鑄鐵零件的常用焊接方法

1、鑄鐵零件的常用焊接方法(2008-02-25 15:24:11)標(biāo)簽：雜談  分類：資料  由于鑄鐵的一些優(yōu)點，在汽車制造材料中占有很大的比重。鑄鐵零件大多是加工精度高、價格昂貴的基礎(chǔ)零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速器殼體等。鑄鐵零件在制造及使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋、氣孔、損壞等情況。據(jù)統(tǒng)計，汽車在正常使用情況下，這類零件達(dá)到磨損極限時，其尺寸變化只有0.080.40，質(zhì)量損失只有0.11.8，此時將零件報廢，無疑是非常浪費的。因此，研究和利用先進(jìn)的修理經(jīng)驗，合理地修復(fù)鑄鐵零件是十分必要地。焊接就是一種非常有效地修復(fù)鑄鐵零件的方法。鑄鐵含炭量高、雜質(zhì)多，并具有塑性低、焊接性差

2、、對冷卻速度敏感等特性，焊補后容易出現(xiàn)白口組織和產(chǎn)生裂紋。為改善鑄鐵零件的焊補質(zhì)量，可采取以下方法。1熱焊法焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600700 ，補焊過程中不低于400，焊后緩慢冷卻至室溫。采用熱焊法可有效減小焊接接頭的溫差，從而減小應(yīng)力，同時還可以改善鑄件的塑性，防止出現(xiàn)白口組織和裂紋。常用的焊接方法是氣焊和焊條電弧焊。氣焊常用鑄鐵氣焊絲，如HS401或HS402，配用焊劑CJ201，以去除氧化物。氣焊預(yù)熱方法適于補焊中小型薄壁零件。焊條電弧焊選用鑄鐵芯鑄鐵焊條Z248或鋼芯鑄鐵焊條Z208，此法主要用于補焊厚度較大(大于10mm ) 的鑄鐵零件。熱焊法的焊接設(shè)備主要有加熱爐、焊炬、電爐

3、(油爐或地爐)等，焊接工藝如下：1)焊前準(zhǔn)備和預(yù)熱：清除缺陷周圍的油污和氧化皮，露出基體的金屬光澤：開坡口，一般坡口深度為焊件壁厚的23，角度為70°120°；將焊件放入爐中緩慢加熱至600700(不可超過700)。2)施焊：采用中性焰或弱碳化焰(施焊過程中不要使鐵水流向一側(cè))，待基體金屬熔透后，再熔入焊條金屬；發(fā)現(xiàn)熔池中出現(xiàn)白亮點時，停止填入焊條金屬，加入適量焊劑，用焊條將雜物剔除后再繼續(xù)施焊；為得到平整的焊縫，焊接后的焊縫應(yīng)稍高出鑄鐵件表面， 并將溢在焊縫外的熔渣重新熔化，待降溫到半熔化狀態(tài)時，用焊絲沿鑄件表面將高出部分刮平。3)焊后冷卻：一般應(yīng)隨爐緩慢冷卻至室溫(一般

4、需48h以上)，也可用石棉布(板)或炭灰覆蓋，使焊縫形成均勻的組織，同時防止產(chǎn)生裂紋。2冷焊法此方法是焊前不對工件進(jìn)行預(yù)熱，或預(yù)熱溫度不超過300。常用焊條電弧焊進(jìn)行鑄鐵冷焊。根據(jù)鑄鐵工件的要求，可選用不同的鑄鐵焊條，如補焊一般灰鑄鐵零件非加工面選用Z100焊條，補焊高強度灰鑄鐵及球墨鑄鐵零件選用Zll6或Z117焊條。冷焊法的焊接設(shè)備為普通的電弧焊設(shè)備，焊接工藝如下：1)焊前準(zhǔn)備：清除焊修表面的油污及雜質(zhì)，使其露出基體的金屬光澤：如果存在裂紋，應(yīng)在裂紋兩端各鉆一個止裂孔，以免施焊時裂紋延伸；沿裂紋開出坡口，其型式和大小由焊修部位的厚度和工藝要求而定。如果是大型鑄件，還可以在焊縫處擰上一定數(shù)量

