球墨铸铁的焊接工艺

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。

球墨铸铁管T型接口与法兰接口说明一、市场表现1.T型接口球墨铸铁管T型接口是球墨铸铁管最常用的型式，使用历史超过60年，在全世界范围内广泛使用。

在大量的国内外工程中，T型接口被证明为密封效果最佳。

虽然全世界各个厂家正在积极开发新的接口型式，但T型接口依然是客户最乐意接受的接口。

在我国国家标准GB/T13295 2008版以及前期版本均列入T型接口，之后的2013版，为了促进接口的发展，未列入具体接口形式，采用型式试验代替。

2.法兰接口球墨铸铁管也会用到法兰接口，但不是最主要的接口型式，一般应用在于阀门连接、不同管材的连接等，或不宜使用滑入式柔性接口的特殊地段。

在大多数的球墨铸铁管管线上法兰接口使用比例不超过1%，所以生产厂家几乎不生产法兰接口的管道，仅生产法兰接口的管件，以满足客户的少量使用。

二、密封效果1. T型接口球墨铸铁管一般采用的T型接口，属于柔性滑入式接口，并允许一定的轴向伸缩和径向角度偏转，与管身强度相结合形成鞭子状结构形式，显示出优良的随负荷变化的灵活性。

此外，独特的T型密封设计，会因随着水压的升高而密封效果更佳。

试验结果显示，将水压升高到管道爆裂，而接口的密封依然保持完好，证明接口承压能力比管身还要高。

下图为球墨铸铁管通常采用的T型接口：T型接口能在较大的角度偏转时保持密封，还在于经典的接口设计：1）装胶圈的承口壁厚比管体还要厚，强度很高，可以保证在管道存放、运输、安装和埋地时不会变形，为密封打好基础。

2）与PCCP管、玻璃钢管插口放置胶圈不同，球墨铸铁管的胶圈位置在承口，胶圈卡槽式设计，尺寸铸造精确。

胶圈由软硬胶之分，一方面可以在安装推力较大时硬胶可以很好地将胶圈固定在承口槽内，另一方面保证软胶在压缩时得到理想的压缩比。

3）由于整个密封面要比PCCP管和玻璃钢管的胶圈密封面都要宽，都要厚，从而保证在管道偏转时良好密封。

4）考虑温差、土壤地基、流动荷载的影响，管道运行允许一定限度的径向和轴向位移，依然保持密封。

球墨管施工1、施工测量施工测量主要包括对施工管道沿线的地面标高进行复测和管道施工定线测量。

管线的中线桩和水准点均应用平移法设置于线路施工范围之外，使于观察和使用。

主要的中线桩要进行加固或安放标石，管线转角处要与附近永久性工程或埋设的标石建立关系，在其上标专点位及相对于管线角的关系。

2、施工排水包括地表排水和沟槽排水，地表排水采用组织自排为主，结合水泵，强制排水，而沟槽中的地下水采用在管沟的一侧设㈠置排水明沟，每隔40米在管沟边缘设一个集水井管道安装设置的工作坑中的水，用水泵直接抽出，排至地表临时设置的排水明沟中。

管沟开挖断面如下：Jr [地面排水沟弃土堆/ A 0地面排水沟■[八i'] ” j管沟排水沟图三管沟开挖断面图3、沟槽挖土及回填根据要求，管道顶端埋设深度不小于0.7M。

沟槽开挖宜分段快速施工，敞沟时间不宜长，管道安装完毕及时验收，合格后立即回填，挖好的沟槽应保证管道安装后的中心线，标高和坡度均能符合设计要求，沟底应平整，沟边不坍塌，沟槽应用足够的宽度。

如超挖应采用回填粗砂处理，如遇基坑为淤泥和虚土时，应挖除淤泥及虚土。

沟槽的开挖面应根据施工现场的实际情况来定，具体考虑情况为：土的种类、水文地质情况、施工方法、施工环境、支撑条件、管道断面尺寸、管节长度和埋深，断面采用以下几种形式：直槽梯形槽一般沟槽均采用梯形断面，在无地下水天然湿度的土中开挖沟槽，根据本地区土质特点，如无特殊情况，也可采用不支撑直立的沟槽断面。

沟槽开挖，本工程采用机械开挖，离设计标高沟底20-30cm 处，采用人工挖土。

机械开挖应严格控制标高，为防止超挖或扰动槽面，槽底应预留0.2-0.3m 厚的土层暂不挖，待临铺管前用人工清理挖至标高，并及时修整槽底，沟槽开挖非要井点降水时，应提前打设井点抽水，将地下水位稳定至槽底以下0.5M 时方可开挖，以免产生挖土速度过快，因土层含水量过大，支撑困难，不能及时支护导致塌方危险。

