Das Schweißen von Gusseisen scheitert meist daran, dass Schweißer es wie normalen Stahl behandeln – Gusseisen erfordert jedoch völlig andere Techniken, Temperaturen und Vorbereitungen. Diese sechs schwerwiegenden Fehler können aus einer einfachen Reparatur ein rissiges, unbrauchbares Chaos machen, das schwerer zu beheben ist als das ursprüngliche Problem.
Schmutziges Gusseisen lässt sich nicht richtig schweißen, da Öl-, Fett- und Kohlenstoffablagerungen Porosität und schwache Verbindungen in den Schweißnähten verursachen. Gusseisen wirkt wie ein Schwamm und absorbiert über Jahre hinweg Öl und Verunreinigungen tief in seine poröse Struktur.
Sie müssen die Schweißstelle abschleifen, bis das Metall blank und sauber ist, und sie anschließend gründlich mit Aceton oder Bremsenreiniger entfetten. Viele Schweißer wischen die Oberfläche einfach ab und wundern sich, warum ihre Schweißnähte sofort reißen.
Die Verunreinigung geht tiefer, als Sie sehen können. Manchmal müssen Sie einen halben Zentimeter Material abschleifen, um an sauberes Metall zu gelangen.
Das Bohren von Stopplöchern an beiden Enden eines Risses verhindert, dass sich dieser beim Schweißen ausbreitet. Überspringen Sie diesen Schritt, und der Riss läuft wie eine Reißverschlussöffnung vor Ihrer Schweißnaht. Die Löcher sollten einen Durchmesser von mindestens 3 mm haben und etwas über die sichtbaren Rissenden hinaus gebohrt werden.
Sie müssen den Riss außerdem in einem Winkel von 60–90 Grad V-förmig fräsen, um eine vollständige Durchdringung zu gewährleisten. Wenn Sie versuchen, über einen Haarriss zu schweißen, ohne ihn zu öffnen, ist die Schweißnaht an der Wurzel garantiert nicht richtig verbunden.
Hohe Wärmezufuhr führt dazu, dass Gusseisen reißt, da es schnelle Temperaturwechsel nicht verträgt. Halten Sie die Stromstärke so niedrig wie möglich, ohne dass die Schmelze austrocknet. Gusseisen dehnt sich anders aus und zieht sich zusammen als Ihr Füllmetall, und übermäßige Hitze verstärkt dieses Problem.
Kurze Schweißnähte von jeweils 1–2 Zoll, die eine Abkühlung zwischen den Durchgängen ermöglichen, verhindern einen Hitzestau.
Durch kontinuierliches Schweißen entsteht eine wärmebeeinflusste Zone, die spröde wird und Risse wie es abkühlt.
Das Hämmern jeder Schweißraupe, solange sie noch heiß (aber nicht geschmolzen) ist, baut Spannungen ab und verhindert Risse. Verwenden Sie dazu einen Kugelhammer und klopfen Sie leicht und schnell darauf. Diese Technik dehnt das Schweißgut leicht und wirkt so den Schrumpfungskräften entgegen, die Risse verursachen.
Sie müssen zwischen den Durchgängen auch reinigen, um Schlacke und Verunreinigungen zu entfernen, die nachfolgende Schichten schwächen. Wenn Sie mehrere Durchgänge ohne Reinigung durchführen, entstehen Einschlüsse, die wie eingebaute Schwachstellen wirken.
Nickelbasierte Stäbe (ENi-CI oder ENiFe-CI) sind der Goldstandard für Gusseisen, da sie weich und bearbeitbar sind und sich ähnlich wie das Grundmetall ausdehnen. Bei Verwendung von Standardstahlstäben entsteht eine harte, spröde Schweißnaht, die bei der geringsten Belastung reißt.
Das falsche Füllmetall haftet nicht richtig mit dem hohen Kohlenstoffgehalt von Gusseisen. Stahlstäbe scheinen zunächst zu funktionieren, aber die Schweißnaht versagt innerhalb von Tagen oder Wochen.
Wenn Sie den Strahlprozess überspringen, ist Ihnen fast garantiert, Gusseisenschweißen reißt, weil das Metall keine Möglichkeit hat, seine innere Spannung abzubauen. Wenn geschmolzenes Schweißmetall abkühlt und sich zusammenzieht, zieht es mit enormer Kraft am umgebenden Gusseisen.
