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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
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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:
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1.1焊接接头易产生白口组织 3 b# U2 F. h, w* Q+ ?! `$ C

: ?' x4 `& L9 r7 j1 [1 e8 c5 O1 C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。 3 r. B& y2 X- U

9 \3 N5 L- h( r" {. x+ u1.2焊接接头容易产生热应力裂纹 $ }' Q( B! z' L; i* G6 |- X

) V' n" |1 s# z# F( {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。 7 t' }: H$ S3 b

; K0 x: ~- x& ^+ |0 p1.3 易产生气孔和难熔的氧化物
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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。
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# Z1 H2 P  {) J# c' y1.4变质铸铁不易熔合 ' f0 S4 l; J! P+ S) ~' d9 w+ ~" b% R

& I9 e; p- a' e1 ~+ B0 u4 ^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。
3 `& l8 d' t% M2 I& {2 U& R5 `# p  i6 d' g! e; A
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:
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$ N! d- v( c, v- n: c. R9 C2缺陷的检查
: ^8 l% O" m& y5 O5 h4 X# V+ `3 k. N. H! e/ d
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:
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& v4 _6 H, x  N* G# j1 A4 o2.1 用5~10倍放大镜查出裂纹的最终点。 & ?( E! f0 m* |0 X0 m4 s

- R5 Q: y' o# s) V1 _' {/ d/ J2.2 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。 + m6 I; W2 X' x. l
* u( E3 P6 D. P- v1 [- y
2.3 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。
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3坡口型式 ; }2 u9 u- ?, k6 j/ O" P

. S8 h2 N9 d! d3 V8 p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。 . C9 R% o' Z) C- [

. d$ u, C4 Z0 o" _8 t  S+ P" s4钻止裂孔   {0 y2 \7 A/ W" J1 `: d5 F8 n  o

' S, q( t7 C! T4 b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。 7 x- D1 u. m8 ^& N# Y4 f- L* p

: k2 h: o8 g$ P$ j/ I* T5焊接场地的要求 ) Z7 v) g1 c6 F9 \/ v

5 P" y( e" B, ^5 |% o8 i0 @5 [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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6焊前清理
% t6 B( [4 C" \( }; O
% c; i2 r* T. N7 {. q1 u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。 * B3 O- a% ?+ O+ m

4 P; q3 S& N) D. F7焊接材料的选择
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4 g2 I/ v5 ]2 c3 ^5 u# h% _& N: |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。 / ~6 ~* _" I; h4 v! L0 n$ ^

: p2 W( o9 a/ E- l) E1 C/ k0 e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。 1 `8 r* f1 z: W* p( }7 V' @& @

1 ^3 d$ h8 N: E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。 $ p. k" z/ Y0 F0 P, m
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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。
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+ l1 }' q  m. K8电源极性
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( f7 f$ G9 [1 D( t" P! v: A: Z5 k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。 ! F, k& P# D. [
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9焊前低温预热 $ x- e2 L% K; m7 Q

+ \1 N1 j6 ^0 q: R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。
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6 J9 J+ F9 @' L# h* [" t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。
# A# H9 u& g- P1 ^3 C6 E3 s
8 @% x7 v, k, V" o- ~10焊接电流要适中
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& S) _' U8 W) D  \) f' j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。 6 e/ J# u  h& F+ F1 Q
" I/ w4 c: n; ?) e, o2 C+ K

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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
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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
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$ c; P) Y  X+ [( y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。
# [% H0 Y8 m, S3 n' p5 e  ]* w: l; G: ?: T3 P
13合理的焊接顺序 : f2 N: Q" h4 w% Z$ a- b7 h
5 Y3 e# \( _. a+ L7 \' C
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。
# x0 l4 T8 ^+ Z! f5 k8 u3 E5 b0 `- O( d4 f
14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。
& h. E. [7 q: @: O6 I& m+ b+ F5 X, A
( a# z1 Z9 p8 N& M" e$ W' A15焊后及时锤击
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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。 & t: P; f& u6 d3 i6 u: J/ O
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16多层多道焊法
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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。
7 g% n8 m0 p- A5 k, f/ G- e- F* S
17栽丝法
9 D/ g/ R' v0 X  b
, a) u0 \3 _4 W, q  o4 C5 k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。
; m7 G, N6 ^7 x7 f
1 ]( n0 u8 N  q. F5 J1 e0 w18挖补镶焊法 ; c$ w  \* h: g/ N  [& L& s. z
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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 0 R" K) C0 Q8 f" f3 b& H
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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。 6 b. O5 Y1 Y3 g, q

7 b1 v$ J  h9 ^" O  Y/ W7 h! r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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20变质铸铁的焊法 # a# J6 U, O+ n) Y) R

0 G8 U3 Q; z/ l2 ?- H: ^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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+ T4 ?, x0 P9 P+ y6 x9 X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。 6 }/ p" y2 v% g

1 ]8 h4 I0 i4 H1 n21焊缝表面不宜高
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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。 # D. l% }' F; i) L4 G, f6 S
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 :( G; W" K# O) ~" ^
1  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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