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[转帖] 提高铸铁件焊接质量的方法与措施

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发表于 2012-7-10 08:47:35 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海

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1前言
2 C% I1 Z* x# m& T( O0 a; |5 N7 ~: O* m
% @& W6 z  Q* O! B. C: a* |, T$ W& b铸铁是机械工业中应用广泛的材料。但铸件在生产中由于各种原因经常会产生铸造缺陷,如砂眼、缩孔、密集性气孔、裂纹、夹砂、疏松、欠肉等,及在使用中常出现裂纹、损坏等缺陷。因此,铸铁件的焊补就成为很普遍、很重要的问题,搞好这项工作就能节约大量的人力、物力和财力,所以焊补具有很重要的意义,但灰口铸铁件的焊接性较差,如工艺不当,极易产生以下问题:
8 a! L" n$ f) ]- X! ~$ w& p0 O! I2 J
: A, Q1 _; v/ O1.1焊接接头易产生白口组织
1 p, h: L) N2 C5 X# f/ G" f1 \& D" S
: T* L; @* W3 d: a铸铁件焊补时,由于石墨化元素不足和冷却速度快,往往会在焊缝与母材交界的熔合线处生成白口组织,严重时会使整个焊缝断面全部白口化(宏观金相时,很直观)。白口组织既硬又脆,很难进行机械加工,而且容易在焊接区域产生裂纹。
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1.2焊接接头容易产生热应力裂纹
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焊补灰口铸铁具有工件受热不均匀、焊接应力大及冷却速度快等特点, 使强度低、塑性差的铸铁件,在热应力下很容易形成裂纹。当焊接接头存在白口组织时,应力更加严重,加剧了裂纹倾向,严重时,可使整个焊缝沿半熔化区从母材上剥离。
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1.3 易产生气孔和难熔的氧化物 " }0 Y8 h7 e) v' f
, H: d1 a: m4 V. e2 q/ Q
铸铁件晶粒粗大,在铸造时会产生残留气孔、疏松、夹砂、缩孔等缺陷,在长时间使用中,这些缺陷又浸透了油、锈、水分、污物等,焊接时不可能得到彻底的处理,经高温挥发,焊接时熔池金属从液态转为固态时有部分气体来不及逸出,而形成气孔缺陷,尤其铸件中的杂质形成的氧化物(主要是Si2O)熔点高,易形成夹渣和不熔合及熔合不良缺陷,这些缺陷严重的影响了焊接质量。 ; E- h; g5 ^. l1 J% l3 V

- V5 h( Y9 R, q! z1.4变质铸铁不易熔合 0 ]  J$ ?2 a( w8 A% |
5 A/ L) b* T) i) l1 D. V
有些铸铁件由于长时间在高温等环境下工作,则石墨析出量增多并聚集长大,石墨熔点高,难于熔合,同时高温生成Fe、Mn、Si等金属氧化物, 其熔点也高,焊补时铁水与熔渣不清, 形不成熔池,烟雾大,焊条熔滴打滚, 不熔合,增加了焊补难度。
% F- a4 r7 U/ s3 C. U$ r  H4 z' x& Q( T0 o
铸铁件的冷焊法一般采用焊条电弧焊方法进行。具有工艺简单、焊工劳动条件较好;焊前不预热,焊件在冷状态下焊接,受热小、变形小、熔池小,可全位置进行施焊,焊接工艺得当的情况下,白口层较薄,可进行机械加工。经过多年实践,总结出保证铸铁冷焊质量的20条工艺措施和方法。做法如下: - U% N! H# t0 D0 G( I

8 L, w. d) u/ f. u8 P2缺陷的检查 + x. S: x+ P6 o2 j9 Y* I4 ~
2 b- y: i9 _/ l$ I8 _2 {
焊前对铸件缺陷(主要指裂纹)的检查是非常重要的,只有全部发现问题,才能处理彻底,其做法是: : N* T4 q( J" _, H
4 C6 |! w. y4 D4 |# G3 Q% t: `" o
2.1 用5~10倍放大镜查出裂纹的最终点。 8 N- b( R* Y- d3 d1 k. A
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2.2 将裂纹不明显的部位,用火焰加热到200℃左右,可用热胀冷缩法将不明显的裂纹显示出来。 9 h9 I8 ^# I/ D0 Y

' }  b" b" Y( y+ G2.3 还可用煤油渗透法来检查,渗煤油后,擦去表面的油渍,再撒上一层滑石粉,用小锤轻敲,不明显的裂纹就会显露出来。 3 ~2 E  B2 f4 _, ~! f$ j9 Y
2 H+ l3 X. y* Q
3坡口型式
1 Z& T( {( \' }2 z: o1 Z
& C" G' Y& @! e& s% H' `$ V坡口可开成V型或U型,坡口底部要求带有圆角,坡口角度视铸件厚薄、缺陷形状而定,一般以50°~70°为宜。这样可减少母材在焊缝中的熔合比,达到减少焊接应力、防止裂纹、避免焊道根部剥离的目的。 ( _2 `" F% G2 Z