5、的螺釘，使接頭得到加強。螺釘直徑一般不超過16mm(如果壁厚小于15mm，則螺釘直徑應(yīng)小于或等于6mm )，螺釘?shù)臄?shù)量可按斷面面積計算，即螺釘?shù)目倲嗝婷娣e不大于鑄件裂紋斷面面積的25 ，且這些螺釘應(yīng)均勻分布在裂紋兩邊。2)焊修規(guī)范的選擇：焊條直徑由焊修部位的厚度確定，一般應(yīng)盡量選用小直徑的焊條，以減少輸入焊件的熱量：在保證焊條金屬與基體熔合的情況下，焊修電流也應(yīng)盡量選用小的，以免焊件溫度過高產(chǎn)生應(yīng)力； 電弧長度一般是焊條直徑的0511倍，以保證燃燒穩(wěn)定：如果采用直流電源，則一般選焊件為負(fù)極，以免焊件受熱，溫度過高。3)操作工藝要求：一般應(yīng)遵循“先內(nèi)后外(先孔內(nèi)，后機體外側(cè)，再后機體上平面)、短

6、段、斷續(xù)、分散焊、多層多道(第一層焊完后，用砂輪在整個焊縫上磨去一些焊肉，檢查確實不存在氣孔、裂紋后再焊第二層；每層先從坡口兩側(cè)焊起，后焊中間)、小電流、錘擊焊縫”的原則。 將整條焊縫分成若干小段，不可連續(xù)施焊，每段長度視焊件厚度而定，一般在1050mm：每段焊完后，應(yīng)冷卻至室溫再焊下一段：每個小焊波不要橫跨到坡口兩側(cè)，這樣有利于未焊部分自由收縮，并避免電弧在坡口兩側(cè)停留太久。 焊后金屬溫度在800左右時， 應(yīng)錘擊焊縫，使其表面呈麻點狀，以松弛焊接應(yīng)力，清除裂紋和氣孔：溫度低于300 時不能再錘擊，以免產(chǎn)生冷脆裂紋。 施焊中以直線劃小圈式運條手法為佳，焊縫應(yīng)與母材呈圓滑過渡，以利于焊縫應(yīng)力走向

7、。3加熱減應(yīng)焊法此方法是不事先加熱焊件，而在施焊前和施焊中加熱焊件的“加熱減應(yīng)區(qū)”，使其不阻礙焊縫的收縮，從而減少內(nèi)應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋。加熱減應(yīng)區(qū)可選取一處或多處，其選取原則為：1)應(yīng)是阻礙焊縫膨脹的部位。當(dāng)該部位加熱冷卻時，使焊縫有獲得自由熱膨脹和冷收縮的可能。2)應(yīng)是與其它部位聯(lián)系不多且強度較大的部位。3)自身的變形對其它部位應(yīng)無很大影響，不至于因它的變形而損壞其它部位。在選擇焊接方法時應(yīng)注意以下原則： 針對不同的切削加工性、顏色、強度等選擇不同的焊接方法。焊條電弧焊熱焊法對于要求質(zhì)量高、切削加工性好的鑄件最適合，焊條電弧焊冷焊法則適宜于機加工的表面及不便于預(yù)熱的大型鑄件。 針對不同的焊件

8、體積、形狀、厚度及使用條件等選擇不同的焊接方法。對于中小型薄壁零件(如氣缸)采用氣焊、冷焊、熱焊均可，對于較大的零件應(yīng)采用氣焊熱焊法中強度HT20-40灰口鑄鐵的補焊工藝谷平仙摘要:采用灰口鑄件HT20-40的補焊工藝方法，可有效地防止裂紋的產(chǎn)生，使焊縫有一定的塑性和強度，并有較好的機加工性和抗裂性。關(guān)鍵詞:灰口鑄鐵；補焊；熔合比；焊接工藝；熱影響區(qū)分類號:TG457.12文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ABEAD WELDING TECHNIQUE OF GREY TRON HT20-40GU Ping-xian(Bureau of Technology,Lanzhou Universal Machinary

