焊接知识:铸铁焊接集锦

铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中,含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。铸铁具有成本低,铸造性能、减震性能、耐磨性能与切削加工性能优良等很多优点,而且熔化设备简单,所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用。
钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为: 生铁――C2.04.5%,  ―― C 0.05 2.0 %,  熟铁 ―― C 小于 0.05
铸铁是含碳量在2%以上的铁碳合金。 工业用铸铁一般含碳量为 2 %~ 4 %。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有 1 %~ 3 %的硅,以及锰、磷、硫等元素。
合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
铸钢 用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢 3 类。

铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。

铸造低合金钢。含有锰 、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。

铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢,品种繁多,通常含有一种或多种的高量合金元素,以获得某种特殊性能。例如 ,含锰11%~14%的高锰钢能耐冲击磨损,多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件;以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢,用于在有腐蚀或650以上高温条件下工作的零件,如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。

铸铁焊接应用于下列三种场合:

1.铸造缺陷的焊补 

2.已损坏的铸铁成品件的焊补 

3.零件的生产 即把铸铁件(主要是球墨铸铁件)与钢件或其他金属件焊接起来作成零部件。

一、铸铁的种类及成分

1.按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同,可将铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁(简称球铁)及蠕墨铸铁(简称蠕铁)五类。
2.白口铸铁中的碳绝大部分以渗碳体(Fe3C)状态存在,断口呈白亮色,故称之白口铸铁。渗碳体性硬而脆,其硬度为800HBS左右,无法机械加工,故白口铸铁在机械制造上较少应用,主要用于轧辊等。

     3. 灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中的碳基本以石墨状态存在,部分存在于珠光体中。四种铸铁中石墨存在的形式是不同的,由于石墨存在形式的不同,对基体性能削弱的作用有很大差异,故四种铸铁的力学性能有明显差别。

灰口铸铁:铁素体基体+片状石墨

可锻铸铁:铁素体基体+团絮状石墨

球墨铸铁:铁素体基体+圆球状石墨

蠕墨铸铁:铁素体基体+蠕虫状石墨

常用灰铸铁的化学成分如下:C2.7%~3.5%,Si1.0%~2.7%,Mn0.5%~1.2%,P<0.3%,S<0.15%。 牌号中HT表示灰铸铁,是“灰铁”二字汉语拼音的字头,随后的数字表示抗拉强度。灰铸铁几乎没有塑性及韧性,其伸长率8<0.5%,其冲击韧度ax<0.8J/c㎡。

    4 .目前以灰铸铁应用最广,球墨铸铁次之。可锻铸铁的石墨化退火处理时间长,费用贵,故在许多场合已为球墨铸铁所逐步代替。蠕墨铸铁尚处于初期推广应用阶段。

二、铸铁的组织与性能

1. 铸铁(不包括白口铸铁)实际可以看成是具有严重夹杂物—石墨的碳钢,其性能主要取决于石墨的形状、大小、数量及分布特点等,同时基体组织也有一定的影响。

2. 铸铁中碳的存在状态及其基体组织决定于铸件的冷却速度(壁厚)及其化学成分。 

3.铸铁的塑性和韧性要比钢低得多。

4.生产中改变灰铸铁的基体组织主要是改变其珠光体的数量,以改善其硬度和耐磨性,至于灰铸铁的强度、弹性、塑性、韧性等,则主要由石墨所决定的。

5.球墨铸铁可通过合金化或热处理等途径来强化或改变其基体组织,以达到提高力学性能的目的。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图1铸件壁厚(冷却速度)及化学成分对铸铁组织的影响 

灰铸铁中碳的存在状态及其基体组织决定于铸件的冷却速度(壁厚)及其化学成分。图6-1表示了这方面的规律,铸件随壁厚增大而冷速减慢。 由图6-1可以看出,在(C+Si)量一定时,不同的冷速可产生不同的铸铁组织 。化学成分对石墨化过程有重要影响。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图2

就其对石墨化作用来说,可以将其分为二类:一类为促进石墨化元素;另一类为阻碍石墨化元素(促进白口化元素)。如图6-2所示。图中事实上同时表示了各种元素促进或阻碍石墨化的能力差别。碳和硅是灰铸铁中二个最主要的元素。碳是铸铁中产生石墨的基础。含碳量增加,容易形成较多的石墨自发晶核,并能增加碳原子的结合能力,因此碳能促进石墨化。硅也是强烈促进石墨化元素,硅能减低碳在液相及固相的溶解度,因而能促进石墨化过程的进行。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图3

三. 灰铸铁的焊接性

1.灰铸铁的成分特点是碳高、硫磷杂质高

2.焊接性不良主要有两个问题:一方面是焊接接头容易出现白口及淬硬组织;另一方面焊接接头易出现裂纹。

一、焊接接头的白口及淬硬组织

1、白口原因:灰铁焊接时,由于熔池体积小,存在时间短,加之铸铁内部的热传导作用,使得焊缝及近缝区冷速远大于铸铁在砂型中的冷速,故会产生大量的渗碳体,形成白口铸铁组织。

2、白口区域:主要是焊缝区、半熔化区和奥氏体区。

3、灰铸铁中常见的硫是强烈促进白口化的元素;磷对石墨化影响不大,但磷多了会生成脆硬的磷共晶,降低灰铸铁的力学性能.

