铸铁零件的常用焊接方法

铸铁零件的常用焊接方法

标签：杂谈 分类：资料

由于铸铁的一些优点，在汽车制造资料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价钱昂贵的基础零件，如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及运用进程中，经常会出现裂纹、气孔、损坏等状况。据统计，汽车在正常运用状况下，这类零件到达磨损极限时，其尺寸变化只要0.08％～0.40％，质量损失只要0.1％～1.8％，此时将零件报废，无疑是十分糜费的。因此，研讨和应用先进的修缮阅历，合理地修复铸铁零件是十分必要地。焊接就是一种十分有效地修复铸铁零件的方法。

铸铁含炭量高、杂质多，并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性，焊补后容易出现白口组织和发生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量，可采取以下方法。

1．热焊法

焊前将工件全体或局部预热到600～700℃ ，补焊进程中不低于400℃，焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差，从而减小应力，同时还可以改善铸件的塑性，防止出现白口组织和裂纹。

常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝，如HS401或HS402，配用焊剂CJ201，以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208，此法主要用于补焊厚度较大(大于10mm ) 的铸铁零件。

热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉(油炉或地炉)等，焊接工艺如下：

1)焊前预备和预热：肃清缺陷周围的油污和氧化皮，显露基体的金属光泽：开坡口，普通坡口深度为焊件壁厚的2／3，角度为70°～120°；将焊件放入炉中缓慢加热至600～700℃(不可超越700℃)。

2)施焊：采用中性焰或弱碳化焰(施焊进程中不要使铁水流向一侧)，待基体金属熔透后，再熔入焊条金属；发现熔池中出现白亮点时，中止填入焊条金属，参与过量焊剂，用焊条将杂物剔除后再继续施焊；为失掉平整的焊缝，焊接后的焊缝应稍高出铸铁件外表， 并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化，待降温到半熔化形状时，用焊丝沿铸件外表将高出局部刮平。

3)焊后冷却：普通应随炉缓慢冷却至室温(普通需48h以上)，也可用石棉布(板)或炭灰掩盖，使焊缝构成平均的组织，同时防止发生裂纹。

2．冷焊法

此方法是焊前不对工件停止预热，或预热温度不超越300℃。常用焊条电弧焊停止铸铁冷焊。依据铸铁工件的要求，可选用不同的铸铁焊条，如补焊普通灰铸铁零件非加工面选用Z100焊条，补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用Zll6或Z117焊条。

冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备，焊接工艺如下：

1)焊前预备：肃清焊修外表的油污及杂质，使其显露基体的金属光泽：假设存在裂纹，应在裂纹两端各钻一个止裂孔，以免施焊时裂纹延伸；沿裂纹开出坡口，其型式和大小由焊修部位的厚度和工艺要求而定。假设是大型铸件，还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉，使接头失掉增强。螺钉直径普通不超越16mm(假设壁厚小于15mm，那么螺钉直径应小于或等于6mm )，螺钉的数量可按断面面积计算，即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积的25％ ，且这些螺钉应平均散布在裂纹两边。

2)焊修规范的选择：焊条直径由焊修部位的厚度确定，普通应尽量选用小直径的焊条，以增加输入焊件的热量：在保证焊条金属与基体熔合的状况下，焊修电流也应尽量选用小的，以免焊件温渡过高发生应力； 电弧长度普通是焊条直径的0．5～1．1倍，以保证熄灭动摇：假设采用直流电源，那么普通选焊件为负极，以免焊件受热，温渡过高。

3)操作工艺要求：普通应遵照〝先内后外(先孔内，后机体外侧，再后机体上平面)、短段、断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后，用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉，反省确实不存在气孔、裂纹后再焊第二层；每层先从坡口两侧焊起，后焊中间)、小电流、锤击焊缝〞的原那么。

① 将整条焊缝分红假定干小段，不可延续施焊，每段长度视焊件厚度而定，普通在10～50mm：每段焊完后，应冷却至室温再焊下一段：每个小焊波不要横跨到坡口两侧，这样有利于未焊局部自在收缩，并防止电弧在坡口两侧停留太久。

② 焊后金属温度在800℃左右时， 应锤击焊缝，使其外表呈麻点状，以松弛焊接应力，肃清裂纹和气孔：温度低于300℃ 时不能再锤击，以免发生冷脆裂纹。

③ 施焊中以直线划小圈式运条手法为佳，焊缝应与母材呈圆滑过渡，以利于焊缝应力走向。

3．加热减应焊法

此方法是不事前加热焊件，而在施焊前和施焊中加热焊件的〝加热减应区〞，使其不阻碍焊缝的收缩，从而增加内应力，防止发生裂纹。加热减应区可选取一处或多处，其选取原那么为：

1)应是阻碍焊缝收缩的部位。当该部位加热冷却时，使焊缝有取得自在热收缩和冷收缩的能够。

2)应是与其它部位联络不多且强度较大的部位。

3)自身的变形对其它部位应无很大影响，不至于因它的变形而损坏其它部位。

在选择焊接方法时应留意以下原那么：

① 针对不同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法。焊条电弧焊热焊法关于要求质量高、切削加工性好的铸件最适宜，焊条电弧焊冷焊法那么适宜于机加工的外表及方便于预热的大型铸件。

② 针对不同的焊件体积、外形、厚度及运用条件等选择不同的焊接方法。关于中小型薄壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可，关于较大的零件应采用气焊热焊法

中强度HT20-40灰口铸铁的补焊工艺

谷平仙

摘 要:采用灰口铸件HT20-40的补焊工艺方法，可有效地防止裂纹的发生，使焊缝有一定的塑性和强度，并有较好的机加工性和抗裂性。

关键词:灰口铸铁；补焊；熔合比；焊接工艺；热影响区

分类号:TG457.12 文献标识码：A

BEAD WELDING TECHNIQUE OF GREY TRON HT20-40

GU Ping-xian

(Bureau of Technology,Lanzhou Universal Machinary Works,Lanzhou 730050,China)

ABSTRACT:The bead welding technique of grey iron HT20-40 is introduced.By using this

processing method,the occurrence of cracks can be avoided effectively and make the weld

plastic and strengthened to a certain extent and in addition improve its machinability and

anti-cracking ability.