9、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-crac

10、king ability.KEY WORDS:grey iron;bead welding;melting-mixing ratio;welding technique;thermal effect zone鑄鐵的焊接，主要應(yīng)用于鑄件的補焊?；铱阼T鐵補焊時，容易產(chǎn)生白口1，2，以及出現(xiàn)裂紋等問題。當(dāng)焊縫強度較高而母材強度較低時，容易產(chǎn)生剝離。尤其對于大面積的裂紋補焊是不容易獲得成功的。因此在制定補焊工藝時，對鑄件的缺陷要進(jìn)行具體分析，盡量減小熔合比，調(diào)整熱影響區(qū)，松馳焊接應(yīng)力3，才能使大面積的裂紋補焊獲得成功。下面主要介紹HT20-40灰口鑄鐵的補焊工藝，并作理論探討。1材料及焊前準(zhǔn)備某一產(chǎn)品

11、的缸體，材料為HT20-40灰口鑄鐵，厚度為18 mm。裂紋程度：且橫、縱向交錯，有穿透和未穿透的。(1) 鉆止裂孔：在距離裂紋末端23 mm處鉆一個直徑為68 mm的止裂孔。對穿透性裂紋，止裂孔要打透；對非穿透性裂紋，止裂孔要比裂紋深23 mm。(2) 開坡口：采用機械方法，在裂紋開裂部位刨出坡口。對穿透性裂紋，開坡口時要排除裂紋，坡口底部呈園弧狀，坡口尺寸見圖1所示。圖1焊縫坡口形式(3) 焊前清理：將坡口周圍的油污，鐵銹等臟物清除干凈，直到露出光澤為止。2補焊工藝(1) 將工件傾斜放置，使焊縫處于上坡焊或半立焊，以減小熔合比。(2) 焊前將坡口周圍預(yù)熱，溫度為200250 ，以縮小焊縫與

12、工件的溫差。(3) 焊條選用鑄308，直徑D3.2 mm和4 mm。焊前應(yīng)將焊條經(jīng)150 左右烘焙2 h。(4) 第1、2、3層焊道施焊時選用D3.2 mm焊條，電流為90100 A。后兩層焊道，選用D4 mm焊條，電流130160A。采用直流正接。(5) 每層焊后清熔渣。(6) 焊后，在焊接區(qū)周圍200 mm范圍內(nèi)，加熱到300350 ，保溫30 min，用石棉粉復(fù)蓋使之緩冷。(7) 焊接注意事項為：在坡口兩側(cè)為減小熔深，可采取快速不擺動焊。而焊縫中間可稍作擺動，但擺動幅度要小。補焊工件較厚時，坡口截面較大，采用多層多道焊。焊縫截面較大，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力很強，容易形成焊縫剝離。故采用合理的焊接

13、順序(1、2、3)如圖2所示。采用短段焊、斷續(xù)焊、分散焊、逐步退焊法。短段焊，即每段長約1040 mm。斷續(xù)焊，即焊一段后停留片刻，待工件冷到5060 時再焊下一道焊縫，以防止熱量集中。分散焊，在一個部位焊一段后再到另一部位焊接，以減少溫差，降低應(yīng)力。逐步退焊法，它與連續(xù)焊相比，可使焊縫的拉應(yīng)力峰值有很大減低，故有利于防止焊縫裂紋的產(chǎn)生。錘擊焊縫。錘擊焊縫時溫度應(yīng)在400 以上進(jìn)行，用小圓頭錘擊焊縫，使焊縫金屬延展，松馳焊補區(qū)的應(yīng)力。焊接第一層和最后一層不要錘擊。圖2焊接順序采用以上工藝補焊后，經(jīng)焊縫質(zhì)量檢查，成形良好，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋及滲漏現(xiàn)象，達(dá)到了質(zhì)量要求。3討論(1) 選用純鎳的鑄308焊

14、條。有較好的抗裂性和切削加工性。鎳是擴大奧氏體區(qū)的元素，當(dāng)鐵鎳合金中鎳量大于30%時，合金凝固后一直到室溫都保持硬度較低、塑性較好的奧氏體組織，不發(fā)生相變。它也是非碳化物形成元素，不會與碳形成高硬度的碳化物。而且以鎳為主要成分的奧氏體，能溶解較多的碳。純鎳在1300 時可溶解2%的碳。溫度下降后，少量碳由于過飽和而析出細(xì)小的石墨，故焊縫有一定的塑性和強度，且硬度較低。鎳又促使石墨化形成元素。液態(tài)時鎳的擴散能力較強，可擴散到半熔化區(qū)，對減弱半熔化區(qū)的白口寬度起到作用。所以采用純鎳焊條焊接，白口區(qū)寬度最小(根據(jù)有關(guān)資料介紹可減少至0.05 mm)呈斷續(xù)分布，機加工性能和抗裂性能均較好。(2) 控制

