이글은 카페지기가 20년전 자동차 주물소재 프레스금형 및 주물용접 보수에서 다루어던 자료이니 참고 바랍니다
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주철용접
◆ 주철의 종류
1) 회주철 (Gray Cast Iron) :
흑연이 다량으로 석출되어 있어 파면이 회색으로 되어 있여 붙여진 이름으로 퍼얼라이트와 페라이트가 주요 조직으로 페라이트는 흑연의 주위에 석출되어 있다.
2)인장성/연성 주철 : (Nodular Cast Iron) :
3) 백주철 (White Cast Iron)
White Cast Iron :흑연의 석출이 없고 탄화철의 형식으로 함유되어 있는 것으로 파면이 은백색을 띄고 있다. 백주철의 일종의로 chilled 주철이 있다. 이것은 주철주물의 표면에 금형을 대서 급냉시켜, 그 조직을 백선화하여 경도를 높여서 내마모성과 내경화성을 준 것이다.
4) 가단주철 : (Malleable Cast Iron)
주물성이 좋은 주철을 이용하여 백선주철을 만들고, 그 다음 900~950℃로 가열하여 세멘타이트로 만들거나 또는 표면을 탈탄하여 강과 비슷한 성질을 준 주물을 가단주철이라한다. 가단주철내의 흑연은 대략 구상화하고 있으므로 연신율이 5~8%이상의 연성이 있는 주철이 된다.
5)구상흑연주철 :( Ductile Cast Iron )
흑연이 판상이면, 주철이 취약해 짐으로 주철에 Mg 또는 Ce을 소량 첨가하여 구상흑연을 생성시켜서 연성을 준것이다.
◆ 주철의 용접성
주철은 야금학적 특성에 의해 오늘날 가장 어려운 용접중의 하나로 생각되고 있다.
1) 주철은 용융상태에서 급냉되면 HAZ 부위에 급격한 경화로 인한 Strain에 의해 냉각수축현상에 의한 균열 Crack 발생의 위험이 크다.
2) 용접시 모재의 불순물로 인한 Blow Hole을 발생한다.
3) 용접에 의해 장시간 열을 받는 부위의 Graphite(흑연)는 탄소입자들을 형성하여 Brittle 하게 된다.
백선주철을 제외한 주철은 용접이 용이하며 회주철 (Cr, Ni 포함)은 가장 널리 사용되는 주철이다. 마모성을 고려한 제품에는 구상흑연주철을 사용하고 제품의 성질상 유연성에 대한 내성을 요구하는 곳에는 인장성주철을 사용하고 특히 주철관에 널리 사용된다. 백선주철은 소위 칠드라는 속칭이 있듯이 경도가 대부분 Hrc 60 이상이 되어 용접이 거의 불가능 하다.
◆ 용접방법
주철용접에는 냉간용접과 열간용접으로 구분되며 냉간용접은 열을적게주어(모재의 이물질제거) 아주 낮은 온도로 용접하는 방법이고 열간용접은 용접하는 동안 600∼700℃를 계속유지하여 용접하는 방법이다.
※용접의 기본원칙
1) 용접 접합점 (모재와 용착금속의 경계부분)의 입열을 가능한 최소로 한다.
2) Crack의 경우 Crack의 양쪽 끝에 구멍을 뚫거나, Crack 방향과 직각으로 3∼4Cm의 다리 용접을 해준다.
3) 중앙 Crack의 경우는 Crack의 끝쪽에서부터 Crack의 중앙쪽으로 용접을 해나가고 한쪽끝만 Crack이 있는 경우는 안쪽에서 바깥쪽으로 용접하여 나간다.
4) 용접후 반드시 가벼운 망치질(뾰족망치)을 하여 수축응력을 제거하여야 한다.
5) Groove 가공은 V형은 피하고 항상 U형으로 가공한다.
6) 얇거나, 중간정도의 Groove 가공은 부드러운 U를 형성토록 하고 가능한 사이각은 넓게함과 동시에 높이는 두께의 50%이상 필요없다.
7) 두꺼운 용접은 Root Face를 5mm이상 크게 해서는 안된다. 그리고 각 부위를 부드럽게 가공한다.
(1) 냉간 용접시 일반적인 사항
1) 용접 물체 표면을 깨끗이 한다.
2) 가능한 낮은 전류로 Weaving없이 용접한다.
3) 수축응력을 제거하기 위하여 용접은 짧은 비드로 한다.
4) 첫 Pass가 용접된후 남아 있는 응력(Stress)을 제거하기 위하여 Peening을 하여 이를 계속 반복한다.
5) 일반적으로 약 100∼200℃ 정도의 예열을 한다.
6)용접후 상온(20도씨)에서 서냉시킨다
(2) 고온예열용접
1) 용접하는 주물의 본체를 약 540~560℃로 전체 또는 일부를 예열하여 아크 용접또는 가스 용접법으로 용접하는 방법이다. 용접중에도, 용접직후에도 고온을 유지함과 동시에 후열 또는 서냉을 수반한다. 600℃ 로 10시간 어닐링을 하면 잔류응력이 제거된다. 백선화를 방지하기 위하여는 흑연화를 촉진할 필요가 있으며, 이 때문에 Si, Al를 함유한 용접봉을 사용한다. 또한 강도를 증가시키기 위해서는 Ni을 2_3% 첨가한 용접봉을 쓰기도 한다.
(3) 선택기본
• 용접부의 두께와 구조
얇은 두께의 물체,Shelter Super Gold(ENi-Ci) 짧은 BEAD 형성 (두께 6mm 이하), 두꺼운 경우 1∼2층은 Shelter Super Gold , 나머지층은 Shelter Super Gold 와 Shelter NiFe 60을 혼합한다.
• 내압력 용접인가, 일반 용접인가?
내압력 물체일때는 Shelter SuperGold, Shelter Silver(ENiCu-CiNi70 Cu 30%) Shelter Super NiFe 60을 사용하고 철저한 Peening(피닝)을 한다.
• 충격과 마모의 정도는?
NiFe 60 사용
• 주철의 종류에 따라
1.Gray Cast Iron(회주철)일 경우
Shelter Super Gold, Shelter NiFe 60 사용
2.Ductle Cast Iron (구상흑연주철)
Shelter NiFe 60 사용
3.Malleable Cast Iron (가단흑연주철)
Shelter NiFe 60 사용
4.White Cast Iron (백선주철)
일반적으로 용접이 난이하나 특수한 경우는 가능하다.
열처리후 경도상승시 용접불가
이종간의 용접 접합일 경우
• 이종(같은주물소재를 접합할) 경우
Shelter Super GOLD, Shelter NiFe 60 사용
* 주강괴 주물소재 용접의 경우
Shelter NiFe 60 사용
* 동과 주물소재 용접의 경우
Shelter Silver 1차 사용후 마무리 Shelter Super Gold 사용
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