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10～50 mm：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。

(4) 合理锤击焊缝，是增加焊接应力的有效措施。

锤击焊缝使焊缝金属延展，松驰焊接应力。

但需留意：第一层因焊肉较薄不宜锤击。

最后一层也不要锤击，以防止冷作硬化。

其他各层均要锤击，锤击时温度在400 ℃以上停止，效果较好。

(5) 调整焊接热输入。

采用短段焊、分散焊、断续焊、多层多道焊，其目的是为防止局部金属过热，防止因热应力而诱发裂纹的发生。

多层多道焊时，采用合理的焊接顺序。

其缘由之一，也是为了分散热量。

关键是在坡口两侧与母材接壤的那一层焊道上。

要严厉控制电流，运条要快，必需使焊缝与母材熔合良好。

中间的焊道，由于运用纯镍焊条，其焊缝金属的塑性会较好。

采取了合理的焊接顺序，并配合锤击焊缝，这样就能有效地防止半熔化区
的〝焊缝剥离〞。

(6) 焊前预热，焊后热处置及缓冷措施，能使工件与焊缝的温差增加，减慢冷却速度，防止热影响区发生淬硬组织，并可有效地防止裂纹的发生。

经过对HT20-40灰口铸铁的补焊，结果证明：选定的工艺方案是正确可行的。

只要采用小规范焊接，减小熔合比，合理锤击焊缝，调整焊接热的输入，可防止因热应力诱发裂纹的发生。

正确的焊前预热，焊后热处置，可防止接头发生淬硬组织，并有效防止裂纹的发生。

作者简介：谷平仙，女，河北省望都县人，1952年生,1977年毕业于甘肃工业大学焊接专业。

现任兰州通用机器厂工艺处工程师。

作者单位：兰州通用机器厂工艺处,兰州730050
手工电弧焊对铸铁轴承座的修停工艺
徐新春李红珍
摘要:引见了小齿轮座底板的断裂状况,经过对其资料的技术功用、铁的可焊性等功用的剖析,确定了手工电弧冷焊的施工方案,并提出了详细的焊接工艺,顺利完成了该工件的修复。

关键词:手工电弧焊,修复,焊接
中铝山西分公司氧化铝一分厂GM223 型管磨机小齿轮座,材质为HT15233 ,在运用进程中其底板四个地脚螺丝孔处两个断裂,一个发作裂纹。

由于重新订货至少需时三个月,且消费情势较为紧张,要求管磨机早日投用,因此决议对该小齿轮座停止焊接修复。

1缺陷状况及失效剖析
1.1 小齿轮座的断裂状况
小齿轮座底板四个地脚螺丝孔有两个断裂(在小齿轮座同1) 底板断裂有两处,位置及裂口扫尾见图1、图2 ,断块尺寸270 mm×250 mm×70 mm,断口尺寸270 mm×(100 mm～130 mm) 。

2) 底板断裂一处,见图1 ,已裂透。

1.2 失效剖析
小齿轮座在运用中自身遭到的拘束度较大。

在管磨机运转进程中接受交变载荷作用。

工件自身存在制造缺陷,在增强筋边缘与底板衔接之处存在应力集中。

运转中,由于大拘束度及交变载荷作用,预应力集中处发作破坏,构成裂纹,逐渐扩展至筋板处,发作断裂。

2 修复方案选择
依据技术手腕的现状,选用手工电弧焊方法停止修复。

2.1 资料的技术功用参数
1) HT15233 的化学成分见表1 。

1 化学成分%
2) HT15233r 的功用参数见表2 。

2 功用参数
2.2 铁的可焊性剖析
由于铸铁的固有性质及冶金特性,给电弧焊带来了极大的困难,详细如下:
1) 熔化后铸铁冷却速度快,在热影响区易出现白口组织,焊接时开裂倾向较大。