15、熔合比。將工件傾斜成上坡焊和坡口底部開成圓弧形都是為了減小熔合比。減小熔合比，可減小母材中的碳、硫等有害元素進(jìn)入焊縫。硫是促進(jìn)形成熱裂紋的有害元素。如果碳含量多，可使馬氏體量也相對增多，冷裂敏感性增大。所以減小熔合比，有利于提高焊縫質(zhì)量。(3) 選用小直徑焊條，小電流、快速焊。小規(guī)范焊接，其優(yōu)越性有3條。第一，可使熔池小，熔深淺，減少母材中碳和硫等有害元素進(jìn)入焊縫。第二，焊接規(guī)范小，其線能量也小，降低了焊接應(yīng)力，使焊接區(qū)出現(xiàn)裂紋的傾向減小。第三，可縮小熱影響區(qū)寬度；其中包括最易形成白口的半熔化區(qū)寬度，使白口層變薄，提高接頭性能。(4) 合理錘擊焊縫，是減少焊接應(yīng)力的有效措施。錘擊焊縫使焊縫金屬

16、延展，松馳焊接應(yīng)力。但需注意：第一層因焊肉較薄不宜錘擊。最后一層也不要錘擊，以防止冷作硬化。其他各層均要錘擊，錘擊時溫度在400 以上進(jìn)行，效果較好。(5) 調(diào)整焊接熱輸入。采用短段焊、分散焊、斷續(xù)焊、多層多道焊，其目的是為防止局部金屬過熱，避免因熱應(yīng)力而誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。多層多道焊時，采用合理的焊接順序。其原因之一，也是為了分散熱量。關(guān)鍵是在坡口兩側(cè)與母材交界的那一層焊道上。要嚴(yán)格控制電流，運條要快，必須使焊縫與母材熔合良好。中間的焊道，因為使用純鎳焊條，其焊縫金屬的塑性會較好。采取了合理的焊接順序，并配合錘擊焊縫，這樣就能有效地防止半熔化區(qū)的“焊縫剝離”。(6) 焊前預(yù)熱，焊后熱處理及緩冷措

17、施，能使工件與焊縫的溫差縮小，減慢冷卻速度，防止熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，并可有效地防止裂紋的產(chǎn)生。通過對HT20-40灰口鑄鐵的補焊，結(jié)果證明：選定的工藝方案是正確可行的。只有采用小規(guī)范焊接，減小熔合比，合理錘擊焊縫，調(diào)整焊接熱的輸入，可避免因熱應(yīng)力誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。正確的焊前預(yù)熱，焊后熱處理，可避免接頭產(chǎn)生淬硬組織，并有效防止裂紋的產(chǎn)生。 作者簡介：谷平仙，女，河北省望都縣人，1952年生,1977年畢業(yè)于甘肅工業(yè)大學(xué)焊接專業(yè)。現(xiàn)任蘭州通用機器廠工藝處工程師。作者單位：蘭州通用機器廠工藝處,蘭州730050 手工電弧焊對鑄鐵軸承座的修復(fù)工藝    

18、0;徐新春李紅珍          摘要:介紹了小齒輪座底板的斷裂情況,通過對其材料的技術(shù)性能、鐵的可焊性等性能的分析,確定了手工電弧冷焊的施工方案,并提出了具體的焊接工藝,順利完成了該工件的修復(fù)。    關(guān)鍵詞:手工電弧焊,修復(fù),焊接   中鋁山西分公司氧化鋁一分廠GM223 型管磨機小齒輪座,材質(zhì)為HT15233 ,在使用過程中其底板四個地腳螺絲孔處兩個斷裂,一個發(fā)生裂紋。由于重新訂貨至少需時三個月,且生產(chǎn)形勢較為緊張,要求管磨機早日投用,因

