice metal incercat de vreme si conditii nepotrivite, inevitabil se gaureste sau se fisureaza. Sudarea fontei in regie proprie poate sa va scuteasca de o suma fumoasa pe care in mod normal ar trebui sa o platiti unui specialist pentru manopera si deplasare. Totusi, pentru a nu crea asteptari false, trebuie sa stiti ca sudarea fontei nu este o operatiune usoara si in functie de cat de mare este fisura, conditia generala a piesei de fonta si uzura la care trebuie sa reziste sudura, dar si priceperea personala in tehnica sudarii, ar trebui sa cantariti bine daca este intelept sa incercati sa sudati fonta in regie proprie sau sa apelati la un specialist. Cel mai mare risc, mai ales in cazul pieseor de fonta vechi si uzate este ca veti provoca daune mai mari decat cea initiala si in anumite cazuri, daune ce fac piesa de fonta sa nu mai poata fi reparata.
Ce intreaba cel mai des cei care au nevoie de a afla procedeul de sudare a fontei?
- sudura calorifer fonta
- sudura capac canal fonta
- sudura cazan fonta
- sudura fonta cu inox
- sudura fonta cu otel
Ce este fonta?
Pe scurt, fonta este un aliaj de fier-carbon, care contine mai mult de 2% carbon, intre 1-3% siliciu si pana la 1% mangan. Continutul de carbon are valori uzuale ce depasesc 2,5% pana la 4,5%.
Mai pe intelesul tuturor, fonta are un continut de carbon de 10 ori mai mare decat otelurile obisnuite, ceea ce face ca acest material sa fie fragil si predispus la crapaturi. De aici si provocarea in a suda fonta corect. Stresul termic la care este supusa fonta in timpul sudarii este dificil de controlat, iar zona afectata de caldura rezultata in urma sudarii poate rezulta in alte fisuri nesesizabile, ce se vor propaga in timp.
Deci revin si insist pe faptul ca sudarea pieselor de fonta poate fi un cosmar daca nu este executata corect: veti obtine o piesa care continua sa se rupa in bucati sau sa se sfarame instantaneu sub actiunea caldurii de la sudura. Acum ca o paranteza, toti stim ca fonta este casanta si se poate sparge si chiar daca piesa este noua, deci aveti in vedere si acest aspect atunci cand evaluati gravitatea situatiei pentru piesa de fonta pe care doriti sa o sudati.
Acestea fiind spuse, totusi exista cateva metode de a reduce riscul de a suda gresit fonta, dar revin la asta dupa ce intelegem mai bine cum se pot suda piesele din fonta.
Pasi esentiali pentru sudarea fontei si a pieselor de fonta
- Identificarea tipului de fonta
- Curatarea foarte atenta a piesei de fonta
- Selectarea temperaturii de preincalzire a pieselor de fonta
- Alegerea celei mai bune tehnologii de sudura a fontei
1. Identificarea tipului de aliaj al piesei de fonta
Fonta, asa cum explicam si mai sus (vezi „Ce este fonta?„), face parte din familia aliajelor fier-carbon, cu un continut ridicat de carbon, ceea ce confera fontei duritatea sa caracteristica. Totusi, aceasta duritate vine in detrimentul ductilitatii (vezi explicatie ductilitate). Fonta este mai putin maleabila in comparatie cu otelul sau cu fierul forjat. Ciclurile de incalzire si racire din timpul sudarii provoaca expansiuni si contractii in metal, provocand tensiunie asupra elasticitatii materialului. Piesele de fonta nu se deformeaza atunci cand sunt incalzite, insa devin casante si se sparg, de aici si dificultatea in a fi sudate. Totusi, aceasta caracteristica a fontei de a deveni casanta, este corectata de producatorii de fonta prin adaugarea unor altor aliaje, ceea ce determina aparatia mai multor tipuri de fonta.
Practic, unele aliaje de fonta sunt mai usor de sudat decat altele. Principalele aliaje de fonta sunt:
– Fonta gri (cenusie)
Fonta gri este cel mai comun aliaj de fonta utilizat. Carbonul precipita in fulgi de grafit in timpul fabricarii, fie intr-o microstructura cristalina de perlit, fie de ferita. Fonta gri este mai ductila si mai usor de sudat decat fonta alba. Totusi, poate fi o provocare pentru sudorii amatori deoarece fulgii de grafit din compozitie pot intra in baia de sudura si determina ca fonta sa devina casanta.
– Fonta alba
Fonta alba, in procesul de fabricatie, retine carbonul sub forma de carbura de fier fara a-l precipita sub forma de grafit. Microstructura cristalina a carburii de fier este foarte dura si fragila. Fonta alba este considerata in general un material ce nu poate fi sudat.
