C.2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs

Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
1
C.2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
C.2.1 Seosteräkset ja ruostumattomat teräkset
Seosteräkset
Valitaan esimerkkinä seosteräs analyysillä 0,2% C, 1,5% Mn ja 0,5% Mo. Sulamisvyöhykkeessä
syntyy eri jäähtymisnopeuksilla alla olevan taulukon mukaisia rakenteita.
Mikrorakenne
Jäähtymisnopeus
lämpötilasta 800-500C
Kovuus
Martensiitti
Bainiitti
Ferriitti + Perliitti
200C/ sekunnissa
60C/ sekunnissa
10C/ sekunnissa
500 HV
300 HV
200 HV
Kun kovuudet ylittävät 350 HV muodostuu helposti halkeamia, erityisesti jos hitsaus tapahtuu
runsasvetyisillä puikoilla, esimerkiksi rutiilipäällysteisillä tai kostuneilla puikoilla. Näitä halkeamia
kutsutaan kylmä- eli vetyhalkeamiksi.
Seosaineet, jotka lähinnä vaikuttavat teräksen karkenevuuteen (karkenemissyvyyteen), ovat
mangaani (Mn), nikkeli (Ni), kromi (Cr), molybdeeni (Mo) ja vanadiini (V). Hiilipitoisuus sen sijaan
vaikuttaa muodostuvan martensiitin kovuuteen siten, että hiilipitoisuuden kasvaessa kovuus
kasvaa.
Toinen esimerkki syntyvistä kovuuksista ja rakenteista eri jäähtymisnopeuksilla esitetään alla
olevassa taulukossa, kun seosteräksen analyysillä on 0,4% C, 0,8% Mn ja 0,2% Mo.
Mikrorakenne
Jäähtymisnopeus
lämpötilasta 800-500C
Kovuus
Martensiitti
Bainiitti
Ferriitti + Perliitti
10C/ sekunnissa
5C/ sekunnissa
0,5C/ sekunnissa
650 HV
600 HV
350 HV
Suhteellisen pienet muutokset teräksen analyysissä aiheuttavat suuria eroja syntyviin kovuuksiin.
Mitkä teräkset ovat sitten alttiita vety- eli kylmähalkeamille?
Halkeama-altiita ovat ensi sijassa seostamattomat rakenneteräkset, joiden hiilipitoisuus ylittää n.
0,2-0,3% sekä kaikki karkaistavat teräkset esimerkiksi nuorrutusteräkset, induktiokarkaistavat
teräkset, liekkikarkaistavat teräkset, jousiteräkset, kuulalaakeriteräkset ja työkaluteräkset.
Kuinka vetyhalkeamia vältetään?
1. Perusaineen esikuumennuksella ja pitämällä työlämpötilaa vähintään tässä lämpötilassa
hitsauksen aikana. Hitsauksen jälkeen kappaleiden tulee jäähtyä niin hitaasti, ettei
sulamisvyöhykkeessä tapahdu karkenemista eli kovenemista.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
2
Kuvassa alapuolella näytetään lämpötilan
muuttuminen ajan kuluessa muutosvyöhykkeessä
esilämmityksellä ja esilämmityksettä.
2. Valitsemalla niukkavetyinen hitsauspuikko, joka
ei luovuta vetyä perusaineeseen,
esikuumennuslämpötilaa voidaan alentaa eli
käyttää matalampaa esikuumennuslämpötilaa.
Vaadittava työlämpötila (esikuumennuslämpötila)
Teräksille voidaan seuraavia ohjearvoja soveltaa:
Teräslaji
Työlämpötilac
(esikuumennuslämpötila t)
Seostamaton teräs
0,3-0,4% C
> 0,4% C
100-200
250
Seosteräs
< 0,3% C
> 0,3% C
150-200
200-250
Ruostumaton teräs
13% kromia
200-300
Tarvittavan esikuumennuslämpötilan määrittämiseksi ja siten halkeamien välttämiseksi
hitsattaessa seosteräksiä on käytettävissä useita mahdollisia menetelmiä, mutta mitään yleistä,
käyttökelpoista menetelmää ei kuitenkaan ole olemassa.
Koska ei ole olemassa mitään varmaa käyttökelpoista menetelmää käytettäväksi tässä
monimutkaisessa kysymyksessä, niin esitetään tässä joitakin yleisiä ohjeita asian ratkaisun
löytämisen helpottamiseksi:
Esikuumennusta suositellaan jos:






Teräksen lujuusarvot ovat suuret (murtolujuus > 600 N/mm2)
Teräksen hiilipitoisuus ylittää 0,25%
Mangaanipitoisuus on suurempi kuin 1,5%
Teräs sisältää seosaineita kuten esimerkiksi Cr, Ni, Mo tai W, mutta ei ole austeniittinen
mikrorakenteeltaan
Aineenpaksuus on suuri
Teräs on hauras huoneen lämpötilassa
Sopiva esikuumennuslämpötila seosteräksille on tavallisesti lämpötila-alueella 200-350 C.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
3
Ruostumattomat teräkset
Ruostumattomat teräkset jaetaan seuraaviin pääryhmiin; austeniittisiin, ferriittisiin, austeniitisferriittisiin ja martensiittisiin ruostumattomiin teräksiin. Ruostumattomien terästen pääryhmät ja
esimerkit esitetään alla olevassa taulukossa.
Ryhmä
Tyypilliset analyysit EN-teräksille
C % Cr % Ni % Mo% Muut
Austeniittiset
0,04
18,1
8,3
0,04
16,9
10,7
2,6
316
X3CrNiMo17-13-3
1.4436
0,02
18,2
13,7
3,1
317L
X2CrNiMo18-15-4
1.4438
0,02
17,8
12,7
4,1
Ferriittiset
0,04
Austeniittisferriittiset
Martensiittiset
0.14N 317LMN X2CrNiMoN17-13-5 1.4439
409
X2CrTi12
1.4512
430
X6Cr17
1.4016
X2CrNi12
1.4003
0.10N
X2CrNiN23-4
1.4362
0.17N
X2CrNiMoN22-5-3
1.4462
X12Cr13
1.4006
X4CrNiMo16-5-1
1.4418
0.2Ti
0,025 11,5
16,5
0,025 11,5
0,6
0,02
23
4,8
0,02
22
5,7
0,15
12
0,03
16
3,1
Merkintä
ASTM- EN-merkintä (EN 10088-1)
merkintä
1.4301
X5CrNi18-10
304
410
5
1
Austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat tänä päivänä eniten käytettyjä.
