灰口鑄鐵冷(lěng)焊工(gōng)藝

灰口鑄鐵冷(lěng)焊工(gōng)藝

一、調查分(fēn)析

鑄鐵是含碳量大(dà)于2％的鐵碳合金，工(gōng)業用的鑄鐵除含鐵和碳之外，還(hái)含有一定量的矽、錳元素以及硫磷雜質。爲了改善鑄鐵的某些性能時常有目的地加入某些合金元素。

通常按碳在鑄鐵中存在的狀态及形式的不同，一般将鑄鐵分(fēn)爲白(bái)口鑄鐵、灰口鑄鐵、可(kě)鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵五類。其中，灰口鑄鐵制造成本低，鑄造性能好，減震性和耐磨性良好，切削加工(gōng)性能優良，所以灰口鑄鐵應用非常廣泛。但(dàn)是在應用過程中由于種種原因，産品會受到損壞并出現裂紋等缺陷，使其報廢，若能及時用焊接方法修複，不僅有利于生(shēng)産，而且可(kě)以節約大(dà)量資金。因此，灰口鑄鐵的補焊工(gōng)藝在日(rì)常生(shēng)産中将會得(de)到廣泛使用。

二、狀況分(fēn)析

1、鑄鐵的組織性能分(fēn)析

灰口鑄鐵的組織相(xiàng)當于在鋼的基體(tǐ)上分(fēn)布片狀石墨夾雜，由于石墨的強度較低，這就(jiù)相(xiàng)當于在鋼的基體(tǐ)中有許多孔洞和裂紋，破壞了基體(tǐ)的連續性，并且在外力的作(zuò)用下，裂紋尖端處容易引起應力集中而産生(shēng)破壞。因此，灰口鑄鐵的抗拉強度和疲勞強度都(dōu)很低，塑性和沖擊韌性幾乎爲零，當基體(tǐ)組織相(xiàng)同時，其石墨越多，片越粗大(dà)，分(fēn)布越不均勻，鑄鐵的抗拉強度和塑性越低。由于片狀石墨對灰口鑄鐵有着決定性影(yǐng)響，即使基體(tǐ)組織從(cóng)珠光(guāng)體(tǐ)改變爲鐵素體(tǐ)，也隻會降低強度而不會增加塑性和韌性，因此，在日(rì)常生(shēng)産中，應用最廣泛的灰口鑄鐵爲珠光(guāng)體(tǐ)鑄鐵。在下面的補焊工(gōng)藝介紹中，主要針對珠光(guāng)體(tǐ)灰口鑄鐵進行介紹。

2、灰口鑄鐵冷(lěng)焊工(gōng)藝特點和存在的問(wèn)題

灰口鑄鐵冷(lěng)焊的特點是焊前對需焊補的工(gōng)件(jiàn)不預熱(rè)，焊工(gōng)勞動條件(jiàn)好，焊補成本低，焊補過程短(duǎn)，焊補效率高。所以電弧冷(lěng)焊鑄鐵是一個發展方向，但(dàn)它也存在許多局限性，如(rú)焊縫強度低，塑性差，焊補剛性較大(dà)時易出現裂紋。此外，由于冷(lěng)卻速度快(kuài)，焊縫很容易出現白(bái)口現象和大(dà)面積的淬硬組織。

灰口鑄鐵補焊存在兩方面問(wèn)題：一方面，焊接易出現白(bái)口及淬硬組織、塑性極差且難以進行機(jī)加工(gōng)；另一方面，焊接接頭易出現裂紋，導緻補焊失敗甚至工(gōng)件(jiàn)的報廢。灰口鑄鐵的化學成分(fēn)和力學性能決定其焊接性很差。因此，一般灰口鑄鐵的焊接加工(gōng)僅用于鑄鐵缺陷焊補和損壞鑄件(jiàn)的修複。

3、選材及原因

爲解決以上問(wèn)題，通過實踐和分(fēn)析證明鎳基焊條能使焊縫不出現淬硬組織且使焊縫有較高的塑性和韌性。鎳是擴大(dà)奧氏體(tǐ)區的元素，當Fe-Ni合金中含鎳量超過30%時，合金凝固後一直到室溫都(dōu)保持硬度較高的奧氏體(tǐ)組織，不發生(shēng)相(xiàng)變，所以鎳基焊條形成的焊縫有一定的塑性和強度,且硬度較低。同時，鎳爲促使石墨化元素,其擴散能力很強，對減弱半熔化區白(bái)口的寬度很有利。有人(rén)系統研究了焊條不同含鎳量對白(bái)口區寬度的影(yǐng)響，其結果是當焊縫含鎳量爲50%時，可(kě)減低到0.1mm，當焊縫含鎳量爲98%時，可(kě)減低到0.05mm，而且白(bái)口呈斷續狀，故采用鎳基焊條可(kě)減弱白(bái)口現象，提高焊縫強度和塑性，改善焊縫接頭加工(gōng)性，所以在冷(lěng)焊灰口鑄鐵時盡量采用鎳基鑄鐵焊條，如(rú)鎳基182焊條其焊縫具有較高力學性能。