一. 前言：灰口铸铁是铸铁中的一种，灰口铸铁的碳以片状石墨的形式分布于铸铁基体中，断面呈暗灰色，故称灰口铸铁。

由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织，因此，灰口铸铁的抗拉强度低，缺乏塑性。

灰口铸铁具有良好铸造性和切割性能，同时由于灰口铸铁中石墨以片状存在，它具有良好的耐磨性，抗震性和切削加工性并具有较高的抗压强度，故在工业上运用极为广泛。

灰口铸铁目前常以铸件的形式运用于生产，由于铸造工艺的特点，铸件往往存在着各种不同程度的缺陷，在生产现场中也有许多因各种原因而损坏的铸件。

铸铁的焊接实际上就是对存有缺陷或者损坏的铸件进行补焊。

所以铸件补焊具有很大的经济意义。

1.灰口铸铁的焊接性能较差，在焊接时容易出现下列问题1.1焊后产生白口组织在补焊灰口铸铁时，经常会在熔合区生成一层白口组织。

产生白口组织的原因是：由于母材近缝区在焊接时受到高温加热，当受热温度860℃以上时，原来灰口铸铁中得游离状态的石墨开始部分也熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨也越多。

当冷却时，一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。

另外。

在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是产生白口的主要原因。

一般在窄小的高温度熔合区内，焊后很容易产生白口组织。

白口组织硬而脆，使得焊缝在焊后难以机械加工，甚至会导致开裂。

防止白口产生主要措施是适当调整填充金属的化学成分和冷却速度。

改善焊缝技术的化学成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。

例如气焊用铸铁焊丝的碳，硅含量要比母材高（C3.0％－3.8％，Si3.6%-4.8%）特别是冷焊灰口铸铁时，焊丝中的含硅量可高达4.5％焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分析出，这是避免熔合区产生白口的主要工艺途径。

采取的具体措施是焊前预热和焊后保温。

由于气焊时冷却速度较慢。

因此。

对于防止白口极为有力灰口铸铁的补焊工艺和操作技术（2）1.2 焊接街头出现裂纹裂纹是焊接灰口铸铁的要问题，灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊缝金属中，也可能在基本金属即母材上。

球墨铸铁管T型接口与法兰接口说明球墨铸铁管T型接口与法兰接口说明一、市场表现1.T型接口球墨铸铁管T型接口是球墨铸铁管最常用的型式，使用历史超过60年，在全世界范围内广泛使用。

在大量的国内外工程中，T型接口被证明为密封效果最佳。

虽然全世界各个厂家正在积极开发新的接口型式，但T型接口依然是客户最乐意接受的接口。

在我国国家标准GB/T13295 2008版以及前期版本均列入T型接口，之后的2013版，为了促进接口的发展，未列入具体接口形式，采用型式试验代替。

2.法兰接口球墨铸铁管也会用到法兰接口，但不是最主要的接口型式，一般应用在于阀门连接、不同管材的连接等，或不宜使用滑入式柔性接口的特殊地段。

在大多数的球墨铸铁管管线上法兰接口使用比例不超过1%，所以生产厂家几乎不生产法兰接口的管道，仅生产法兰接口的管件，以满足客户的少量使用。

二、密封效果1. T型接口球墨铸铁管一般采用的T型接口，属于柔性滑入式接口，并允许一定的轴向伸缩和径向角度偏转，与管身强度相结合形成鞭子状结构形式，显示出优良的随负荷变化的灵活性。

此外，独特的T型密封设计，会因随着水压的升高而密封效果更佳。

试验结果显示，将水压升高到管道爆裂，而接口的密封依然保持完好，证明接口承压能力比管身还要高。

下图为球墨铸铁管通常采用的T型接口：T型接口能在较大的角度偏转时保持密封，还在于经典的接口设计：1）装胶圈的承口壁厚比管体还要厚，强度很高，可以保证在管道存放、运输、安装和埋地时不会变形，为密封打好基础。