Austeniittiset teräkset sisältävät runsaasti kromia (Cr n. 18%) ja nikkeliä (Ni n. 9%) sekä niukasti
hiiltä. Austeniittinen mikrorakenne tekee näistä teräksistä hyvin hitsattavia ja muovattavia.
Syy ruostumattomien terästen hyvään korroosionkestävyyteen on se, että hapettavassa
ympäristössä niiden pintaan muodostuu ohut ja tiivis oksidikalvo. Tämän kalvon saa aikaan kromi
yhdessä hapen kanssa. Kromi on siis tärkein seosaine ja kromipitoisuuden pitää olla vähintään
10,5%.
Huolimatta ruostumattomien terästen niukasta hiilipitoisuudesta se on kuitenkin riittävän suuri, että
suuri osa hiilestä muodostaa kromikarbideja raerajoille hehkutettaessa 500-900 C:n lämpötilassa.
Tästä seuraa korroosiokestävyyden heikkeneminen.
Austeniittiset ruostumattomat teräkset toimitetaan tavallisesti liuotushehkutetussa tilassa eli
hehkutus lämpötiloissa 1000-1100C ja nopea jäähdytys sen jälkeen raerajakarbidien syntymisen
ehkäisemiseksi.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
4
Fysikaaliset erot ruostumattomien ja seostamattomien terästen välillä
Lämmönjohtavuus on ruostumattomilla teräksillä noin puolet seostamattomien terästen arvoista.
Lämpö säilyy sen vuoksi hitsin ympäristössä pitempään kuin seostamattomien terästen hitseissä.
Austeniittisten terästen lämpölaajenemiskerroin on noin 50% suurempi kuin seostamattomilla
teräksillä, ja sähköinen ominaisvastus ruostumattomilla teräksillä on noin 4-7 kertaa suurempi kuin
seostamattomilla teräksillä. Tästä seuraa, että ruostumattomat puikot kuumenevat helposti
punahehkuun, minkä vuoksi ne yleensä valmistetaan lyhyemmiksi kuin seostamattomat puikot.
Austeniittisilla teräksillä on kriittinen lämpötila-alue n. 600 - 900C, koska kromikarbidit erkautuvat
tässä lämpötilassa raerajoille heikentäen korroosiokestävyyttä. Matala hiilipitoisuus on edullinen,
koska kromikarbidien syntymisen riski pienenee tällöin.
Ruostumattomia teräksiä hitsattaessa lämmöntuonti on pyrittävä pitämään niin matalana kuin
mahdollista.
Ruostumattomien terästen ominaisuuksia ja hitsattavuus
Austeniittiset teräkset
Austeniittisia teräksiä käytetään usein kosteissa
ympäristöissä alkaen 17Cr7Ni-tyyppisistä aina
27Cr31Ni4Mo-tyyppisiin tai käytetään vielä
korkeammin seostettuja laatuja.
Kasvavat kromi- ja molybdeenipitoisuudet tekevät
teräksistä kestävämpiä yhä aggressiivisempia liuoksia
vastaan. Tämä koskee yleistä korroosiota,
rakokorroosiota ja pistekorroosiota. Piste- ja
rakokorroosion vastustuskyky on tärkeää, koska teräksiä
käytetään usein kloridipitoisissa ympäristöissä. Käyttö
merivesissä tai selluteollisuudessa on tavallista.
Austeniittisten terästen hitsattavuus on erittäin hyvä,
koska muutosvyöhyke ei haurastu kuten esimerkiksi
ferriittisilla teräksillä. Yleisesti ottaen tulee lämmöntuonti
pitää matalana erityisesti korkeasti seostettujen
austeniittisten terästen osalta. Peukalosääntönä voidaan
pitää, että lämmöntuonti ei saa ylittää 1,0 kJ/mm ja
välipalkolämpötila saa olla korkeintaan 150C.
Suuremmat hiilipitoisuudet austeniittisissa teräksissä
kuten X8CrNi1810 tai X5CrNi1810 aiheuttavat
raerajakarbidien muodostumista muutosvyöhykkeelle,
joka voi aiheuttaa korroosioriskin (herkistyminen)
perusaineessa muutosvyöhykkeellä erityisesti
happamissa ympäristöissä. Tämän ehkäisemiseksi on
niukkahiilisiä laatuja kehitetty. Toinen tapa ratkaista tämä
ongelma on seostaa teräkseen (stabiloida) niobia (Nb)
tai titaania (Ti), jotka yhtyvät hiileen kromia nopeammin
ja siten ehkäisevät kromikarbidien syntymisen raerajoille.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
5
Uudet runsaasti seostetut austeniittiset teräkset kosteisiin, korroosioalttiisiin ympäristöihin ovat
lähes poikkeuksetta niukkahiilisiä < 0,025%.
Lisäaineet austeniittisille teräksille ovat periaatteessa perusainetta vastaavia, vaikka myös
yliseosteisia käytetään. Lisäaine antaa tavallisesti 5-10% ferriittipitoisuuden hitsiin.
Tällä varmistetaan ferriitin esiintyminen hitsissä, mikä estää kuumahalkeaman syntymistä.
Korkeasti seostetut austeniittiset lisäaineet ovat myös herkkiä uudelleen kuumennukselle, mikä
edelleen painottaa lämmöntuonnin minimointia monipalkohitsauksessa.
Ferriittiset teräkset
Ferriittisiä ruostumattomia teräksiä käytetään lähinnä kosteissa käyttökohteissa. Austeniittisiin
ruostumattomiin teräksiin verrattuna ferriitiset ruostumattomat teräkset ovat selvästi parempia
jännityskorroosiota vastaan.
Ferriittisia ruostumattomia teräksiä voidaan myös käyttää korkeissa lämpötiloissa. Koska niistä
puuttuu nikkeli, ne kestävät myös hyvin rikkipitoisia pelkistäviä pakokaasuja. Teräksen
taipumuksella muodostaa hauraita sigmafaaseja on korkealämpötila sovellutuksissa vähemmän
merkitystä.
Ferriittisten terästen hitsattavuus on parempi kuin martensiittisten terästen mutta huonompi kuin
austeniitisten johtuen ferriitin hauraudesta ja muutosvyöhykkeellä mahdollisesti tapahtuvasta
rakeiden kasvusta.