2) 铸铁组成成分中,碳的含量高,在焊接进程中碳易被气化,容易发生气孔。

3) 铸铁强度高,塑性差,焊接时剩余应力大,易发生焊接热裂纹。

4) 铸铁中C、S、P 等元素含量高,并在焊接进程中熔化到焊缝中,会添加金属的硬度,降低塑性和韧性,易发生裂纹,并降低可加工性。

5) 铸铁在冶炼进程中,易出现石墨粗大化,石墨与基体发生间隙,使铸件在运用进程中油、水渗入构成氧化物,严重阻碍焊接时的熔合,同时,添加发生焊接裂纹和气孔的能够性。

6) 铸铁在焊接熔化时,液态金属活动性很差,严重阻碍焊接时的熔合,熔池中熔渣和有害气体难以逸出,会在焊缝中发生严重缺陷。

针对以上不利要素,必需从焊接工艺、操作方法、焊接顺序、焊接资料几方面加以处置。

2.3 焊接方法的选择
铸铁手工焊可采用热焊和冷焊两种方法。

手工电弧热焊是将工件全体加热到600℃～650 ℃以上末尾施焊,焊接进程中任务温度不得低于400 ℃,焊后马上加热到65 0 ℃,以消弭应力退火。

小齿轮座的重量为1. 74 t ,且氧化铝一分厂没有适宜的加热装备,故采用手工电弧冷焊法修复。

冷焊法是指用不预热、严厉控制层间温度、小线能量的焊接方法停止焊接。

2.4 焊接资料的选择
HT15233 的可焊性较差且底座的下外表为加工外表,为保证焊接质量及下外表的可加工性宜采用纯镍基焊条Z308 停止焊接。

但Z308 焊条价钱昂贵,为浪费费用,可采用以Z308 焊条焊隔离层、J507 焊条与Z308 焊条相互填充、Z308 焊条盖面的方法停止修复,这样既可降低本钱又可保证焊接质量及下外表的可加工功用。

Z308 焊条的机械功用见表3 。

2. 5 焊接次第
1) 裂纹处按非加工面再加工面的次第施焊。

2) 断块处先焊筋板侧,保证焊透,再从另一侧清根、施焊。

后焊筋板。

3 焊接
焊接前要对一切焊接部位停止彻底清算,肃清一切结疤、油污等缺陷要素,然后再末尾焊接预备。

3.1 裂纹处焊接预备
外表清算洁净后,用角向抛光机修磨裂纹处至磨出所要求的双U 型坡口。

修磨时要求消弭一切裂纹倾向,坡口边缘平滑过渡,钝边、间隙以单边能焊透为准。

3.2 断块处焊接预备
两断块断裂口处外形基本规那么,外表清算后用角向抛光机将断口按坡口所要求外形、尺寸修磨成双U 型坡口,钝边、间隙以单边能焊透、另一侧以清根为准,然后按尺寸在划线平台上将断块与小齿轮座本体组对、点固。

3. 3 焊接
小齿轮座焊接熔敷量较大,为减小焊接应力及焊接变形,保证焊接质量,采用两班任务制,固定高水平焊工施焊。

焊接时环境温度保证在20 ℃以上,夜班假设温渡过低那么中止焊接。

为防止穿堂风,在施焊时搭设围篷以防风保温。

焊接时先焊裂纹,然后再焊断裂块。

焊裂纹时先焊两螺丝孔中间的裂纹,焊完后再焊外侧裂纹。

1) 焊接前,Z308 焊条要150 ℃烘干1 h ,J507 要250 ℃烘干2 h ,烘干后放入保温桶中保温,随用随取。

2) 每次焊接时都将焊道放置在水平位置,以利于操作。

3) 焊接时采用短道、快速、不摆条、断续、分散焊法,每段长度不超越30 mm ,收弧时要填满弧坑。

4) 焊完一道马上用钝头小锤锤击整个焊道以释放焊接应力,锤击速度要快,力气由重渐轻。

5) 严厉控制层间温度,每焊完一道必需冷却到50 ℃以下方可继续施焊。

6) 打底时采用小熔合比停止焊接,填充焊和盖面焊时可适当缩小熔合比。

7) 肃清熔渣后,用五倍缩小镜观察,无裂纹,再继续下一步焊接。