2）与PCCP管、玻璃钢管插口放置胶圈不同，球墨铸铁管的胶圈位置在承口，胶圈卡槽式设计，尺寸铸造精确。

胶圈由软硬胶之分，一方面可以在安装推力较大时硬胶可以很好地将胶圈固定在承口槽内，另一方面保证软胶在压缩时得到理想的压缩比。

3）由于整个密封面要比PCCP管和玻璃钢管的胶圈密封面都要宽，都要厚，从而保证在管道偏转时良好密封。

4）考虑温差、土壤地基、流动荷载的影响，管道运行允许一定限度的径向和轴向位移，依然保持密封。

—117—《装备维修技术》2021年第5期前言 球墨铸铁是指通过添加稀土元素进行球化和孕育处理得到的一种铸铁，其中，碳以球状石墨形式存在。

因耐磨性好、机械性能优良，特别是塑性和韧性较好，被广泛应用在工业装备制造领域，受到越来越多的关注。

基于此，本文探索研究了球墨铸铁QT400-18转臂球铰裂纹的补焊工艺。

1.焊接性分析转臂球铰的材质是球墨铸铁QT400-18，具有较高的强度和塑韧性，其抗拉强度约为400MPa,伸长率约为18% 。

用于补焊的转臂球铰壁厚约50㎜，内侧孔壁直径约130㎜，内侧孔壁表面有连续性的轴向黑色裂纹，长度约为150毫米，裂纹深度约2-3毫米。

QT400-18球墨铸铁，由于含碳量较高的原因，焊接过程中易形成硬度很高的白口组织和产生热裂纹［1］，致使受力情况变差，塑韧性降低；球墨铸铁焊接时，热影响区冷却速度快，淬硬性和淬透性较大，其硬度高，脆性大，在焊接收缩应力、拘束应力的作用下易产生裂纹；由于球墨铸铁强度和塑性及韧性相对较高，一般要求焊缝与母材强度相近，这就要求对焊材的强度和塑性及韧性需要进行综合考量；此外，转臂球铰内侧孔径130㎜，壁厚50㎜，有一定的拘束度，焊接可达性一般，送丝需要注意角度。

2焊接工艺方法2.1焊接方法铸铁常用补焊方法有氧乙炔焊和焊条电弧焊，基于目前公司的设备和工件可达性以及工艺技术要求，考虑到工件结构特点，缺陷状况，质量要求以及施焊条件和经济性，焊接方法选用氧乙炔焊，焊炬型号为射吸式焊炬H01-20，焊嘴直径φ3mm 。

焊接时使用中性焰。

2.2焊接材料焊材根据其焊缝金属类型选择铜基焊材。

它除了会导致焊缝区颜色不一致外，他有很多的优势。

一方面，铜与碳不形成碳化物，也不溶解碳，彼此之间不形成高硬度的组织。

另一方面，铜的屈服极限较低，塑韧性特别好，在铸铁焊接时有利于防止裂纹的产生，此外，锌除了可以提高焊缝力学性能和耐蚀性外，铜-锌熔敷金属合金在凝固结晶时，产生双相组织，有利于防止裂纹。

球墨铸铁是在熔炼过程中加入一定量的球化剂，使石墨以球状存在，从而使力学性能明显提高。

1. 球墨铸铁的焊接性球墨铸铁焊接性与灰铸铁有相同的一面，但又有其自身的一些特点。

这主要表现在两方面。

(1)球墨铸铁的白口化倾向及淬硬倾向比灰铸铁大，这是因为球化剂(当其加入量已可稳定获得球状石墨时)有阻碍石墨化及提高淬硬临界冷却速度的作用，所以，在焊接球墨铸铁时，同质焊缝及半熔化区更易形成白口，奥氏体区更易出现马氏体组织。

(2) 由于球铁的强度、塑性与韧性比灰铸铁高，故对焊接接头的力学性能要求也相应提高，常要求与各强度等级球墨铸铁母材相匹配。

2. 球墨铸铁电弧补焊球墨铸铁电弧补焊采用同质及异质焊条，同质焊条又有钢芯与铸芯之别。

异质焊条则采用镍基焊条(Z408)及高钒焊条，对于不重要的部位也可以采用低碳钢焊条，如J506、J422等。

球墨铸铁通常应用于比较重要的场合，采用同质焊条焊接时应保证焊缝球化，力学性能达到规定的指标，应尽量降低白口倾向，提高抗裂性。

(1) Z238焊条电弧热焊。

Z238焊条为低碳钢焊芯，药皮中加入球化剂及石墨化剂，在一定工艺条件下，焊缝中的石墨可成为球状，能够得到较好的力学性能。

由于电弧温度较高，球化元素氧化、蒸发严重，给焊缝的稳定球化带来困难，力学性能很难达到指标。

采用Z238焊条，白口倾向较大，因此，焊接时通常进行400～700℃预热，必要时焊后要进行退火或正火处理。

(2)钢芯石墨球化通用铸铁焊条补焊。

该种类焊条采用钢芯，药皮中加入脱氧元素、孕育剂及少量的球化剂。

这种焊条对水分、空气、铁锈等不敏感，球化稳定性很高，白口倾向低，焊缝的塑性及抗裂性都较好。

对于刚性较小的部位，可以采用冷焊工艺补焊较长的焊缝或较大的面积，但是，刚性较大的部位应进行预热或采用加热减应区法，焊缝的力学性能较好。

接头正火后，抗拉强度约为650MPa，伸长率约为5%。

接头退火后的抗拉强度一般大于420MPa，伸长率大于10%，最高可达20%以上。