Teräs pitää hitsata niin kylmänä kuin mahdollista ja prosesseja, jotka käyttävät suurta
kaarienergiaa, täytyy välttää. Täytyy kuitenkin tehdä ero vanhempien terästyyppien kuten X6Cr17,
jotka täytyy hitsata korotetussa työlämpötilassa (100-300C) ja uudempien niukkahiilisten
terästyyppien eli ELI-terästen (E=erittäin/extra, L=niukka/low, I = välisija-aine/interstial) kuten
esimerkiksi X2CrNiMoTi 18-2, jotka eivät vaadi korotettua lämpötilaa. Riittää että ollaan tarkkana
energian käytön suhteen ja pidetään se niin matalana kuin mahdollista.
Austeniittisia lisäaineita käytetään usein, koska ferriittisiin lisäaineisiin syntyy hyvin karkea kiteisiä
rakeita ja niistä siten tulee hauraita. Ainoastaan silloin, kun pelkistävä rikkipitoinen ympäristö vaatii
käytettäväksi ferriittisiä lisäaineita, niitä pitää käyttää.
Hitsattaessa X2CrNiMoTi18-2 käytetään usein lisäaineena 23Cr/12Ni/2Mo ja hitsattaessa X16Cr26
on 29Cr/9Ni sopiva.
Ferriittis-austeniittiset teräkset (duplex-teräkset)
Ferriittis-austeniittiset teräkset ovat hyvin nopeasti kasvava teräsryhmä, jota alettiin tosissaan
valmistaa 1970-luvun puolivälissä.
Ferriittis-austeniittissa teräksissä on pyritty hyödyntämään sekä ferriittisten että austeniitisten
terästen hyvät ominaisuudet. Kaksifaasirakenne on syynä pieneen raekokoon, jotka yhdessä
ferriitipitoisuuden ja typpiseostuksen kanssa antavat teräkselle lähes kaksi kertaa niin suuren
lujuuden kuin mitä on austeniittisilla teräksillä.
Hyvä jännityskorroosion ja pistekorroosion vastustuskyky, joka on yhtä hyvä kuin runsaasti
seostetuilla austeniittisilla teräksillä, edellä esitettyyn lisättynä selittävät, miksi näiden terästen
käyttö on nopeasti lisääntynyt.
Näistä voidaan siis rakentaa kevyempia rakenteita korroosioalttiisiin kohteisiin hyvien lujuusarvojen
johdosta.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
6
Hitsattaessa nykyaikaisia duplex-teräksiä on kaksi asiaa, jotka pitää ottaa huomioon. Jos hitsataan
erityisen pienellä lämpömäärällä, niin saadaan liian korkea ferriittipitoisuus muutosvyöhykkeeseen
ja hitsiin. Koska ferriitillä on huono kyky liuottaa typpeä, muodostuu myös helposti krominitridejä.
Jos taas hitsataan liian suurilla lämmöntuonneilla, josta seuraa korkeat välipalkolämpötilat, niin
muodostuu välifaaseja lähinnä sigmafaasia austeniitin/ferriitirakeiden raerajoille, josta seuraavat
alentuneet lujuus- sekä korroosioarvot.
Suurilla aineenpaksuuksilla on ongelma pahimmillaan. Vähän seostetuilla duplexteräslaaduilla
kuten X2CrNiMoN22-5-3 (ja pienemmillä) ovat kuitenkin hyvät marginaalit ennen kuin tämä
tapahtuu.
Hitsausenergioiden voidaan sallia kohota aina 2,5 kJ/mm ja tietyissä tapauksissa jopa yli tämän
sekä välipalkolämpötilojen aina 250C. Superduplex-teräksillä kuten X2CrNiMoN25-7-4 sen sijaan
pitää lämmöntuonti olla korkeintaan 1,5 kJ/mm ja välipalkolämpötila ei saa ylittää 150C.
Nämä ovat tosin marginaaleja, joissa normaalisti suoritettu hitsaus hyvin pysyy.
Martensiittiset teräkset
Martensiittisilla teräksillä on suurimmat lujuusarvot, mutta myös heikoin korroosiokestävyys.
Terästä käytetään käyttökohteissa, jossa korroosio ja kuluminen tapahtuvat samanaikaisesti kuten
esimerkiksi vesiturbiineissa, pyörissä tankovalulaitteissa yms.
Hitsattaessa ei edes kuumana pitäminen auta estämään martensiitin syntymistä, mutta kuumana
pitäminen lähellä martensiitin syntymisen lämpötilaa auttaa muutosvyöhykettä pysymään
austeniittisena ja sitkeänä koko hitsauksen ajan. Rakenteen muutos tapahtuu samanaikaisesti
martensiitiksi hitsauksen päättymisen jälkeen.
Martensiitti pitää sen jälkeen päästää ja hitsausjännityksiä pienentää, jotta haurasmurtumaa ei
pääsisi tapahtumaan. Hehkutus tehdään heti hitsauksen jälkeen lämpötilassa 650-800C. Hitsien
tulee kuitenkin jäähtyä n. 150C hitsauksen jälkeen ennen kuin hehkutus voidaan suorittaa edellä
esitetyssä lämpötilassa.
Sitkeiden hitsien aikaansaamiseksi martensiittiset teräkset hitsataan usein austeniittisilla
lisäaineilla kuten esimerkiksi 19Cr/12Ni/3Mo tyyppisillä. Nämä luovuttavat vähemmän vetyä
muutosvyöhykkeeseen, mistä seuraa että esimerkiksi erikoiskuivattuja emäksisiä puikkoja ei
tarvitse käyttää. Hitsit saavat kuitenkin pienemmät lujuusarvot, mikä useimmissa tapauksissa
voidaan hyväksyä.
Martensiittiset teräkset eivät ole varsinaisesti tarkoitettu hitsattaviksi.