; C! e9 A. A0 ?8 ^0 m4钻止裂孔
- C* z! {: l0 q# I( O! j! w8 N- }+ D  y% O! l6 w0 R- u
钻止裂孔是为了防止铸件在焊接中受热时裂纹继续向两端延伸扩展,并减缓焊接应力的有效措施。根据铸铁件缺陷厚薄,一般钻Ф6~10mm孔即可,孔的上端用较大的钻头扩成喇叭口状,以利焊接熔合良好。
4 |0 L; {& I; a6 ^5 Z0 d3 w3 O& ~1 ^( l, W# m
5焊接场地的要求
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最好选择室温在15℃以上的室内施焊,一般不宜在露天作业,严禁在通风处施焊。
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4 a7 M' e; b2 L1 d( }! `6焊前清理
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( ^) R$ r: v/ {0 P6 }; l8 w由于使用过的铸铁件一般沾满油污、水分及锈蚀等,焊接时如不彻底清理干净,将严重影响焊接质量,甚至焊接不能顺利进行,所以焊前的清理工作十分重要,要求露出金属光泽。
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7焊接材料的选择 6 E- |' h9 ~+ n
6 j) C* N6 Z' j2 v
为确保补焊质量,正确选择焊接材料是关键。由于铸铁材质不同,各种金属元素含量不一,石墨的存在形式不同,铸铁缺陷内部的腐蚀渗透也不一样。我们的经验是:选用焊条应主要看焊条熔化时对焊件的熔合是否良好,与母材熔合良好,能均匀稳定地进行焊接,就是较理想的焊接材料。 & O: F3 @2 u! K4 k5 u

  ?5 h1 U% i( V3 t如采用普低钢电焊条(E4315、E4316、E5015、E5016等)。优点是成本低,抗裂性较好,能与母材较好的熔合,有一定的强度,适合于不要求机加工的铸铁件补焊。其缺点是焊缝的塑性较差,如工艺采取不当,焊缝易产生裂纹和剥离现象。
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2 {3 U9 Z% a! U( ]5 _采用镍基铸铁焊条,其抗裂性及机加工性均好,能溶解碳而不形成脆硬组织,同时镍是较强的石墨化元素, 对减弱熔合区白口层有利,不易出现裂纹。但价格较贵,不利于大量或大面积的铸铁补焊时使用。采用镍基焊条焊过渡层,再用普低钢焊条填充坡口。实践证明,选用该方法进行铸铁冷焊,不但焊接质量令人满意,而且大大降低了焊接材料成本。
6 i1 o$ O# Y, w8 |2 d/ d
: p' V1 Y" I9 G& D: X与此同时,我们还将CO2气体保护半自动焊用于铸铁件的补焊(焊丝选用H08Mn2SiA),也取得了很好的效果。 3 B4 s! h% f9 f/ j
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8电源极性 - ?* Y6 c3 H6 Y5 D5 u' l3 t) C; U  x

7 h' g' F# ]! p% k- X焊接电源交、直流均可,但以直流为宜。镍基焊条应用直流反接,碳钢焊条(指碱性)采用直流反接为好。
2 m  X+ U* y- A. B+ w5 J
# f9 r' M* z/ s7 Z2 M9焊前低温预热 : V( D9 w1 {/ j+ o
' P/ M8 P2 U: U, k% `- t
焊前预热能均衡焊接区域的温度, 对控制白口层,减少焊接热应力,进一步清理坡口内的油污、水分等杂质, 使焊缝熔合良好大有好处。 ; H/ ]" v1 ]+ X( k. B

8 D' }3 D+ [  [1 _0 Q  V其做法是用氧-乙炔等火焰将坡口以及坡口两侧各100mm内预热到150℃左右,但应注意预热温度上升要均匀,不能在某一点或区域上升太快。 $ i) o! J# m& l, E: B% F7 K2 \
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10焊接电流要适中
; q3 g, q- M: F+ ?4 W; ^* V* c+ \2 F) x$ a$ h. G
施焊电流的大小选择很重要,必须严格掌握。当电流过大时,焊接区域温度上升得既快又高,热影响区增大,产生的热应力也明显增高,出现裂纹和剥离的倾向也会增大;而焊接电流过小,使母材熔合不好,强度下降,也容易产生裂纹。为降低焊接温度并使其熔合良好,应尽量采用小直径焊条施焊,焊接电流可按附表选取。
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 楼主| 发表于 2012-7-10 08:57:36 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
11运条法 ! i$ D  y& G/ N" O8 O1 o" P& \

' `' e5 b. E2 C& O4 o根据铸铁的特性,施焊时的运条手法以直线划小圈为宜,焊道宜窄不宜宽,宜直线(呈划小圈运条)不宜月牙或锯齿等两边摆动的运条法施焊。焊接时宜采用中等弧长施焊,而不宜采用短弧或长弧施焊。

http://cn.newmaker.com/nmsc/u/2012/20126/art_img/20126229562842346.jpg

12控制焊接温度 4 R% Y9 H* c& z# f% d! w" c

; @2 M- O" g5 S. c+ V2 k控制焊接温度除采用适当电流和运条手法外,还要做到每段焊缝不宜过长,不使电弧高温在某一焊接区域停留时间过长而造成局部温度过高,从而达到减少焊接应力,不产生焊缝剥离和裂纹现象。每段焊道长度应控制在40~ 60mm内,每段焊道温度冷却到50~60℃(手摸能忍耐住)后,再焊下一道。
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13合理的焊接顺序 0 v: u/ i0 w* e! v7 o
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合理的焊接顺序能均衡焊接区域的温度,减少焊接应力,这是控制和减薄白口层,防止焊道裂纹和剥离的关键措施。一般焊接顺序按:“先短后长”、“先里后外”、“分段退焊”和“分段跳焊”的方法进行。 4 ~: _( F$ x# z4 t  g