19、此決定對該小齒輪座進(jìn)行焊接修復(fù)。     1缺陷情況及失效分析     1.1 小齒輪座的斷裂情況   小齒輪座底板四個地腳螺絲孔有兩個斷裂(在小齒輪座同1) 底板斷裂有兩處,位置及裂口開頭見圖1、圖2 ,斷塊尺寸270 mm×250 mm×70 mm,斷口尺寸270 mm×(100 mm130 mm) 。     2) 底板斷裂一處,見圖1 ,已裂透。     1.2 失效分析

20、0;  小齒輪座在使用中本身受到的拘束度較大。在管磨機運行過程中承受交變載荷作用。工件本身存在制造缺陷,在加強筋邊緣與底板連接之處存在應(yīng)力集中。運行中,由于大拘束度及交變載荷作用,預(yù)應(yīng)力集中處發(fā)生破壞,形成裂紋,逐步擴展至筋板處,發(fā)生斷裂。     2 修復(fù)方案選擇   根據(jù)技術(shù)手段的現(xiàn)狀,選用手工電弧焊方法進(jìn)行修復(fù)。     2.1 材料的技術(shù)性能參數(shù)     1) HT15233 的化學(xué)成分見表1 。   1 化學(xué)成分%&

21、#160;    2) HT15233r 的性能參數(shù)見表2 。   2 性能參數(shù)     2.2 鐵的可焊性分析由于鑄鐵的固有性質(zhì)及冶金特性,給電弧焊帶來了極大的困難,具體如下:   1) 熔化后鑄鐵冷卻速度快,在熱影響區(qū)易出現(xiàn)白口組織,焊接時開裂傾向較大。   2) 鑄鐵組成成分中,碳的含量高,在焊接過程中碳易被氣化,容易產(chǎn)生氣孔。   3) 鑄鐵強度高,塑性差,焊接時殘余應(yīng)力大,易產(chǎn)生焊接熱裂紋。   4) 鑄鐵中C、S、

22、P 等元素含量高,并在焊接過程中熔化到焊縫中,會增加金屬的硬度,降低塑性和韌性,易產(chǎn)生裂紋,并降低可加工性。   5) 鑄鐵在冶煉過程中,易出現(xiàn)石墨粗大化,石墨與基體產(chǎn)生間隙,使鑄件在使用過程中油、水滲入形成氧化物,嚴(yán)重阻礙焊接時的熔合,同時,增加產(chǎn)生焊接裂紋和氣孔的可能性。   6) 鑄鐵在焊接熔化時,液態(tài)金屬流動性很差,嚴(yán)重妨礙焊接時的熔合,熔池中熔渣和有害氣體難以逸出,會在焊縫中產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。   針對以上不利因素,必須從焊接工藝、操作方法、焊接程序、焊接材料幾方面加以解決。     2.

23、3 焊接方法的選擇   鑄鐵手工焊可采用熱焊和冷焊兩種方法。手工電弧熱焊是將工件整體加熱到600 650 以上開始施焊,焊接過程中工作溫度不得低于400 ,焊后馬上加熱到650 ,以消除應(yīng)力退火。   小齒輪座的重量為1. 74 t ,且氧化鋁一分廠沒有合適的加熱裝備,故采用手工電弧冷焊法修復(fù)。冷焊法是指用不預(yù)熱、嚴(yán)格控制層間溫度、小線能量的焊接方法進(jìn)行焊接。     2.4 焊接材料的選擇   HT15233 的可焊性較差且底座的下表面為加工表面,為保證焊接質(zhì)量及下表面的可加工性宜采用純鎳基焊

24、條Z308 進(jìn)行焊接。但Z308 焊條價格昂貴,為節(jié)約費用,可采用以Z308 焊條焊隔離層、J507 焊條與Z308 焊條相互填充、Z308 焊條蓋面的方法進(jìn)行修復(fù),這樣既可降低成本又可保證焊接質(zhì)量及下表面的可加工性能。     Z308 焊條的機械性能見表3 。     2. 5 焊接次序 1) 裂紋處按非加工面再加工面的次序施焊。 2) 斷塊處先焊筋板側(cè),保證焊透,再從另一側(cè)清根、施焊。后焊筋板。     3 焊接   焊接前要對所有焊接部位進(jìn)行徹底清理,清除所有結(jié)疤、油污等缺陷因素,然后再開始焊接準(zhǔn)備。