C.2.2 Alumiini ja alumiiniseokset
Alumiini on ei-rautametalli, joka valmistetaan bauksiitista kahdessa vaiheessa:
1. Bauksiitista erotetaan alumiinioksidi
2. Alumiinioksidista valmistetaan alumiini.
Kahdesta tonnista bauksiittia saadaan noin 1 tonni alumiinioksidia. 25% maailman
alumiinituotannosta valmistetaan romusta (alumiinin uudelleen sulatus). Bauksiitti on punertava,
rapautumisen tuloksena syntynyt kivilaji, mikä sisältää n. 25-30% alumiinia, raaka-aineessa on
myös rautaa ja piitä. Bauksiittia on Australiassa, Brasiliassa ja Jamaikalla.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
7
Alumiinin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet









kevyt
- matala tiheys 2,7 g/cm3
luja
- murtolujuus aina 700 N/mm2 asti
korroosiokestävä
- ohut oksidikalvo suojaa
johde
- hyvä lämmön- ja sähkönjohtavuus
helppo työstää
pintakäsiteltävissä
hitsattavissa
- katso hitsaus
hehkutettavissa
- katso hehkutus
kierrätettävä
- on melkein häviämätön
Alumiinit jaetaan kolmeen pääryhmään: puhdas alumiini, ei-lämpökäsiteltävät (karkenemattomat)
alumiiniseokset ja lämpökäsiteltävät (karkenevat) alumiiniseokset.
Seosaineet
Alumiinia seostetaan usein, koska puhdas alumiini on pehmeää. Puhdas alumiini sisältää 99,7,
99,5 tai 99,0% Al. Ei-lämpökäsiteltävät seokset sisältävät pieniä määriä Mn tai Mg.
Lämpökäsiteltävät seokset sisältävät sen sijaan Cu, Mg + Si tai Zn + Mg.
Kylmämuokkaamalla saadaan puhdas alumiini ja ei-lämpökäsiteltävät alumiinit lujittumaan.
Lämpökäsiteltävät seokset saadaan lujemmiksi liuotushehkutuksella ja vanhennuksella.
Alumiinin ryhmittely
Raportin CR ISO 15608 mukaan alumiini ja sen seokset on jaoteltu ryhmiin ja alaryhmiin alla
olevan taulukon mukaisesti.
Ryhmä
21
22
Alaryhmä
22.1
22.2
22.3
22.4
23
23.1
23.2
24
24.1
24.2
25
26
Alumiinilajit
Puhdas alumiini, jossa on epäpuhtauksia tai seosaineita ≤ 1 %
Ei-lämpökäsiteltävät seokset
Alumiini-mangaaniseokset
Alumiini-magnesiumseokset, joissa Mg ≤ 1,5 %
Alumiini-magnesiumseokset, joissa1,5%  Mg ≤ 3,5 %
Alumiini-magnesiumseokset, joissa Mg > 3,5 %
Lämpökäsiteltävät seokset
Alumiini-magnesium-piiseokset
Alumiini-sinkki-magnesiumseokset
Alumiini-piiseokset, joissa Cu  1 %
Alumiini-piiseokset, joissa Cu  1 % ja 5 % < Si ≤ 15 %
Alumiini-pii-magnesiumseokset, joissa Cu  1 % ; 5 % < Si  15 %
ja 0,1 % < Mg  0,80 %
Alumiini-pii-kupariseokset, joissa 5,0 % < Si  14,0 % ; 1,0 % < Cu  5,0 % ja
Mg  0,8 %
Alumiini-kupariseokset, joissa 2 % < Cu  6 %
Ryhmät 21 … 23 ovat yleensä muokatuille materiaaleille ja ryhmät 24 … 26 yleensä valetulle
materiaaleille.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
8
Alumiinin hitsaus
Alumiinin hitsaus voi olla hieman hankalaa muodostuvan oksidikalvon takia. Tärkeitä asioita
mietittäväksi ovat alla esitetyt seikat, koska metalli helposti reagoi hapen kanssa.
 oksidi sitkeää ja kovaa - aiheuttaa helposti hitsausvirheitä
 oksidi ei sula hitsauksessa - sulamispiste n. 2050C
 oksidi vajoaa sulaa
- muodostaa sulkeumia
Alumiinin hitsaus ei ole vaikeampaa kuin teräksen –
vain erilaista
Railon puhdistus
Alumiinin puhdistaminen on erittäin tärkeää
ennen hitsausta. Oksidikalvon poistaminen on
pääsyy, mutta myös rasvan, leikkuujätteiden
yms. poistaminen on tärkeää.
Terävät reunat leikkauksen jälkeen on
poistettava ja pyöristettävä. Tämä sen takia,
että vältyttäisiin muun muassa juurivirheiltä jne
valmiissa hitsissä.
Hitsausongelmat
Ongelmat, jotka kohdataan alumiinia
hitsattaessa, johtuvat suurimmaksi osaksi
alumiinin erityisominaisuuksista kuten:
 suuri lämmönjohtokyky (4xteräksen)
 suuri lämpölaajenemiskerroin
 suuret lämpömäärät
suuret muodonmuutokset (2x seostamattoman
teräksen)
Useimpien vaikeuksien välttämiseksi voidaan:
 käyttää kiinnittimiä
 silloitusta
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
9
Kutistumat
Kaikilla sulahitsausmenetelmillä tapahtuu rakenteen kutistumista.
Kutistuminen on seurausta sulan tilavuuden pienenemisestä yhdessä lämmenneen materiaalin
supistumisesta.
Tulokseksi saadaan paikallisia muodonmuutoksia. jotka ovat suurempia alumiininhitsauksessa kuin
teräksen hitsauksessa.
Hitsaus - kutistuma – muodonmuutos
Tekijät, jotka määräävät kutistumisjännitysten suuruuden, ovat materiaalipaksuus, hitsausprosessi,
hitsin valmistus ja tuotu lämpömäärä.
Ongelmaa pienennetään materiaalin lisäyksellä ja hitsauskiinnittimien käytöllä. Hyvin suunniteltu
hitsaussuunnitelma antaa myös hyvän tuloksen.
Hitsattavuus
Useimmat seokset voidaan hitsata. Hyvin hitsattaviin lasketaan:



seostamattomat alumiinit (kaikki laadut)
karkenemattomat seokset (useimmat)
karkenevat seokset (tietyt laadut)
Rajoitetuksi hitsattavaksi katsotaan kuuluviksi:


karkenemattomat seokset (tietyt korkean Mg-pitoisuuden omaavat seokset)
karkenevat seokset (Cu- ja Pb-pitoiset seokset)
Hitsausprosessit
Tavallisimmat hitsausprosessit alumiinin hitsauksessa ovat MIG- ja TIG-hitsaus.