- S( o+ t2 ^5 \! h- Z3 h  A14填满弧坑
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实践证明,“弧坑”是铸铁焊接的薄弱部位,对焊接应力十分敏感,弧坑不填满,极易出现爆裂形的弧坑裂缝。如在焊接中未消除或存在焊缝中,机件受载后,就有扩展的可能。补焊中除填满弧坑外,还要注意严禁在焊缝以外乱打火引弧而造成的弧疤。 : C+ X8 {' k" U9 L2 I

) m  r; D" |. G: Y, E& Y% i15焊后及时锤击 + q! h6 B& `- ]8 s- A

! U/ A# A; ^, o( \- G( j每焊完一小段焊道,应立即用尖头小锤锤击焊肉,使其均匀布满小麻坑。这样做能使晶粒拉长、组织细密、消除部分焊接应力。
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16多层多道焊法
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; ^' v2 i. V! _对一些厚度大的铸铁件,用窄焊道、多层堆焊法,将坡口填满。此种方法能较好地控制和减少焊接应力,防止裂纹和剥离。焊接时由底部开始, 从两侧往上焊起,详见附图。
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, o9 G) ?$ K! l  ^0 R- [4 w17栽丝法 ) q' p3 `. F) w: G8 \1 o
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在坡口两侧钻孔攻丝,拧入钢螺丝(栽丝),相互焊牢,并逐步将螺丝熔合于焊缝中。这种方法能提高强度,是防止焊缝剥离的极好措施,同时也是补焊厚大件及强度要求高的铸铁件常用的方法之一。 ( s4 c8 v0 ~' d: v. ]' \

% b, W3 Q# t4 ?# q  _1 |5 e/ ?18挖补镶焊法 , l$ w9 Z9 @3 V  D
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对于无法修复并且破损严重的铸铁件,去除缺陷后,并按其缺陷尺寸的几何形状下料进行挖补镶焊(材料用低碳钢板或从废弃的铸铁中取料均可)。施焊时要严格按照铸铁焊工艺进行。

http://cn.newmaker.com/nmsc/u/2012/20126/art_img/2012622957711112.jpg

19渗镍(铜)法 : y* R( P. o' @5 r* W" \
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焊接铸铁时,常用碳钢焊条,这些焊条对一般铸铁吻合很强,熔合较好。但由于该种焊条的抗拉强度较高,产生的焊接应力大、白口层也厚, 容易产生裂纹及焊缝剥离,故采用渗镍(铜)法。
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% m8 s# |2 Q5 `5 g方法是将用过的BH—Z308(铸 308)、BH—Z408(铸408)BH—Z508 (铸508)焊条头去除焊药皮并剪成5 ~6mm小段,填入坡口内,施焊时使镍与碳钢焊条充分熔融成打底层,然后再用碳钢焊条按16条说明填充形成焊缝。渗铜法是将Ф2.5~3mm的废铜丝剪成小段填入坡口,施焊方法同上。
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/ x' a! M- `0 _/ l% l0 W. s+ [+ o20变质铸铁的焊法
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有些铸铁经受高温会使铸铁的化学成分发生变化而变质。如用气焊时, 熔化铁水与白色渣滓混淆在一起不熔合;如用电弧焊不管选用什么焊条,熔化的铁水打滚与母材不熔合, 给焊接带来困难。产生这种情况一般被认为可焊性差,不能焊。
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3 e' g$ j" B3 r! h& P0 O遇到这种情况,为提高焊条与母材熔合力,多采用E4303等焊条在坡口内敷焊,然后用砂轮打磨后再焊,直至焊条与母材熔合良好为止。
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21焊缝表面不宜高 0 I( Z% [! p& @$ f% {
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铸铁焊接应严格控制不使焊缝高于母材的平面,如果高于平面,就会因中间的焊缝收缩而产生较大的应力, 这对防止裂纹和焊缝剥离很不利。如果焊缝略低于或平于母材平面, 有利于减少焊接应力。 ) `5 h$ r! R/ l8 n
发表于 2012-7-11 11:21:41 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
提高铸铁件焊接质量的方法与措施 :
: U6 ~) ^6 E6 a  x" p+ C$ {4 o1  铸件表面清理露出新茬;2  退火处理;3  选择适合的铸铁专用焊条;4  预热至500—600℃;5  控制为小电流、层间冷却速度应慢;6  焊后消应处理,冷却速度应慢。
发表于 2012-7-11 14:37:34 | 显示全部楼层 来自: 中国北京
学习了,长知识了
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