灰鑄鐵的焊接

1、12021/3/11 灰鑄鐵的力學性能特點是強度低，基本 沒有塑性因而使焊接接頭發(fā)生裂紋的可能性 增大。同時，較高的碳含量以及S、P含量也 增加了焊接接頭對冷卻速度的變化以及冷熱 裂紋發(fā)生的敏感性。因此，灰鑄鐵的焊接性 較差，主要表現(xiàn)在焊接接頭易形成白口組織 和焊接接頭易產(chǎn)生裂紋。 2 2021/3/11 白口原因：灰鑄鐵焊接時，由于焊縫金屬的冷卻速度很 大，遠大于灰鑄鐵在砂型鑄造情況下的冷卻速度，同時 熔池非常小，且存在時間短，焊接區(qū)域內(nèi)的滲碳體來不 及轉化成石墨，從而在接頭的焊縫及熔合區(qū)內(nèi)將會析出 大量的滲碳體，形成白口組織。 白口區(qū)域：主要是焊縫區(qū)、半熔化區(qū)和奧氏體區(qū) 3 2021/3/

2、11 鑄鐵接頭中存在白口組織，不僅會造成工件的加工 困難，還會引起裂紋等缺陷的產(chǎn)生。因此，應采取減少白 口組織生成的條件，其主要方法如下。 1.改變焊縫的化學成分 主要是增加焊縫的石墨化元素 含量或使焊縫成為非鑄鐵組織。 2.減緩焊縫的冷卻速度 減緩焊接施工時的冷卻速度， 可以延長熔合區(qū)處于高溫狀態(tài)的時間，有利于石墨的充分 析出，從而實現(xiàn)熔合區(qū)的石墨化過程。 4 2021/3/11 (一)冷裂紋 冷裂紋一般發(fā)生在400以下。鑄鐵焊接時，冷裂紋可能發(fā)生在焊縫中， 也有可能發(fā)生在熱影響區(qū)中。 1.焊縫中的冷裂紋 1）當焊縫為鑄鐵型時，比較容易出現(xiàn)冷裂紋。 2）鑄鐵型焊縫發(fā)生裂紋的溫度一般在400以

3、下，在400以上的溫度 很少發(fā)生。 3）當采用低碳鋼焊條進行灰鑄鐵焊接時，由于母材熔化過渡到焊縫中 的碳元素過多，使其第一層焊縫為高碳鋼成分，快速冷卻時會產(chǎn)生馬 氏體組織，高碳馬氏體脆性大，也很容易產(chǎn)生冷裂紋。 4）當采用異質焊接材料焊接灰鑄鐵時，焊縫為奧氏體、鐵素體或銅基 焊縫，由于焊縫金屬具有良好的韌性，配合合理的冷焊工藝措施，焊 縫金屬一般不會產(chǎn)生冷裂紋。 5 2021/3/11 2.熱影響區(qū)的冷裂紋 熱影響區(qū)中的冷裂紋多發(fā)生在含有較多滲碳體和馬氏體的熱影響 區(qū)，某些情況下也會出現(xiàn)在離熔合區(qū)稍遠的熱影響區(qū)。 采用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時，常在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生一種剝離性 裂紋。產(chǎn)生的原因是碳鋼

4、收縮率大，收縮應力大，焊縫屈服強度高， 母材上的熱影響區(qū)又有脆性的滲碳體和馬氏體。 防止冷裂紋產(chǎn)生的措施。防止灰鑄鐵焊接時冷裂紋產(chǎn)生的方法主 要是減少焊接接頭的應力及防止焊接接頭出現(xiàn)滲碳體和馬氏體。 采用非鑄鐵塑性較好的焊接材料焊接。 采用在坡口兩側裁絲法等焊接措施。 采用焊前預熱的方法 采用加熱減應區(qū)的方法以降低補焊處所受應力。 電弧冷焊時，采用正確的冷焊工藝。 6 2021/3/11 （二）熱裂紋 當焊縫為鑄鐵時，由于石墨化伴隨著體積膨脹，使焊縫體積增加 而收縮率減少，有利于降低接頭的拉應力，同時，鑄鐵焊縫的成分接 近于共晶點，其固液溫度區(qū)間小，脆性溫度區(qū)小，所以鑄鐵型焊縫的 熱裂紋傾向不

5、大。 但當采用低碳鋼焊條或鎳基鑄鐵焊條進行焊接時，焊縫容易出現(xiàn) 熱裂紋。 防止灰鑄鐵焊縫產(chǎn)生熱裂紋的措施主要有：調整焊縫金屬的化學 成分，縮小其脆性溫度區(qū)間；調整焊縫的化學成分，如加入稀土元素 增強焊縫的脫硫、脫磷能力，加入適量的細晶粒元素等；采用正確的 冷焊工藝，降低焊接應力，并控制母材中的有害雜質進入焊縫區(qū)。 7 2021/3/11 灰鑄鐵焊接，目前常用的焊接方法是焊條電弧焊、氣焊和釬焊， 有時也采用CO2氣體保護焊或電渣焊。 （1）電弧熱焊及半熱焊 焊前將工件整體或有缺陷的局部位置預熱到600700，然后進行 焊補，焊后進行緩慢冷的鑄鐵工藝，稱為熱焊。如果預熱溫度為 300400則稱為半

6、熱焊。 熱焊及半熱焊焊條主要有兩種：一種為Z248，采用鑄鐵芯加石墨 型藥皮，主要用于焊補厚大鑄件的缺陷。另一種為Z208，采用低碳鋼 焊芯加石墨型藥皮，在熱焊條件下仍然可以保證焊縫為灰鑄鐵組織。 電弧熱焊工藝：1.預熱。2.焊前清理。3.造型。4.焊接。5.焊后 緩冷。 半熱焊與熱焊工藝基本相同，但半熱焊只能用于鑄件焊補處剛性 較小或形狀較為簡單的情況。 8 2021/3/11 （2）電弧冷焊 電弧冷焊的特點是焊前對被焊補的工件不預熱。勞動條件好、成 本低、焊補效率高等特點。 電弧冷焊有鑄鐵型焊縫冷焊和非鑄鐵型焊縫冷焊兩種工藝方法， 但應用最多的是非鑄鐵型焊縫冷焊工藝。 除了Z208和Z248為鑄鐵型灰鑄鐵焊條外，其余均為非鑄鐵型灰鑄 鐵焊條，分為鋼基、鎳基和銅基三大類。 9 2021/3/11 （3）氣焊 氧乙炔焊火焰溫度比電弧溫度要低很多，而且熱量不集中，很適 合于薄壁鑄件的焊補。 一般氣焊時加熱時間較長，工件受熱面積較大，焊接應力較大， 故焊補剛度較大的缺陷時，氣焊比熱焊更容易發(fā)生冷裂紋，所以一般 情況下氣焊主要用于剛性小的薄壁的焊補。對于剛性大的薄壁件進行 焊補時，宜采用工件整體預熱的氣焊熱焊法。 10 2021/3/11 （4）釬焊 灰鑄鐵釬焊時母材不熔化，對避免鑄鐵焊接接頭出現(xiàn)白口是非常 有利的，使接頭有優(yōu)良的可加工性。此外，釬焊溫度低，接頭應力較