鑄鐵零件的常用焊接方法

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發表于 2006-10-23 22:02:02 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

由于鑄鐵的一些優點，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，經常會出現裂紋、氣孔、損壞等情況。據統計，汽車在正常使用情況下，這類零件達到磨損極限時，其尺寸變化只有0.08％～0.40％，質量損失只有0.1％～1.8％，此時將零件報廢，無疑是非常浪費的。因此，研究和利用先進的修理經驗，合理地修復鑄鐵零件是十分必要地。焊接就是一種非常有效地修復鑄鐵零件的方法。

鑄鐵含炭量高、雜質多，并具有塑性低、焊接性差、對冷卻速度敏感等特性，焊補后容易出現白口組織和產生裂紋。為改善鑄鐵零件的焊補質量，可采取以下方法。

1．熱焊法

焊前將工件整體或局部預熱到600～700℃ ，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，從而減小應力，同時還可以改善鑄件的塑性，防止出現白口組織和裂紋。

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。

熱焊法的焊接設備主要有加熱爐、焊炬、電爐(油爐或地爐)等，焊接工藝如下：

1)焊前準備和預熱：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2／3，角度為70°～120°；將焊件放入爐中緩慢加熱至600～700℃(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)，待基體金屬熔透后，再熔入焊條金屬；發現熔池中出現白亮點時，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施焊；為得到平整的焊縫，焊接后的焊縫應稍高出鑄鐵件表面，并將溢在焊縫外的熔渣重新熔化，待降溫到半熔化狀態時，用焊絲沿鑄件表面將高出部分刮平。

3)焊后冷卻：一般應隨爐緩慢冷卻至室溫(一般需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，同時防止產生裂紋。

2．冷焊法

此方法是焊前不對工件進行預熱，或預熱溫度不超過300℃。常用焊條電弧焊進行鑄鐵冷焊。根據鑄鐵工件的要求，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。

冷焊法的焊接設備為普通的電弧焊設備，焊接工藝如下：

1)焊前準備：清除焊修表面的油污及雜質，使其露出基體的金屬光澤：如果存在裂紋，應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量的螺釘，使接頭得到加強。螺釘直徑一般不超過16mm(如果壁厚小于15mm，則螺釘直徑應小于或等于6mm )，螺釘的數量可按斷面面積計算，即螺釘的總斷面面積不大于鑄件裂紋斷面面積的25％，且這些螺釘應均勻分布在裂紋兩邊。

2)焊修規范的選擇：焊條直徑由焊修部位的厚度確定，一般應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，焊修電流也應盡量選用小的，以免焊件溫度過高產生應力；電弧長度一般是焊條直徑的0．5～1．1倍，以保證燃燒穩定：如果采用直流電源，則一般選焊件為負極，以免焊件受熱，溫度過高。

3)操作工藝要求：一般應遵循“先內后外(先孔內，后機體外側，再后機體上平面)、短段、斷續、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；每層先從坡口兩側焊起，后焊中間)、小電流、錘擊焊縫”的原則。

① 將整條焊縫分成若干小段，不可連續施焊，每段長度視焊件厚度而定，一般在10～50mm：每段焊完后，應冷卻至室溫再焊下一段：每個小焊波不要橫跨到坡口兩側，這樣有利于未焊部分自由收縮，并避免電弧在坡口兩側停留太久。

② 焊后金屬溫度在800℃左右時，應錘擊焊縫，使其表面呈麻點狀，以松弛焊接應力，清除裂紋和氣孔：溫度低于300℃ 時不能再錘擊，以免產生冷脆裂紋。

③ 施焊中以直線劃小圈式運條手法為佳，焊縫應與母材呈圓滑過渡，以利于焊縫應力走向。

3．加熱減應焊法

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“加熱減應區”，使其不阻礙焊縫的收縮，從而減少內應力，避免產生裂紋。加熱減應區可選取一處或多處，其選取原則為：

1)應是阻礙焊縫膨脹的部位。當該部位加熱冷卻時，使焊縫有獲得自由熱膨脹和冷收縮的可能。

2)應是與其它部位聯系不多且強度較大的部位。

3)自身的變形對其它部位應無很大影響，不至于因它的變形而損壞其它部位。

在選擇焊接方法時應注意以下原則：

① 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熱的大型鑄件。

② 針對不同的焊件體積、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，對于較大的零件應采用氣焊熱焊法。