– Fonte ductile, cu grafit nodular sau maleabile
Aceste aliaje de fonta sunt mai putin fragile datorita diferentelor microstructurale din procesul de fabricatie. Toate aceste trei tipuri au in compozitie microstructuri de carbon sferoidale, gratie procesului de fabricatie.
Cel mai bun mod de a determina tipul de aliaj de fonta pe care intentionati sa il sudati este de a obtine de la producatorul piesei respective de fonta compozitia materialului utilizat. Totusi, in practica cand avem un capa de canal de fonta sau un cazan de fonta vechi pe care dorim sa il sudam este greu de aflat de la producator adevarata compozitie a fontei respective.
Ca idee, trebuie analizata pe cat posibil, in structura, fisura materialului pe care il aveti. Fonta gri va avea o culoare cenusie in sectiune datorita grafitului din structura sa. Fonta alba va avea in sectiune o culoare albicioasa. Din pacate aceasta analiza superficiala este posibila doar daca aveti o fisura sau ruptura ce va permite sa vedeti in sectiune materialul si nu puteti determina tipul de fonta doar dupa aspectul exterior, pentru ca exteriorul poate fi tratat sau vopsit. La obiectele de fonta mai vechi, aceastea erau tipurile principale de aliaje de fonta utilizate. A treia cateorie de aliaje de fonta (otelul ductil) este relativ mai nou utilizata in piata obiectelor din fonta si de asemenea, in sectiune are o culoare albicioasa, dar este mult mai usor de sudat decat celelalte doua categorii de aliaje de fonta.
Pentru a va ajuta si mai mult in determinarea tipului de fonta, inclusiv dupa standardizarile in vigoare de la producatori, puteti consulta documentul „Introducere in stiinta materialelor”
2. Curatarea pieselor de fonta
Indiferent de aliajul din care sunt confectionate, piesele de fonta trebuie curatate si pregatite foarte bine inainte de a fi sudate. Este crucial sa indeparati de pe suprafata, in zona sudurii, vopseaua, grasimile, uleiul sau alte impuritati ce va vor impiedica sa sudati corect. Ca sa testati cat de corect ati curatat zona ce urmeaza a fi sudata, puteti face o trecere de sudura, pe o suprafata mica. Daca cordonul de sudura rezultat este poros, inseamana ca sunt inca prezente impuritati si nu va fi rezistenta sudura. Drept urmare, puteti indeparta cu usurinta cordonul de sudura efectuat si repetati curatarea pana nu mai exista pozoritate in sudura rezultata si abia acum va puteti apuca de sudarea piesei de fonta.
3. Stabilirea temperaturii de preincalzire a fontei
Toate aliajele de fonta sunt predispuse la fisurare daca sunt supuse la stres termic sau mecanic. Controlul caldurii este foarte important in evitarea fisurilor. Sudarea corecta a pieselor de fonta trebuie sa tina cont de urmatoarele aspecte:
- preincalzirea
- incalzirea treptata sau controlul foarte bun al temperaturii
- racirea lenta
Cand voi detalia sudarea fontei cu electrod invelit, voi dezvolta mai clar procesul acesta de preincalzire.
4. Alegerea celei mai bune tehnologii de sudura a fontei
Teoretic, in functie de compozitia aliajului de fonta, se alege si cea mai buna tehnologie de sudare a acestuia. Tehnologiile de sudare ce va permit sudarea pieselor de fonta sunt:
- sudarea oxi-acetilena
- sudarea MMA (sudura clasica cu electrod invelit)
- sudarea MIG MAG (procedeul de sudare cu sarma)
Totusi, asa cum era de asteptat, voi detalia sudarea fontei si a pieselor din fonta cu electrod invelit, aceasta fiind si cea mai utilizata si accesibila tehnologie de sudare a fontei pentru sudorii amatori.
Cum se foloseste un aparat de sudura MIG la sudarea fontei
Un aparat de sudură MIG poate fi folosit pentru sudarea fonta dacă este echipat cu un electroz și un gaz de protecție adecvat pentru aceasta aplicație. Înainte de a începe sudarea, trebuie să se pregătească piesele care urmează să fie sudate, astfel încât suprafața lor să fie netedă și curată.
Pentru a începe sudarea, se poate ajusta aparatul de sudură MIG pentru a furniza o cantitate adecvată de curent și viteză de alimentare a electrodului. Acest lucru poate fi făcut prin intermediul regulatorilor de curent și viteză de pe aparatul de sudură.
După ce aparatul a fost setat corect, se poate începe sudarea propriu-zisă. Se va ține electrodul într-o poziție paralelă cu suprafața piesei de fonta și se va menține un arc electric între electrod și piesă. Căldura generată de arc va topi fonta și va permite formarea unei suduri solide.