TIG-hitsausta käytetään ohuille materiaaleille (< 9mm) yksipuolisessa hitsauksessa ja kun
halutaan hyvä pinnanlaatu. MIG-hitsausta käytetään paksummille materiaaleille (> 3mm), kun
vaaditaan suurta hitsausnopeutta ja muodonmuutosten pienentämiseksi. (matala HI)
MIG-hitsaus pulssitetulla valokaarella antaa paremman sulan hallinnan (ohuet materiaalit 1,5 mm),
vakaamman valokaaren ja huomattavasti vähemmän hitsausroiskeita.
Puikkohitsausta käytetään joskus, esim. korjaushitsauksissa, mutta se on sopimaton, jos
rakenteeseen kohdistuu kuormitusta.
Suojakaasut
Suojakaasujen alumiinin hitsauksessa tulee olla inertteja ( ei aktiivisia). Eniten käytetty Suomessa
on argon, mikä aiheuttaa vähemmän roiskeita kuin helium, jolla saadaan kuumempi valokaari ja
syvempi tunkeuma.
Suurilla tunkeumavaatimuksilla ( esimerkiksi pienahitseissä) käytetään argonin ja heliumin seosta.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
10
Lisäaineet
Lisäaineena käytetään seostamattomilla ja karkenemattomilla seoksilla tavallisesti perusainetta
vastaavaa lisäainetta. Karkenevilla seoksilla käytetään lisäaineena paljon piitä tai mangaania
sisältäviä lisäaineita. Niiden tehtävä on ehkäistä kuumahalkeilua.
Juottaminen
Alumiinia voidaan kovajuottaa kaasuliekillä juotteella ja juoksutteella tai automatisoidulla
juottamismenetelmällä esimerkiksi tyhjiöjuottaminen ilman juoksutetta.
Tuotteet ja käyttökohteet
Alumiinia valmistetaan levyinä, nauhoina, profiileina ja harkkoina valukappaleiden valmistusta
varten. Alumiinia käytetään kaikilla ajateltavissa olevilla käyttöalueilla folioista kotitalouskäyttöön ja
avaruuskapseleihin. Suurimmat käyttökohteet ovat rakennuslevyt, sähkölaitelaatikot, sähköjohdot,
moottorit, vaihdelaatikot, veneet , matkustaja-alukset, porauslauttojen helikopterikannet,
kaasuturbiinikotelot ja virvoitusjuomatölkit.
Lisäaineen valintasuositukset eri alumiinilaatujen hitsauksessa
Ota selvää laatumerkinnöistä, mitä aiot hitsata. Osoita perusaine 1:n kohdalla oikeaa ruutua.
Seuraa ruutuja oikealle kunnes olet perusaine 2 kohdalla oikean aineen ruudussa. Näiden
leikkauskohdassa löydät suositeltavan lisäaineen. Ota huomioon että eri lisäaineet voivat antaa
erilaisia ominaisuuksia hitsiin kuten esimerkiksi halkeamattomuuden, korroosiokestävyyden,
lujuuden, hitsattavuuden ja anodisoinnissa saatavan värisopivuuden.
Lisäainetyyppi OK Autrod/Tigrod
S-Al99,5
18.01
S-Al99,5Ti
18.11
S-AlSi5
18.04
S-AlMg3
18.13
S-AlMg5
18.15
S-AlMg4,5Mn
18.16
S-AlMg4,5MnZr 18.17
Perusaine 1
Al99,9
S-Al99,8
Al99,8
Al99,7
Al99,5
SS-Al99,5Ti
Al99,0
S-Al99,5
AlMn
S-Al99,5Ti
S-AlMn
AlMg1
S-AlMg5
AlMg2
S-AlMn
AlMg3
S-AlMg5
S-Al99,5Ti
S-Al99,5
Al99,5Ti
S-AlMn
S-AlMg5
S-AlMn
S-AlMg5
AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
AlMgMn
S-AlMg5
S-AlMg5
AlMg4,5Mn
S-AlMg5
S-AlMg5
AlMgSio,5
AlMgSi1
AlZnMg1
S-AlMg5
S-AlSi5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlSi5
S- AlMg5
Perusaine 2
Al99,9
Al99,8
Al99,7
Al99,5
Al99,0
S-AlMn
S-AlMg5
S-AlMn
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMn
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMn
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg4,5Mn
S-AlMg5
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg3
S-AlMg3
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg4,5Mn
S-AlMg5
S-AlSi5
S-AlMg5
AlMn
AlMg1
AlMg2
AlMg3
AlMg5
AlMgMn
AlMg4,5Mn
AlMgSio,5
AlMgSi1
S-AlMg5
S-AlMg5
Taulukko lisäaineista (Esabin luettelosta)
 SHY
-S-AlMg5 voidaan korvata lisäaineilla S-AlMg4,5Mn ja SAlMg4,5MnZr
- S-AlMg4,5Mn voidaan korvata
lisäaineella S- AlMg4,5MnZr.
S-AlMg5
S-AlMg5
S-AlMg4,5Mn
S-AlMg5
AlZnMg1
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
11
C.2.3 Kupari ja kupariseokset
Kupari louhitaan kuparimalmista, jossa kuparipitoisuus nousee vain noin 0,8%. Perinteisten
käsittely- ja rikastusprosessien avulla on kuitenkin kannattavaa erottaa kupari malmista. Malmi
sisältää myös lyijyä, sinkkiä, rikkiä, kultaa, hopeaa, platinaa, seleeniä ja arsenikkia.
Kupari on väriltään punertavan ruskeaa ja se on sitkeää ja pehmeää. On olemassa kaksi
menetelmää valmistaa (puhdistaa) kuparia. Toinen on liekkipuhdistusmenetelmä ja toinen
elektrolyyttisesti puhdistettu kupari, joka on puhtaampaa kuparia.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
-
Kuparilla on suuri tiheys 8,9 g/cm3 .
kuparilla on pieni murtolujuus
Kuparilla on hyvä syöpymiskestävyys
Kuparilla on erittäin hyvä lämmön- ja sähkönjohtavuus
Kuparia on helppo muokata kaikissa lämpötiloissa
Juottaminen soveltuu erittäin hyvin kuparille
Kuparit on tapana jakaa neljään eri ryhmään:
 happikupari
 hapeton kupari
 deoksidoitu (fosforoitu) kupari
 seostetut kuparit
Kupariseoksiin kuuluvat esimerkiksi messingit (kuparin ja sinkin seos), joita on useita eri laatuja
kuten -messinki, --messinki, lyijymessinki (sorvi-), erikoismessingit sekä nikkelimessingit eli
uushopeat (=alpakka).
