灰铸铁的焊接方法

2.5灰铸铁的焊接工艺
由灰铸铁的焊接性可知,灰铸铁在焊接中主要是容易产生白口组织和出现裂纹,故应从防止上述缺陷入手,从多方面考虑来选择焊接方法和制定合理的焊接工艺.
3.1
将焊件整体或有缺陷的局部位置预热到600~700度，然后进行补焊，焊后并进行缓冷的铸铁补焊工艺，人们称之为“热焊”。预热温度范围为300~400度称为“半热焊”。
3.1.3
为了降低预热温度，改善劳动条件，人们在实践中发现，适当的提高焊缝的石墨化能力，采用300—400摄氏度的整体或局部的预热，用于钢度较小的铸件焊接，也以收到较小的效果。由于预热温度有一定程度的降低，与前述热爆相比，可以使劳支条件有所改善，并可降低补焊成本，当预热温度在400摄氏度左右时，铸铁的弹性变形能力略有增加，故在铸件补焊处应较小时，往往采用这种半热焊工艺。
（2）损坏铸铁件的补焊 由于各种原因，使铸铁在使用过程中会受到损坏，出现裂纹等缺陷，使产品报废。要更换新的，有的一时无法解决，将严重影响生产任务的完成，而且成品铸件都是经过机械加工的，价格往往也很贵。若能及时用焊接方法修补，不仅有利于生产任务的完成，而且可以节约大批资金。
（3） 零件的生产 即把铸铁件与刚件或其他金属件焊接起来成零部件。
“Z208”焊条采用低碳钢焊芯，外涂强石墨化药皮，焊缝为铸铁型。由于焊条药皮加入了较多的强促进石墨化的物质，如硅铁，石墨，铝粉等，虽焊芯为低碳钢，在热焊及半热焊条件下仍可保证获得成分与组织为灰铸铁的焊缝。这类焊条原材料来源丰富，生产制造方便，成本也较低，一般专业焊条厂均可生产。
3.1.2
电弧热焊时，一般将铸件整体或补焊区局部预热到600~700度，然后再进行焊接，焊后保温缓冷。热焊预热温度一般在700度以下，不超过铸铁的共析转变温度。因为，超过共析转变温度时，焊后会引起铸铁的基体组织变化，珠光体基体中的渗碳体会在共析转变时分解并形成石墨，使铸件的硬度和耐磨性降；而且在石墨析出时，还伴随着体积长大，使铸件的变形增加。再者，铸铁宰600~700度预热温度下焊接，不仅有效地减小的接头的温差，而且铸铁由常温时完全无塑性变为有一定的塑性, 加之焊后缓慢冷却, 使接头的应力状态大为改善, 从而有效地防止了冷裂纹的产生。热焊工艺具体如下：
2.4.2必要是采用栽丝法
铸铁冷焊时，焊接热影响区的白口区附近是最薄弱的环节，故多层焊接时，由于焊接接头应力较大，较易在该区发生剥离性裂纹。采用栽丝法（图6-8）就是人为地使该区应力的大部分由栽丝材料（低碳钢）来承担，从而防止剥离性裂纹的发生。焊接时，先绕螺钉施焊，再焊螺钉之间。必要时，为了减少焊接金属量，减低收缩应力，还可以在焊缝中间放入窄的低碳钢板条，这样做的另一个好处是提高焊接效率及节省焊条。栽丝法多用于承受较大工作应力的厚大焊件（如大型机器器座等）的裂纹焊补。
1）预热 对结构复杂的铸件，由于补焊区刚性大，焊缝无自由膨胀收缩的余地，故宜采用整体预热；而结构简单的铸件，补焊处刚性小，焊缝有一定膨胀收缩的余地，例如铸件边缘的缺陷及小块断裂，则可采用局部预热。
整体预热的方法一般是将铸件整体用地炉或砖砌明炉加热，局部预热可用气焊或煤气火焰加热。大型工厂中铸件补焊批量大时，常装备有专门进行预热的连续式煤气加热炉。铸件补焊前，进行装有传送带的煤气加热炉，依次经过低温，中温及高温加热，使焊件升温缓慢而均匀，然后出炉补焊。补焊后再把焊件送入另一传送带，反过来由高温区到低温区出炉，以消除补焊后的残余应力。