Este important să se acorde o atenție specială controlului căldurii în timpul procesului de sudare MIG a fonta, deoarece excesul de căldură poate provoca deformarea sau fisurarea metalului. De asemenea, se recomandă folosirea unui aparat de sudură MIG de calitate și respectarea tuturor instrucțiunilor de siguranță în timpul procesului de sudare.
Sudarea fontei cu un invertor de sudura MMA cu electrod invelit
Tehnologie de sudare folosita MMA – este necesar un invertor de sudura clasica MMA
In general sudura MMA este cel mai utilizat procedeu de sudare. Acest lucru este valabil si in cazul sudarii fontei si a pieselor din fonta. Pentru amatori, este oricum cea mai accesibila varianta si din punct de vedere al investitiei in aparatul de sudura, dar si a cunostintelor necesare in utilizarea aparatului de sudura.
Sudarea fontei se poate executa in doua moduri:
- A. la rece (70 – 150°C)
- B. la cald (400 – 600°C)
A. Sudarea fontei si a pieselor de fonta, la rece
Inainte de a incepe sudura fontei efectiv, trebuie sa va asigurati ca nu exista defecte in material. Daca exista defecte, atunci acestea trebuie indepartate mecanic inainte de sudare.
Sudarea fontei se face de obicei, prin utilizarea de electrozi inveliti pe baza de nichel (FeNi). Inainte de sudarea forntei, electrozii necesari se tin la uscat (calcinat) in cuptor. Pe scurt, trebuie sa faceti si acest pas pentru ca hidrogenul din invelisul electrozilor de fonta nu este benefic pentru sudura.
Sudarea fontei la rece, se face prin preincalzirea pieselor pana ajung la temperaturi cuprinse intre 70 – 150°C. Piesa de fonta in timpul sudurii trebuie cat mai putin incalzita. Preincalzirea fontei se face de regula in cuptor sau cu flacara de gaze, niciodata cu o sursa concentrata de caldura (cum ar fi un arzator) pentru ca se poate genera un soc termic si pot aparea fisuri.
Asa cum va tot avertizam, fonta este dificil de sudat si pentru a nu exista riscul de fisurare, fonta trebuie suduta cu detensionare mecanica. Pentru o explicare mai clara, fonta trebuie ciocanita si se sudeaza cu cordoane scurte de 15-25mm. Pana acum pare accesibil, dar ce mai trebuie sa stiti este ca ciocanul cu care faceti detensionarea mecanica trebuie sa aiba varful rotunjit si o greutate de 170-250g, iar ciocanirea se fce numai pe cordonul de sudura fierbinte (inca rosu). Toata filozofia cu ciocanirea fontei pe cordonul rosu este ca materialul depus sa se intinda si sa nu mai dea voie piesei de fonta sa se dilate si astfel eliminati riscul de fisurare. Chiar daca ati terminat de sudat, nu trebuie sa lasati pur si simplu piesa de fonta sa se raceasca, ci trebuie sa aveti grija ca aceasta sa se raceasca lent si pentru aceasta trebuie sa o inveliti in vata de sticla, vata minerala sau azbest.
Procedurile enumerate mai sus sunt esentiale si vor face diferenta intre o sudura a fontei reusita si stricarea (distrugerea) unei piese de fonta. Chiar daca sunteti un sudor bun, nu confudati ca usurinta sudarea otelurilor cu sudarea fontei. Principalele dificultati in sudarea fontei sunt:
- pentru ca are un grad de fluiditate ridicat, fonta genereaza, in sudura, scurgeri intense de metal
- incalzirea locala (cu preincalzirea) poate cauza tensiuni interne in materialul de fonta si pot aparea fisuri
- pot aparea cu usurinta pori din cauza absorptiei de gaze in baia de metal topit
- daca temperatura de racire nu este lenta, aspectul fontei se poate altera si devine fragila.
B. Sudarea fontei si a pieselor de fonta, la cald
Sudarea fontei la cald, presupune in princiu aceiasi pasi ca cei explicati mai sus, dar ca preincalirea pieselor de fonta se face la 400-600oC, temperatura ce trebuie mentinuta constant pe intreaga durata a procedeului de sudare.
Asa cum bine poate intuiti, calitatea sudurii fontei la cald este net superioara si puteti obtine un aspect de imbinare cat mai apropiat de cel din fabrica, dar presupune conditii de sudare dure pentru sudor.
Sper ca acum este mai clar ce trebuie facut ca sa puteti suda corect corect fonta si piesele din fonta. Totusi, acesta este un articol informativ si nu tine loc de material didactic sau poate substituii experienta practica a unui specialist in sudura. Astept sugestiile sau intrebarile voastre si…
Hai spor si sudeaza!
Surse de documentare:
- The Welding Institute. “Weldability of Materials: Cast Irons.”
- New Hampshire Materials Laboratory. “Tips on Welding Cast Iron.”
- Introducere in stiinta materialelor