Toinen kupariseos on pronssi (kuparin ja tinan seos). Tavallisimmat ovat tinapronssit,
alumiinipronssit, piipronssit ja kupari-nikkeli-seokset.
Kuparia käytetään ensisijassa sähköjohteisiin, julkisivumateriaalina kuten kattopelteinä,
kuumavesivaraajina ja putkina muun muassa.
Happikupari, hapeton kupari ja deoksidoitu (fosforoitu) kupari
Happikupari valmistetaan yksinkertaisella valutekniikalla happipitoisessa atmosfäärissä ja se
sisältää happea n. 0,02%. Se on taipuvainen vetysairauteen (haurastuminen hehkutettaessa tai
hitsattaessa).
Hapeton kupari valmistetaan sulattamalla uudelleen elektrolyyttisesti puhdistettu kupari ja
valamalla se pelkistävässä atmosfäärissä.
Deoksidoitu (fosforoitu) kupari sisältää joitakin tuhannesosia fosforia – aina 0,020% asti.
Deoksidoitu (fosforoitu) kupari on vähemmän altis vetysairaudelle. Toisaalta sillä on huonompi
sähkönjohtokyky.
Niitä käytetään lämmönsiirtimissä, tislauskalusteissa, vesi-, kaasu-, höyry- ja lämmitysputkissa,
ilmastointi- ja jäähdytyslaitteiden putkistoissa jne.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
12
Seoskupareilla saadaan paremmat lujuusarvot, korkeammat pehmenemislämpötilat ja parempi
lastuttavuus. Niitä käytetään auton jäähdyttimissä, lämmönvaihtimissa jne.
Hitsattavuus
Kuparia voidaan juottaa ja hitsata suuremmitta vaikeuksitta. Mahdollisesti esiintyvät vaikeudet
johtuvat kuparin suuresta lämmönjohtokyvystä, suuresta lämpölaajenemisesta sekä sulaan
kupariin liukenevista kaasuista, jotka kuparin jähmettyessä aiheuttavat huokosia.
Kuparin lämmönjohtokyky on esimerkiksi 15 kertaa suurempi kuin teräksellä lämpötilassa 1000C
ja tämän johdosta se vaatii suuret paikalliset lämmöntuonnit, suuret sulamäärät ja esilämmitykset.
Lämpölaajeneminen aiheuttaa suuret sisäiset jännitykset ja muodonmuutokset.
Kylmämuokattu materiaali pehmenee hitsauslämmön vaikutuksesta ja lisäksi happikuparit saavat
kuparioksideja raerajoille hitsin lämpövyöhykkeellä, josta seuraa haurastuminen. Riski
vetysairauteen voi esiintyä, jos vetyä tulee jostakin esimerkiksi kaasuliekistä.
Vetysairaus
Kuten aikaisemmin on esitetty tietyt kuparit sisältävät jonkin verran happea (joitakin sadasosa
prosentteja). Huoneenlämpötilassa tämä happi on kuparioksidina pieninä partikkeleina, jotka
voidaan erottaa mikroskoopilla. Oksidit eivät sanottavasti vaikuta lujuusarvoihin. Kuparioksidit
aiheuttavat vetysairautta, jos kappaletta hehkutetaan pelkistävässä atmosfäärissä. Vety
pelkistävästä atmosfääristä diffuntoituu nimittäin kupariin ja reagoi kuparioksidin kanssa pinnan
alla muodostaen vesihöyryä, mikä rikkoo metallin (katso kuva).
Näitä ongelmia ei esiinny hapettomalla tai
deoksidoidulla kuparilla.
Kuparin hitsaus
Tavanomaisimmat hitsausprosessit ovat MIG- ja TIG-hitsaus. Suojakaasuksi sopii parhaiten
molemmille prosesseille argon-helium-seokset (50/50). Kaasuhitsausta voidaan käyttää erityisesti
messingille.
Puikkohitsausta voidaan käyttää, mutta se on harvinaista.
Railon valmistus: viistetyt railot aineenpaksuuksille > 5 mm railokulmalla 60-70, V- tai X-railo, 1,5
- 3 mm juuripinta, < 2mm ilmarako.
Tinapronsseilla pitää railokulma olla suurempi aina 90 asti.
Muuta
Useimmat kuparimateriaalit ovat sovitusherkkiä, kaikki virheet hitsin liitoskohdassa pitää sen
vuoksi työstää pois.
Puhtaus on ehdottoman välttämätöntä. Rasva, lika ja oksidit täytyy huolellisesti poistaa.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
13
Esikuumennus
Kupari;
TIG-hitsauksessa aineenpaksuuksilla yli 4 mm
MIG-hitsauksessa aineenpaksuuksilla yli 8 mm
Esikuumennus 300-600C riippuen aineenpaksuudesta
Pronssit;
Oltava huolellinen, että lämpötila ei ole alueella, jossa on heikko sitkeys






nopea jäähdytys kriittisen lämpötila-alueen läpi
ei mitään käsittelyä alle 600C lämpötiloissa
pienin mahdollinen lämmöntuonti
huonompi lämmönjohtokyky kuin kuparilla, alempi esikuumennus
ei esikuumennusta ohuille kappaleille
paksummille 100-150C riittää jos aloituskohta kuumennetaan
C.2.4 Nikkeliseokset
Valmistusmenetelmät
Nikkeliä valmistetaan kahdella periaatteella. Toisen periaatteen mukaan valmistetaan ensin
nikkelioksidia, mikä pelkistetään nikkelisieneksi eli metalliseksi hienojakoiseksi nikkeliksi.
Johtamalla nikkelisienen yli sitten hiilimonoksidia, mikä muuttaa metallisen nikkelin kaasumaiseksi
nikkeliyhdisteeksi, nikkelikarbonaatiksi.
Lämmittämällä nikkelikarbonaatti hajoaa ja metallinen nikkeli saostuu.
Tätä ns. mondnikkeliä myydään kuulina.
Toisen periaatteen mukaan valmistetaan nikkelimalmista sulattamalla ja pelkistämällä ja sitten
elektrolyyttisesti puhdistamalla nikkeliä. Tätä nikkeliä myydään elektrolyyttisinä levyinä tai pieninä
paloina seosaineeksi tai pinnoitusmateriaaliksi.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Nikkelillä on muun muassa seuraavia fysikaalisia ominaisuuksia:






hopean valkoinen väri
magneettinen
suuri tiheys (8,9 kg/dm3)
hyvin luja sekä korkeissa että matalissa lämpötiloissa
erittäin hyvä syöpymiskestävyys
helppo hitsata
Nikkeliseokset ja käyttökohteita
Nikkeliseoksia käytetään pääasiassa silloin, kun halutaan hyvää korroosiokestävyyttä hankalissa
ympäristöissä tai kun tarvitaan hyvää lujuutta tai virumislujuutta korkeissa lämpötiloissa.