焊接时，使用直流反接电源，进行大电流、长弧、由中心向边缘连续焊接。当坡口焊满后不要停弧，用电弧沿熔池边缘靠近砂型移动，使焊缝堆高，一般焊缝的高度要超出工件表面5-8mm。由于电弧热通过上层焊缝传入半熔化区，使其在红热状态延续一段时间，不仅减慢冷却速度，有利于石墨充分析出；并延长了焊缝上部半熔化区的存在时间，有利于焊缝中碳的扩散，使白口组织减小或消除。此外，同质焊缝冷焊时，焊后电弧应立即覆盖熔池，以保温缓慢冷却。
2.3.1冷焊工艺
要获得好的焊接质量，不仅要根据补焊要求来正确选择焊接材料，而且要注意掌握焊接工艺要点。异质焊缝的电弧冷焊工艺要点可归纳为四句话：“准备工作要做好，焊接电流适当小，短段断续分散焊，焊后立即小锤敲”。
2.3.2
焊前准备工作很重要，通常是指清除焊件缺陷处的油污等其它杂质，正确观察缺陷ห้องสมุดไป่ตู้情况（如裂纹的长度等）及将缺陷制成适当的坡口，以备焊接。
铸铁型焊条电弧冷焊较电弧热焊工艺简便，焊接成本交低，在补焊较大缺陷时，只要运用工艺适当，焊后焊缝的最高硬度不超过250HBS，加工性能好。当补焊区的刚性较小时，由于焊缝能自由收缩，焊后一般不会产生裂纹，而且性能、颜色与母材一致。
但是，由于焊缝仍为灰铸铁组织，强度低、无塑性，所以采用大电流连续焊工艺，焊件局部受热严重，故补焊大刚度缺陷时容易出现焊缝裂纹。但在补焊钢度不大的中、大型缺陷时，可获得满意的效果。该法在机床厂及铸造厂等中等厚度以上焊件的缺陷补焊上得到一定应用。
2.4厚大件多层焊的补焊工艺特点
当被补焊的焊件较厚时，开坡口后坡口截面积很大，都要采用多层焊。由于多层焊时焊接应力较大，较易发生剥离性裂纹，故应进一步采取如下工艺措施。
2.4.1合理安排多层焊焊接顺序
一般情况下，可按上述冷焊工艺要点采用如图6-7所示的焊接顺序。若先在坡口面上覆盖一层，再按图6-7所示的焊接顺序进行焊接，抗剥离性裂纹效果更好些。
造型材料可用型砂加水玻璃或黄泥。内壁最好放置高温的石墨片，以防止造型材料受热溶化或下塌，并应在焊前进行烘干。
4）焊接 焊接时，为保持预热温度，缩短高温工作时间，要求在最短的时间内焊完，故宜采用大电流，长弧，连续焊。焊接电流I的确定，可根据经验公式: I=（40~60）d。式中d表示焊条直径。因铸铁焊条药皮中含又较多的高熔点难熔物质石墨， 采用适当的长弧焊。将有利于药皮的熔化以及石墨向焊缝中过渡。
异质焊缝又称为非铸铁型焊缝。电弧冷焊是铸铁焊接中最常用的方法。因铸件在焊接中不需要预热，使焊接过程大大简化，不仅降低了焊接成本，而且使焊接操作者的工作条件得到改善。此外，它还有适应范围广，可进行全位置焊接及焊接效率高等特点，所以异质焊缝电弧冷焊是一种很有前途的焊接工艺方法。异质（非铸铁型）焊缝的电弧
5）焊后缓冷 焊后要采取缓冷措施，常用保温材料覆盖，最好随炉冷却，电弧热焊适用于中厚铸件的大缺陷补焊。对于8MM以下的薄壁铸件补焊理时，因容易烧穿，故不宜使用。
采用电弧热焊工艺，焊缝为铸铁型，力学性能基本于母材相同，颜色与母材一样，具有良好的切削加工性，焊后残佘应用力小，接头质量高，但是，由于铸件的预热的温度高，使操作者的工作条件恶化；同时加热消耗燃料多，会使补焊成本增高；另外，焊接工艺复杂化，增加了生产周期，使生产效率降低。因此，电弧热焊工艺的应用和发展都受到了较大的限制。
2.3.3冷焊工艺要点
当采用与铸铁异质的焊接材料进行电弧冷焊时，在保证电弧稳定及焊透情况下均采用合适的最小电流焊接。这是基于下列原因：