KEY WORDS:grey iron;bead welding;melting-mixing ratio;welding technique;thermal

effect zone

铸铁的焊接，主要运用于铸件的补焊。灰口铸铁补焊时，容易发生白口〔1，2〕，以及出现裂纹等效果。当焊缝强度较高而母材强度较低时，容易发生剥离。尤其关于大面积的裂纹补焊是不容易取得成功的。因此在制定补焊工艺时，对铸件的缺陷要停止详细剖析，尽量减小熔合比，调整热影响区，松驰焊接应力〔3〕，才干使大面积的裂纹补焊取得成功。下面主要引见HT20-40灰口铸铁的补焊工艺，并作实际讨论。

1 资料及焊前预备

某一产品的缸体，资料为HT20-40灰口铸铁，厚度为18 mm。裂纹水平：且横、纵向交织，有穿透和未穿透的。

(1) 钻止裂孔：在距离裂纹末端2～3 mm处钻一个直径为6～8 mm的止裂孔。对穿透性裂纹，止裂孔要打透；对非穿透性裂纹，止裂孔要比裂纹深2～3 mm。

(2) 开坡口：采用机械方法，在裂纹开裂部位刨出坡口。对穿透性裂纹，开坡口时要扫除裂纹，坡口底部呈园弧状，坡口尺寸见图1所示。

图1 焊缝坡口方式

(3) 焊前清算：将坡口周围的油污，铁锈等脏物肃清洁净，直到显露光泽为止。

2 补焊工艺

(1) 将工件倾斜放置，使焊缝处于上坡焊或半立焊，以减小熔合比。

(2) 焊前将坡口周围预热，温度为200～250 ℃，以增加焊缝与工件的温差。

(3) 焊条选用铸308，直径D3.2 mm和4 mm。焊前应将焊条经150 ℃左右烘焙2 h。

(4) 第1、2、3层焊道施焊时选用D3.2 mm焊条，电流为90～100 A。后两层焊道，选用D4 mm焊条，电流130～160A。采用直流正接。

(5) 每层焊后清熔渣。

(6) 焊后，在焊接区周围200 mm范围内，加热到300～350 ℃，保温30 min，用石棉粉复盖使之缓冷。

(7) 焊接本卷须知为：①在坡口两侧为减小熔深，可采取快速不摆动焊。而焊缝中间可稍作摆动，但摆动幅度要小。②补焊工件较厚时，坡口截面较大，采用多层多道焊。焊缝截面较大，发生的收缩应力很强，容易构成焊缝剥离。故采用合理的焊接顺序(1、2、3……)如图2所示。③采用短段焊、断续焊、分散焊、逐渐退焊法。短段焊，即每段长约10～40 mm。断续焊，即焊一段后停留片刻，待工件冷到50～60 ℃时再焊下一道焊缝，以防止热量集中。分散焊，在一个部位焊一段后再到另一部位焊接，以增加温差，降低应力。逐渐退焊法，它与延续焊相比，可使焊缝的拉应力峰值有很大减低，故有利于防止焊缝裂纹的发生。④锤击焊缝。锤击焊缝时温度应在400 ℃以上停止，用小圆头锤击焊缝，使焊缝金属延展，松驰焊补区的应力。焊接第一层和最后一层不要锤击。

图2 焊接顺序

采用以上工艺补焊后，经焊缝质量反省，成形良好，没有发现裂纹及渗漏现象，到达了质量要求。

3 讨 论

(1) 选用纯镍的铸308焊条。有较好的抗裂性和切削加工性。镍是扩展奥氏体区的元素，当铁镍合金中镍量大于30%时，合金凝结后不时到室温都坚持硬度较低、塑性较好的奥氏体组织，不发作相变。它也是非碳化物构成元素，不会与碳构成高硬度的碳化物。而且以镍为主要成分的奥氏体，能溶解较多的碳。纯镍在1300 ℃时可溶解2%的碳。温度下降后，大批碳由于过饱和而析出粗大的石墨，故焊缝有一定的塑性和强度，且硬度较低。

镍又促使石墨化构成元素。液态时镍的分散才干较强，可分散到半熔化区，对削弱半熔化区的白口宽度起到作用。所以采用纯镍焊条焊接，白口区宽度最小(依据有关资料引见可增加至0.05 mm)呈断续散布，机加工功用和抗裂功用均较好。

(2) 控制熔合比。将工件倾斜成上坡焊和坡口底部开成圆弧形都是为了减小熔合比。

减小熔合比，可减小母材中的碳、硫等有害元素进入焊缝。硫是促进构成热裂纹的有害元素。假设碳含量多，可使马氏体量也相对增多，冷裂敏理性增大。所以减小熔合比，有利于提高焊缝质量。

(3) 选用小直径焊条，小电流、快速焊。小规范焊接，其优越性有3条。

第一，可使熔池小，熔深浅，增加母材中碳和硫等有害元素进入焊缝。第二，焊接规范小，其线能量也小，降低了焊接应力，使焊接区出现裂纹的倾向减小。第三，可增加热影响区宽度；其中包括最易构成白口的半熔化区宽度，使白口层变薄，提高接头功用。