Tietyt nikkeliseokset ovat sopivia matalalämpötilakäyttöön.
Useimmilla nikkeliseoksilla ei ole suomalaisia standardeja vaan ne myydään kaupallisilla
nimikkeillä.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
14
Monel
Nikkelin ja kuparin seos on ns. monelmetalli (Ni 60-70%), vähän alumiinia ja/tai mangaania ja
loput kuparia). Kupari parantaa korroosiokestävyyttä. Hyvät lujuusarvot korkeissa lämpötiloissa.
Käytetään pääasiassa kemian teollisuudessa tai lentokoneen osissa.
Inconel
(Ni 60-75%, + Cr, Mo, Fe, Al, Ti, Nb)
Näitä on useita eri laatuja. Kuuluvat nikkelivaltaisten superseosten ryhmään. Kaikilla on hyvä tai
erittäin hyvä korroosiokestävyys (jännityskorroosio). Joitakin laatuja käytetään hapettavissa ja
toisia laatuja kloridipitoisissa ympäristöissä. Kaikilla on hyvä tulenkestävyys ja virumiskestävyys
jopa 815C:een. Käytetään kemian teollisuudessa, kaasugeneraattoreissa ja petrokemiallisessa
teollisuudessa.
Incoloy
(Ni 42%, Cr 22%, Mo 3%, Ti 1%, loput Fe)
Erittäin hyvä korroosiokestävyys ja hyvät lujuusarvot lämpötila-alueella -180C - +1100C.
Käytetään kemiallisiin säiliöihin.
Hastelloy
(Ni 45-60%, + Cr, Mo, W, Fe)
Näitä on useita eri laatuja. Hyvä korroosionkestävyys. Seos Hastelloy C-276 kestää hyvin happoja
ja on omiaan kloridipitoisissa ympäristöissä. Seos Hastelloy G30 kestää hyvin fosforihappoja.
Hitsausprosessit
Nikkeliseoksia voidaan hitsata hyvin tuloksin eri hitsausprosesseilla kuten TIG-prosessilla, MIGprosessilla umpi- tai täytelangalla sekä puikolla.
Tyypillisiä ongelmia
Nikkeliseokset ovat hyvin hitsattavissa, mutta ongelmia voi esiintyä, jos railon pintoja ei ole
puhdistettu riittävällä huolellisuudella.
Ongelman aiheuttaa oksidi, joka sulaa korkeammassa lämpötilassa kuin perusmetalli. Ne voivat
jäädä sulaan ongelmia aiheuttaen.
Juuri ennen hitsausta on railojen pinnat puhdistettava esim. hiomalla. Harjaus ei valitettavasti riitä
poistamaan oksideja. Lisäksi on oltava huolellinen ja puhdistettava sekä railojen pinnat että
lisäaineet rasvanpoistoaineilla. Itsestään selvää on, että hitsaajalla on puhtaat hanskat käsissään.
Sekä esikuumennus että lämpökäsittely voi tulla kysymykseen nikkeliseoksilla, mutta on hyvä
muistaa, että jokaisella seoksella on omat ominaisuutensa.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
15
C.2.5 Titaani ja muut erikoismateriaalit
C.2.5.1 Titaani
Titaani on eräs yhdeksästä eniten esiintyvästä alkuaineesta maapallon kiinteässä ulkokuoressa.
Vuosituotanto maailmassa puhtaalle titaanimetallille on suurempi kuin 100 000 tonnia. Suurimmat
tuottajat ovat Venäjä, USA ja Japani.
Titaani on tämän päivän ja huomisen materiaali, jolloin asetetaan yhä suurempia vaatimuksia
keveydelle, suurelle lujuudelle ja hyvälle korroosiokestävyydelle vaativissa olosuhteissa. Titaanin ja
sen seosten käyttö kasvaa jatkuvasti.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet







Titaanin tiheys on vain 4,51 g/cm3 (teräs 7.9 g/cm3). Keveytensä takia titaani luetaan
kevytmetalleihin.
Titaaniseoksia voidaan verrata parhaisiin rakenneteräksiin
Titaani on muovattavissa
Titaanin lämmön- ja sähkönjohtavuus on heikko
Titaaniseoksia voidaan käyttää aina 550C asti
Titaani ei haurastu ja se säilyttää sitkeytensä aina -270C asti
Titaania voidaan käyttää kohteissa, joissa vaaditaan hyvää korroosiokestävyyttä. Sen
korroosiokestävyys perustuu sen pinnassa olevaan ja hyvin kiinni pysyvään oksidikerrokseen,
jonka paksuus on n. 10 nm.
Vaurioituneen oksidikalvon titaani korjaa ympäristöstään ottamallaan hapella. Hapettomassa
tai pelkistävässä ympäristössä oksidisuoja heikentyy.
Korroosiokestävyys
Seostamattoman titaanin korroosiokestävyys on erittäin hyvä esimerkiksi kosteissa kloorikaasuissa
ja kloridiyhdisteissä kuten esimerkeiksi merivedessä ja jäähdytysliuoksissa. Näissä olosuhteissa
titaani on ylivoimainen useimpiin muihin materiaaleihin verrattuna.
Väsymislujuus
Titaanin väsymislujuuteen vaikuttaa erityisesti sen pinnanlaatu. Mitä sileämpi ja tasaisempi se on
sitä paremmin titaani kestää. Esimerkiksi hiotuilla pinnoilla saadaan paremmat väsymislujuusarvot
kuin koneistetuilla pinnoilla.
Kuumamuokkaus
Titaania voidaan valssata ja takoa. Lämpötilan pitää olla alle 900C, koska titaani pyrkii sitomaan
tai liuottamaan itseensä happea, typpeä ja vetyä. Lämmitysajan tulee olla niin lyhyt kuin
mahdollista.
Kylmämuokkaus
Titaanin kylmämuokkausta voidaan suorittaa tietyssä laajuudessa. Vaikeampia syvävetooperaatioita voidaan helpottaa suorittamalla ne lämmitettyinä, 100-200C on riittävä.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
16
Lämpökäsittely
Kylmämuokatulle titaanille voidaan tehdä jännitystenpoistohehkutusta 500C vajaa 20 minuuttia.
