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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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) d* T+ f+ O$ T8 c3 b. p0 @1 S1前言
$ ]9 p! d0 H* S0 F. R) r% r& \7 w* J% X3 k1 G% `8 t
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:   p9 v( z2 p: V# g

# Y& g3 l( P" M  Y0 u( d1.1焊接接头易产生白口组织 2 p5 i2 J9 k% a3 d# |

. m/ n8 o5 h. 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。
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1.2焊接接头容易产生热应力裂纹 $ [0 [7 X9 E8 H2 Y% E* Z) A% d  F

# |) P4 {( x8 g! [, ]; j6 p  D6 _& Y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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6 \! C) }7 i( E  A; d' j& q' C1.3 易产生气孔和难熔的氧化物
2 e$ r, J, ]; I$ L- q/ _* a: r
( }% w5 a6 N/ ?$ p: r$ F% `" Y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。 / ^0 q( j" ]: ~3 n! k
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1.4变质铸铁不易熔合
( R) R, R% P/ k) q- f, n; C: C9 H' ]1 i% E2 ^# S
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。 & g1 Y' n  V' R/ k5 h& p! z
4 b) O; o. R9 ?
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: 6 d# H4 c# W- v) ^7 O

# B* x( X+ ~  {# S2缺陷的检查
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- h# r* S& e8 m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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7 {* n5 M2 x8 X- }2.1 用5~10倍放大镜查出裂纹的最终点。 9 F0 r5 S) G6 A; j- K  Z
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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。
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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 # b& i0 X( O5 i5 y2 d& [( A2 k
: b+ T5 h- t5 C/ l
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。 , C3 s6 y" w$ i% h7 f

- B  ?# d/ y  Q- O4钻止裂孔 $ v; B8 O$ Q2 l! |* E
$ d5 t; ?/ \& D) \5 D: ^& i
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。 . L1 G9 Q" i. h/ g; x
6 k& w. _3 r, n  w! d9 j( ~
5焊接场地的要求 4 C) z; ?4 a, M1 D

5 L# {) L  k- ]/ S% ^& {& C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。
2 s4 B- y$ a5 m& O5 C. h( W( K5 S9 h9 o" u
6焊前清理
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  e% G: |  O" L8 K7 a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 5 V  _, a3 m) j$ C  D

, {0 R# |2 b) [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。
3 Z+ p  u2 u; q7 o/ \
) W2 O3 ?9 C/ O' t3 ~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。 ! z4 g1 B9 m8 ?9 Z' Y# D) d8 E, e9 j
$ H; N4 b% J. q7 ^7 f9 O
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。
+ a- H: V$ n# _/ ^& O. n5 e2 H* x) z7 v) C
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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8电源极性 2 ~( c  g( @5 o- k# j; P: m

& V; T' a; b+ k% W6 u6 E" ?& P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。 7 K. n/ [- f0 Z& \: ^5 |

7 n% Z5 `2 Z' V9焊前低温预热
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3 A8 v) F: o+ Z) ?! 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。
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1 J4 r" h* y" 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。 + A1 F+ C* i# z

! \( Y  q% J# r( m5 N2 ]10焊接电流要适中 0 X3 K+ R5 y' |3 G% \/ c

9 S4 S5 z5 P; Q9 t- ]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。   A9 u6 q4 n# W: i  a# A
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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 . h/ j- P; |7 s' g; J. g
  }9 g: D9 H( w, r$ X1 F
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
( ?* B% }& t0 M  p' ]0 X0 D6 p- k1 V
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。 7 A. R; [5 C5 ^6 R- W1 \
# `- Y* B. d7 m9 \% l; p, k: ]
13合理的焊接顺序 1 w+ y4 f( w4 t) P

/ c9 i0 ]' h* G; p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。
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% |5 T& [& Y( l/ G14填满弧坑 4 k7 n  {& {4 U! l! D) z1 P
" [1 o! G% j& ~5 Y" c3 e: M" _0 a
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。
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15焊后及时锤击 3 g) V9 _7 F/ Y6 |8 H5 U4 A1 q$ u
; K0 Z1 Z/ j) A' a* U
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。 ! y) \* y: L" J. E( o

8 v; u; n" m8 ?1 _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。
5 P) k: e7 \1 n
. K5 f4 T/ U0 A7 l% }17栽丝法 3 r* t/ O- [9 ?; ~- x: F4 w

& ~, A4 t: ?0 a1 L) A) `( V8 @- ?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。
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18挖补镶焊法
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+ g7 L9 U2 l3 ~, u# b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
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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。
2 E/ J* s, ]: g+ Q. ?$ E
' b! _" y! S2 w- ^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。 5 N% t% W# c4 A$ b9 R+ _3 x7 P

. L  k+ C/ c1 T20变质铸铁的焊法 / @' g& U* {& m5 G& E: M

) D! B4 u& L5 X1 z! J& z: 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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$ Q+ b. y# @. \6 o" n# e9 F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。 ( ^' O& S/ n2 H* T7 i

/ p7 o. z* U8 @4 ^# w21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。
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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 :/ e  {/ f# ^+ W  ?4 W
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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