1）电流小，溶深小，铸铁中的碳、硫、磷等有害物质可少进入焊缝，有利于提高焊缝质量。寒风中硫、磷多了，易出现热裂纹。焊缝中碳多，对高钒焊条、普通低碳钢焊条及二氧化碳气体保护焊第一层焊缝的有害作用特别明显，这在前面以分析过了。
常用的铸铁清理方法有两种，一种采用砂轮、钢丝刷或扁铲等工具的机械清理法；另一种是采用三氯乙烯、苛性钠、汽油、丙酮等化学溶剂洗涤的化学方法。清除油污也可用火焰将铸件分段加热，加热到不冒烟为止，否则焊缝易出现气孔等缺陷。为防止产生过大的热应力，加热温度应控制在400℃以下。
裂纹缺陷可用肉眼观察，最好用放大镜观察，必要时还可借助水压试验、渗煤油试验。为了防止在焊补过程中裂纹扩散，应在离裂纹端部3～5mm处钻止裂孔（φ5～φ8mm）。当铸件厚度或缺陷深度大于5mm时应开破口，破口表面应尽可能平整。开破口的原则是，在保证顺利施焊及焊接质量的前提下尽量较少破口角度及母材的熔化量，以降低焊接应力及焊缝中碳、硫量，防止裂纹发生。
2）焊前清理 在进行电弧热焊之前，首先应对铸件的待焊部位进行清理，并制好坡口。铸件缺陷处如有油污，一般可用氧乙 火焰加热除净，然后根据缺陷的情况，可采用手砂轮，扁铲，风铲等工具进行加工。制作坡口时应铲到无缺陷后再开坡口，开出的坡口应是底部圆滑，上口稍大，以便于操作和保证焊接质量。
3）造型 对于边角部位及穿透缺陷，焊前为防止熔化金属流失，保证原定的焊缝成形， 还应在待焊部位造型，其形状尺寸如图6-5所示。
2）冷焊时，随电流减小，在焊接速度不变的情况下减小了焊接热输入，不仅减小了焊接应力，使焊接接头出现裂纹的倾向减小，而且也减小了整个热影响区宽度，其中包括减小了最易形成白口的半溶化区宽度，使白口层变得薄些。小直径焊条更能采用小电流，故一般最好采用小直径焊条。为了减少焊接热输入，以减低应力及减少半溶化区宽度，应适当提高焊接速度，不作横向摆动。
灰铸铁的焊接方法
铸铁具有成本低，铸造性能、减震性能、耐磨性能与切削加工性能优良等很多优点，而且熔炼设备简单，所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用。
灰铸铁中的石墨以片状存在，应用广泛，其焊接主要应用于以下方面：
（1）铸造缺陷的补焊 很多工厂都有铸造车间，一般铸件废品率都很高，采用焊接方法修复这些有铸造缺陷的铸件，不仅有利于及时完成生产任务，而且还可大大降低铸件成本。
2.2铸铁型焊缝电弧冷焊的工艺要点
在冷焊条件下，为了防止焊接接头上出现白口及淬硬组织，还应从减慢焊接接头的冷却速度着手。为此应采用大直径焊条，大电流连续焊工艺。同质焊缝时若采用小电流断续焊工艺，由于冷却速度快，焊缝易出现白口，焊缝易裂，切无法加工。但当补焊缺陷面积小时,因熔池体积过小，冷却快，焊接接头仍易出现白口。如果情况允许，可把缺陷面积适当扩大，则可消除白口。
3.1.1热焊及半热焊焊条
电弧热焊及半热焊的焊条均有两种类型，一种为铸铁芯石墨化铸铁焊条；另一种为钢芯石墨化铸铁焊条。为了使填充金属为铸铁成分，以保证焊缝充分石墨化，同时补充烧损，这类焊条的碳，硅总量一般高于母材，w(C+Si)=6%~7.6%,其中w(C)=3%~3.8%,w(Si) =3%~3.8%。“Z208”主要用于补焊厚大铸件的缺陷,这类焊条所用焊芯为 6~ 12mm铸铁棒,外涂石墨化药皮,这种焊条多由使用单位自制,专业焊条厂很少生产。铸铁芯焊条直径大，可配合使用大焊接电流，以加快焊接速度，缩短工人从事热焊的时间，有利于降低焊工的劳动强度。由于铸铁芯焊条制造工艺较钢芯焊条复杂，故成本高于“Z208”。