灰口鑄鐵冷焊工藝

一,、調(diào)查分析

鑄鐵是含碳量大于2％的鐵碳合金,，工業(yè)用的鑄鐵除含鐵和碳之外，還含有一定量的硅、錳元素以及硫磷雜質(zhì),。為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態(tài)及形式的不同，一般將鑄鐵分為白口鑄鐵,、灰口鑄鐵,、可鍛鑄鐵、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,，切削加工性能優(yōu)良，所以灰口鑄鐵應(yīng)用非常廣泛,。但是在應(yīng)用過程中由于種種原因,，產(chǎn)品會受到損壞并出現(xiàn)裂紋等缺陷，使其報廢,，若能及時用焊接方法修復(fù),，不僅有利于生產(chǎn)，而且可以節(jié)約大量資金,。因此,，灰口鑄鐵的補(bǔ)焊工藝在日常生產(chǎn)中將會得到廣泛使用。

二,、狀況分析

1,、鑄鐵的組織性能分析

灰口鑄鐵的組織相當(dāng)于在鋼的基體上分布片狀石墨夾雜，由于石墨的強(qiáng)度較低,，這就相當(dāng)于在鋼的基體中有許多孔洞和裂紋,，破壞了基體的連續(xù)性，并且在外力的作用下,，裂紋尖端處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞,。因此，灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度都很低,，塑性和沖擊韌性幾乎為零,，當(dāng)基體組織相同時，其石墨越多,，片越粗大,，分布越不均勻，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性越低,。由于片狀石墨對灰口鑄鐵有著決定性影響,，即使基體組織從珠光體改變?yōu)殍F素體,，也只會降低強(qiáng)度而不會增加塑性和韌性，因此,，在日常生產(chǎn)中,，應(yīng)用最廣泛的灰口鑄鐵為珠光體鑄鐵。在下面的補(bǔ)焊工藝介紹中,，主要針對珠光體灰口鑄鐵進(jìn)行介紹,。

2、灰口鑄鐵冷焊工藝特點(diǎn)和存在的問題

灰口鑄鐵冷焊的特點(diǎn)是焊前對需焊補(bǔ)的工件不預(yù)熱,，焊工勞動條件好,，焊補(bǔ)成本低，焊補(bǔ)過程短,，焊補(bǔ)效率高,。所以電弧冷焊鑄鐵是一個發(fā)展方向，但它也存在許多局限性,，如焊縫強(qiáng)度低,，塑性差，焊補(bǔ)剛性較大時易出現(xiàn)裂紋,。此外,，由于冷卻速度快，焊縫很容易出現(xiàn)白口現(xiàn)象和大面積的淬硬組織,。

灰口鑄鐵補(bǔ)焊存在兩方面問題：一方面,，焊接易出現(xiàn)白口及淬硬組織、塑性極差且難以進(jìn)行機(jī)加工,；另一方面,，焊接接頭易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致補(bǔ)焊失敗甚至工件的報廢,?；铱阼T鐵的化學(xué)成分和力學(xué)性能決定其焊接性很差。因此,，一般灰口鑄鐵的焊接加工僅用于鑄鐵缺陷焊補(bǔ)和損壞鑄件的修復(fù),。

3、選材及原因

為解決以上問題,，通過實(shí)踐和分析證明鎳基焊條能使焊縫不出現(xiàn)淬硬組織且使焊縫有較高的塑性和韌性,。鎳是擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，當(dāng)Fe-Ni合金中含鎳量超過30%時,，合金凝固后一直到室溫都保持硬度較高的奧氏體組織,，不發(fā)生相變,，所以鎳基焊條形成的焊縫有一定的塑性和強(qiáng)度,且硬度較低,。同時,，鎳為促使石墨化元素,其擴(kuò)散能力很強(qiáng)，對減弱半熔化區(qū)白口的寬度很有利,。有人系統(tǒng)研究了焊條不同含鎳量對白口區(qū)寬度的影響,，其結(jié)果是當(dāng)焊縫含鎳量為50%時，可減低到0.1mm,，當(dāng)焊縫含鎳量為98%時,，可減低到0.05mm，而且白口呈斷續(xù)狀,，故采用鎳基焊條可減弱白口現(xiàn)象,，提高焊縫強(qiáng)度和塑性，改善焊縫接頭加工性,，所以在冷焊灰口鑄鐵時盡量采用鎳基鑄鐵焊條,，如鎳基182焊條其焊縫具有較高力學(xué)性能。