Voimakkaasti muokatulle titaanille tulee suorittaa rekristallisaatiohehkutus 700C vajaa 20
minuuttia.
Hitsausprosessit
TIG-hitsaus on tavallisin hitsausprosessi titaanin hitsauksessa. Plasmahitsaus on myös sopiva
esimerkiksi mekanisoidussa hitsauksessa. Myös MIG-hitsausta käytetään.
Yhteistä hitsausprosesseilla on, että sula metalli ja vieressä oleva kuumentunut vyöhyke täytyy
suojata ilmalta ja muilta aktiivisilta kaasuilta. Tästä johtuu, että kaasu- ja MAG-hitsausta ei voida
käyttää, koska ne perustuvat aktiivisiin kaasuihin. Titaanin hitsauksessa käytetään usein suoja- ja
juurikaasun lisäksi jälkikaasua.
Ajateltavaa






pidä erillään titaaniosat teräsosista valmistuksen aikana
suojaa titaaniosat ilmassa olevilta pölyhiukkasilta
käytä vain titaanille tarkoitettuja työkaluja
puhdista railonpinnat juuri ennen hitsausta
käytä vain puhtaita hansikkaita
hitsaustulos arvostellaan juuri hitsin vieressä olevan oksidikalvon värin perusteella.
Hyväksyttäviä värejä ovat hopeankirkas ja oljenkeltainen.
Käyttökohteita
Titaania ja sen seoksia käytetään ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, laivanrakennusteollisuudessa
sekä kemian- ja puunjalostusteollisuudessa. Titaania käytetään putkissa, venttiileissä,
lämmönvaihtimissa, pumpuissa, säiliöissä, kaasu- ja höyryturbiinien siivissä ja rungoissa,
rakettimoottorien osissa jne.
C.2.5.2 Valurauta
Valurauta on rautaa, jossa on yli 2% hiiltä. Näin ollen juuri suuri hiilipitoisuus erottaa valuraudan
erityyppisistä teräksistä.
Valurautoja on pääasiassa kolmea eri lajia:



suomugrafiittivalurauta, eli harmaarauta (SFS-EN 1561)
pallografiittivalurauta (SFS-EN 1563, SFS-EN 1564)
adusoitu valurauta, eli temperrauta (SFS-EN 1562)
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
17
Valuraudat ovat vaikeita hitsata koska rakenne sisältää hiiltä grafiittina ja/tai karbideina. Enin osa
hiilestä on yleensä grafiittisulkeumina, mutta merkittävä osa siitä rautaan yhtyneenä eli
rautakarbidina eli sementiittinä. Sementiitti on kova ja hyvin halkeamaherkkä mikrorakenne.
Materiaali tunnetaan hyvin pienestä vetomurtolujuudesta ja todella heikosta sitkeydestä.
Monista syistä niitä joudutaan joskus kaikesta huolimatta hitsaamaan. Kyseessä voi olla
rakennehitsaus, jossa valurautaa hitsataan valurautaa sekä teräkseen.
Kuitenkin tavallisempaa on hajonneiden tai kuluneiden valurautakappaleiden tai valukappaleiden
valuvirheiden korjaushitsaus.
Hitsattavuus
Parhaiten hitsattavissa ovat ferriittiset valuraudat (harmaa valurauta). erityisesti ferriittinen
pallografiittivalurauta. Sen sijaan valkoiset valuraudat ovat hyvin rajoitetusti (jos lainkaan)
hitsattavissa.
Yksinkertaisinta on suorittaa ns. kylmähitsaus, jossa hitsaus tapahtuu kylmänä ilman
esikuumennusta (<100C). Hätätilassa hitsaus voi tapahtua seostamattomalla puikolla, mutta
silloin on olemassa vaara, että valuraudasta tulee liian kova, mikä tekee koneistuksen
mahdottomaksi. Tavallisempaa on käyttää nikkeli- tai pronssipuikkoja.
Suurempien kappaleiden hitsauksessa syntyy myös suurempia jännityksiä. Sellaisissa tapauksissa
on parempi suorittaa hitsaus puolikuumana (esikuumennus 100-300C) nikkelipuikoilla.
Hankalimmissa tapauksissa suositellaan kuumahitsausta (300-600C) valurautapuikoilla.
Tässä tapauksessa kuten kaikissa hitsauksissa pitää kappaleet olla puhdistettu öljystä ja rasvasta.
Valupinta ja hiekkasulkeumat pitää poistaa (hionta) ja railokulmien pitää olla suuremmat kuin
terästä hitsattaessa, mieluusti ympäripyöreitä. Hitsaus jalkoasennossa antaa parhaan tuloksen,
mutta on olemassa myös asentohitsauspuikkoja (esimerkiksi Castolin 2230).
Käytetään niin ohuita puikkoja kuin mahdollista. Tällöin perusaine sulaa vähemmän ja
lämpövaikutusvyöhyke jää pienemmäksi.
Hitsit pitää vasaroida välittömästi hitsauksen jälkeen puristusjännitysten aikaansaamiseksi ja
kutistumisvaikutuksen vähentämiseksi.
Ole tarkkana että et tee kraatteria hitsin lopetuskohtaan. Kraatterissa voi olla mikrohalkeamia, jotka
helposti leviävät laajemmalle ja suurentuvat.
 SHY
Hitsauksen teoriaopetus
C2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs
18
Lämpökäsittely
Hankalimmissa tapauksissa ja suurissa kappaleissa voi olla tarpeen suorittaa apulämpökäsittely.
Se voi olla jännitystenpoistohehkutus, mikä tapahtuu 500-560C pitoajan (aika, jonka kappale on
kokonaan ko lämpötilassa) ollessa noin 1,5 tuntia/25 mm aineenpaksuutta kohti ja hidas jäähdytys
sen jälkeen. Parantaa lujuusarvoja.
Normalisointi suoritetaan lämpötilassa 900-920C pitoajan ollessa n. 3 tuntia. Hidas jäähdytys.
Seostettuja valurautoja, usein tyypiltään valkoisia valurautoja, käytetään kulutusosissa
(murskaimet yms). Tähän tyyppiin kuuluvat ns. Ni-hard-valuraudat. Ne eivät ole hitsattavissa.
 SHY