Für ein ordnungsgemäßes Kugelstrahlen müssen Sie die Schweißnaht treffen, während sie abkühlt, aber noch über 400 °C heiß ist. Bei zu hoher Hitze verformt sie sich, bei zu niedriger Temperatur werden die Spannungen nicht abgebaut. Führen Sie schnelle, leichte Schläge über die gesamte Schweißnahtlänge aus, keine heftigen Schläge, die das Grundmetall reißen lassen könnten.
Der Wechsel zwischen Vorwärm- und Kaltschweißverfahren am selben Teil führt zu ungleichmäßigen Spannungsmustern, die zum Versagen führen können. Wenn Sie mit einer Vorwärmmethode bei 500 °C beginnen, halten Sie diese Temperatur während der gesamten Reparatur aufrecht.
Gemischte Temperaturen führen zu unterschiedlichen Ausdehnungsraten im gesamten Teil und erzeugen Spannungskonzentrationen an den Grenzen.
Das Vorwärmen von Gusseisen auf 400–600 °C vor dem Schweißen reduziert den Temperaturunterschied und verhindert Thermoschockrisse. Ohne Vorwärmen verhält sich kaltes Gusseisen wie ein Eiswürfel, der auf heißes Wasser trifft – es reißt sofort durch den plötzlichen Temperaturwechsel.
Wenn nur der Schweißbereich erhitzt wird und der Rest des Teils kalt bleibt, entsteht ein Spannungsgradient, der zu Verformungen und Rissen führt. Das gesamte Teil benötigt allmähliche, gleichmäßige Temperaturänderungen.
Legen Sie das Teil in Sand oder Vermiculit, um die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Schweißen zu verlangsamen. Schnelles Abkühlen an der Luft führt zum gleichen Thermoschock, den Sie durch Vorwärmen vermeiden wollten.
Manche Schweißer schrecken Gusseisen ab, weil sie meinen, es müsse gehärtet werden – das ist der schnellste Weg, Ihr Werk völlig zu zerstören.
Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen bei 900–1200 °C für eine Stunde pro Zoll Dicke entfernt Restspannungen und verhindert verzögerte Rissbildung. Ohne diesen Schritt kann Ihre scheinbar erfolgreiche Schweißnaht Tage oder Wochen später, wenn das Teil in Betrieb genommen wird, reißen.
Durch die langsame Abkühlung von der Spannungsentlastungstemperatur (nicht schneller als 50 °C pro Stunde) stabilisiert sich die metallurgische Struktur. Um die Abkühlgeschwindigkeit zu kontrollieren, wickeln Sie das Teil in Keramikdecken ein oder vergraben Sie es in Sand.
Ja, aber Sie benötigen speziellen MIG-Draht auf Nickelbasis und müssen die Wärmezufuhr extrem niedrig halten. Standard-MIG-Draht aus Stahl erzeugt spröde Schweißnähte, die reißen können. Investieren Sie daher trotz der höheren Kosten in geeigneten NiFe- oder NiCl-Draht.
Sie schweißen wahrscheinlich zu schnell oder mit zu hoher Hitze, was zu thermischer Belastung führt. Reduzieren Sie die Stromstärke, schweißen Sie in kurzen 1 cm langen Abschnitten, hämmern Sie jede Perle im heißen Zustand und achten Sie auf eine ausreichende Vorwärmung auf mindestens 400 °C.
Beim Heißschweißen wird das gesamte Teil auf 500–1200 °C vorgewärmt und diese Temperatur während des gesamten Schweißvorgangs gehalten. Beim Kaltschweißen wird kein Vorwärmen benötigt, es sind jedoch spezielle Nickelstäbe, eine minimale Wärmezufuhr und kurze Schweißabschnitte erforderlich, um die Spannung zu minimieren.
Kühlen Sie Gusseisen so langsam wie möglich ab – bei dicken Abschnitten idealerweise über 24 Stunden. Vergraben Sie das Teil unmittelbar nach dem Schweißen in Sand oder Vermiculit und lassen Sie es stehen, bis es auf natürliche Weise Raumtemperatur erreicht hat.