三、對策及方法

1、過渡搭橋法

此種焊接方法就(jiù)是在母材兩側先焊過渡層，再焊中間填充焊縫。它主要适用于大(dà)厚件(jiàn)的焊補工(gōng)作(zuò),若填充量過大(dà)，中間可(kě)用J507焊條适當代替，這樣可(kě)減少焊縫中氧、硫、磷和碳的含量，既保證了焊縫的強度又降低了焊材成本，防止裂紋發生(shēng)。若坡口角度較小時,可(kě)全用鎳基182直接焊接完成。

2、生(shēng)根補焊法

此種補焊方法主要用于工(gōng)件(jiàn)相(xiàng)對較薄，焊縫填充量不大(dà)的工(gōng)件(jiàn)。焊條最好全部用鎳基182焊條，焊接時應由裡(lǐ)到外逐層焊接，也就(jiù)是先将坡口内焊滿，再焊兩側圓孔，最後焊兩孔之間焊縫。

3、栽樁補焊法

此種方法補焊主要用于應力相(xiàng)對集中或裂紋無法清理(lǐ)幹淨的焊縫。栽樁可(kě)用碳鋼來(lái)承擔，焊接時可(kě)先繞栽樁焊接,然後再焊栽樁之間，這樣既可(kě)提高焊接效率，又可(kě)節省焊條，焊栽樁時可(kě)用J507焊條。

4、鉚接補焊法

此種焊接方法主要用于工(gōng)作(zuò)應力較大(dà)，工(gōng)件(jiàn)相(xiàng)對較厚的焊縫，如(rú)大(dà)型機(jī)器的底座等工(gōng)件(jiàn)。鉚釘可(kě)用碳鋼承擔，焊鉚釘時可(kě)用J507焊條焊接，主焊縫仍舊用鎳基182焊條。焊接時先将坡口内焊滿，最後焊鉚釘，使鉚釘和坡口内焊縫形成一個整體(tǐ)焊縫。

四、 工(gōng)藝要求

1、做好焊前準備工(gōng)作(zuò)

首先要清理(lǐ)工(gōng)件(jiàn)及缺陷上的油污和其它雜質，确定裂紋的長度和深度,必要時要用堿水、汽油或火(huǒ)焰清理(lǐ)污物,确保坡口内無雜質，從(cóng)而降低焊縫内的含磷硫量，減少開裂傾向。爲防止焊接過程裂紋擴展，應在裂紋端部3-5mm處鑽止裂孔(∮5-∮8)，開坡口的原則爲盡量減少坡口角度及母材的熔化量，以降低焊接應力及焊縫中碳、硫量,防止裂紋發生(shēng)。

2、采用小電流小規範焊接

在保證電弧穩定及焊透的情況下，應采用合适的最小電流焊接，電流小使得(de)溶深也較小，鑄鐵中的碳、硫、磷等有害雜質可(kě)少進入焊縫，有利于提高焊縫質量。同時，随着電流減小，在焊接速度不變的情況下，減小了焊縫線能量,不僅減少了焊接應力，使焊接接頭出現裂紋的傾向減小，而且也減小了整個熱(rè)影(yǐng)響區寬度，其中也包括減小了最易形成白(bái)口的半熔化區的寬度，使白(bái)口層變薄，所以最好采用小直徑焊條，提高焊接速度且不做橫向擺渡。

3、采用分(fēn)段分(fēn)層斷續分(fēn)散焊接

焊縫越長，焊縫所承受的拉應力越大(dà)，故采用短(duǎn)焊縫有利于減低焊縫應力狀态，減弱焊縫發生(shēng)裂紋的可(kě)能性，一般每次焊縫長度爲30-50mm。爲了降低焊補處的溫度，減少應力，宜待工(gōng)件(jiàn)冷(lěng)卻至不燙手時(50～60℃)再焊下一道焊縫。此外，也可(kě)用分(fēn)散焊法。相(xiàng)對于較厚的焊件(jiàn)時，采用多層焊接可(kě)以有效地提高焊縫金屬的性能，這主要是由于後一層對前一層焊縫具有附加熱(rè)處理(lǐ)的作(zuò)用，從(cóng)而改善了焊縫固态相(xiàng)變的組織。

4、錘擊焊縫表面

錘擊焊縫表面既能改善後層焊縫的結晶組織，也能改善前層焊縫的固态相(xiàng)變組織。因爲錘擊焊縫可(kě)使前一層焊縫(或坡口表面)不同程度的晶粒破碎，使後層焊縫在凝固時晶粒細化,這樣逐層錘擊焊道就(jiù)可(kě)以改善整個焊縫的組織性能。此外，錘擊焊道也産生(shēng)塑性變形而降低殘餘應力，從(cóng)而提高焊縫的韌性和疲勞性能。所以錘擊是改善焊道組織和性能最簡單有效的方法。

來(lái)源：内部稿件(jiàn)