三,、對策及方法

1,、過渡搭橋法

此種焊接方法就是在母材兩側(cè)先焊過渡層，再焊中間填充焊縫,。它主要適用于大厚件的焊補(bǔ)工作,若填充量過大,，中間可用J507焊條適當(dāng)代替，這樣可減少焊縫中氧,、硫,、磷和碳的含量，既保證了焊縫的強(qiáng)度又降低了焊材成本,，防止裂紋發(fā)生,。若坡口角度較小時,可全用鎳基182直接焊接完成。

2,、生根補(bǔ)焊法

此種補(bǔ)焊方法主要用于工件相對較薄,，焊縫填充量不大的工件。焊條最好全部用鎳基182焊條,，焊接時應(yīng)由里到外逐層焊接,，也就是先將坡口內(nèi)焊滿，再焊兩側(cè)圓孔,，最后焊兩孔之間焊縫,。

3、栽樁補(bǔ)焊法

此種方法補(bǔ)焊主要用于應(yīng)力相對集中或裂紋無法清理干凈的焊縫,。栽樁可用碳鋼來承擔(dān),，焊接時可先繞栽樁焊接,然后再焊栽樁之間，這樣既可提高焊接效率,，又可節(jié)省焊條,，焊栽樁時可用J507焊條,。

4、鉚接補(bǔ)焊法

此種焊接方法主要用于工作應(yīng)力較大,，工件相對較厚的焊縫,，如大型機(jī)器的底座等工件。鉚釘可用碳鋼承擔(dān),，焊鉚釘時可用J507焊條焊接,，主焊縫仍舊用鎳基182焊條。焊接時先將坡口內(nèi)焊滿,，最后焊鉚釘,，使鉚釘和坡口內(nèi)焊縫形成一個整體焊縫。

四,、 工藝要求

1,、做好焊前準(zhǔn)備工作

首先要清理工件及缺陷上的油污和其它雜質(zhì)，確定裂紋的長度和深度,必要時要用堿水,、汽油或火焰清理污物,確保坡口內(nèi)無雜質(zhì),，從而降低焊縫內(nèi)的含磷硫量，減少開裂傾向,。為防止焊接過程裂紋擴(kuò)展,，應(yīng)在裂紋端部3-5mm處鉆止裂孔(∮5-∮8)，開坡口的原則為盡量減少坡口角度及母材的熔化量,，以降低焊接應(yīng)力及焊縫中碳,、硫量,防止裂紋發(fā)生。

2,、采用小電流小規(guī)范焊接

在保證電弧穩(wěn)定及焊透的情況下,，應(yīng)采用合適的最小電流焊接，電流小使得溶深也較小,，鑄鐵中的碳,、硫、磷等有害雜質(zhì)可少進(jìn)入焊縫,，有利于提高焊縫質(zhì)量,。同時，隨著電流減小,，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(yīng)力，使焊接接頭出現(xiàn)裂紋的傾向減小,，而且也減小了整個熱影響區(qū)寬度,，其中也包括減小了最易形成白口的半熔化區(qū)的寬度，使白口層變薄，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、采用分段分層斷續(xù)分散焊接

焊縫越長,，焊縫所承受的拉應(yīng)力越大，故采用短焊縫有利于減低焊縫應(yīng)力狀態(tài),，減弱焊縫發(fā)生裂紋的可能性,，一般每次焊縫長度為30-50mm。為了降低焊補(bǔ)處的溫度,，減少應(yīng)力,，宜待工件冷卻至不燙手時(50～60℃)再焊下一道焊縫。此外,，也可用分散焊法,。相對于較厚的焊件時，采用多層焊接可以有效地提高焊縫金屬的性能,，這主要是由于后一層對前一層焊縫具有附加熱處理的作用,，從而改善了焊縫固態(tài)相變的組織。

4,、錘擊焊縫表面

錘擊焊縫表面既能改善后層焊縫的結(jié)晶組織,，也能改善前層焊縫的固態(tài)相變組織。因?yàn)殄N擊焊縫可使前一層焊縫(或坡口表面)不同程度的晶粒破碎,，使后層焊縫在凝固時晶粒細(xì)化,這樣逐層錘擊焊道就可以改善整個焊縫的組織性能,。此外，錘擊焊道也產(chǎn)生塑性變形而降低殘余應(yīng)力,，從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。

來源：內(nèi)部稿件