焊接知识:铸铁焊接集锦的图4

现在以含碳为3%,含硅量为2.5%的常用灰铸铁为例,分析电弧焊(最常用的方法)焊后在焊接接头上组织变化的规律。

首先来分析当Si为2.5%的Fe-C-Si三元合金状态图(见图4-3)。对含碳量大于2%的铸铁来说,该图与Fe-C二元合金状态图之间最主要的区别,是前者共晶转变与共析转变是在某一温度区间内进行,而后者的共晶转变与共析转变是在某一定温度下进行。前者在共晶转变温度区间进行L→Y+G(稳态)或L→Y+C(介稳态)转变;在共析转变温度区间进行Y→α+G(稳态)或Y→α+C(介稳态)转变。其中L表示液相,Y表示奥氏体,G表示石墨,C表示渗碳体,α表示铁素体。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图5

由图4-4中可以看出,整个焊接接头可分为六个区域:

1.焊缝区 当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时,则在一般电弧焊情况下,由于焊缝冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度,焊缝主要为共晶渗碳体(硬度可达800HBW),二次渗碳体及珠光体所组成,即焊缝基本为自口铸铁组。

2. 半熔化区 此区较窄,处于液相线及固相线之间,其温度范围约为1150~1250℃。焊接时,此区处于半熔化状态,即液-固状态,其中一部分铸铁已变成液体,另一部分铸铁通过石墨片中碳的扩散作用,也已转变为被碳所饱和的奥氏体。

3.奥氏体区 该区于面相线与共析温度上限之间,加热温度范围约为820~1150℃,此区无液相出现。

4.重结晶区 该区很窄,其加热温度范围约为780~820℃。但是,由于电弧焊时该区加热速度很快,只有母材中的部分原始组织可转变为奥氏体。在随后冷却过程中,奥氏体转变为珠光体类型组织。冷却很快时,也可能出现一些马氏体。

二、焊接裂纹

(一)冷裂纹

1.焊缝中的冷裂纹

1)当焊缝为铸铁型时,较易出现这种裂纹。

2)当采用异质焊接材料焊接,使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时,配合采用合理的冷焊工艺,焊缝金属不易出现冷裂纹。

3)铸铁型焊缝发生裂纹的温度,经测定一般在400℃以下。裂纹发生时常伴随着可听见的脆性断裂的声音。

4)焊缝较长时或补焊刚度较大铸铁缺陷时,常发生这种裂纹。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图6


2.热影响区的冷裂纹

多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区(图4-7),另外,当铸铁件较薄时,其中微量铸造缺陷(气孔、夹渣等)就对减少焊件有效工作截面产生较大的影响。此种情况,冷裂纹可能发生在离熔合线稍远的热影响区。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图7

  采取工艺措施来降低焊接接头的应力及防止焊接接头出现渗碳体及马氏体,如采用预热焊,可防止上述冷裂纹的产生。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图8


(二)热裂纹

1、灰铸铁的焊接,异质焊缝时结晶裂纹敏感性较大:

当焊缝为铸铁型时,焊缝对热裂纹不敏感。但当采用低碳钢焊条与镍基铸铁焊条冷焊时,则焊缝较易出现属于热裂纹的结晶裂纹。

用低碳钢焊条焊接铸铁时,第一层焊缝容易发生热裂纹,这种热裂纹往往隐藏在焊缝下部,从焊缝表面不易察觉。

利用镍基铸铁焊条焊接铸铁时,其焊缝对热裂纹有较大的敏感性。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图9

2、防止:生产中主要是采取减小焊接应力,改变焊缝合金系统以及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。


焊接知识:铸铁焊接集锦的图10


四. 灰铸铁的焊接工艺

一、同质(铸铁型)焊缝的熔焊

(一)电弧热焊及半热焊

将焊件整体或有缺陷的局部位置预热到600-700℃ (暗红色),然后进行补焊,并且焊后进行缓冷的铸铁补焊工艺,人们称之为“热焊”。

预热温度范围为300-400℃称为“半热焊”。

1.热焊及半热焊焊条:均有两种类型,一种为铸铁芯石墨化铸铁焊条(Z248);另一种为钢芯石墨化铸铁焊条(Z208)。

“Z248”主要用于补焊厚大铸件的缺陷,多由使用单位自制 ;

“Z208”焊条采用低碳钢焊芯(H08),外涂强石墨化药皮,焊缝为铸铁型。一般专业焊条厂均可生产。

牌  号

焊缝金属主要化学成分组成类型

Z1××

碳钢或高钒钢

Z2××

铸铁(包括球墨铸铁)

Z3××

纯镍

Z4××

 镍铁

Z5××

镍铜

Z6××

铜铁

Z7××

待发展

2.热焊工艺 :

(1)预热 :

①结构复杂的铸件,宜采用整体预热;而结构简单的铸件,可采用局部预热 。

②整体预热的方法一般是将铸件整体用地炉或砖砌明炉加热,局部预热可采用气焊或煤气火焰加热。

(2)焊前清理

铸件缺陷处如有油污,一般可用氧乙炔火焰加热除净,然后根据缺陷的情况,可采用手砂轮、扁铲、风铲等工具进行加工(铲、磨)。制作坡口时应铲(磨)到无缺陷后再开坡口,开出的坡口应是底部圆滑、上口稍大,以便于操作和保证焊接质量。

(3)造型 :对于边角部位及穿透缺陷,焊前为防止熔化金属流失,保证原定的焊缝成形,还应在待焊部位造型,其形状尺寸如下图所示。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图11焊接知识:铸铁焊接集锦的图12

图5.5热焊补焊区造型示意图

a) 中间缺陷补焊   b) 边角缺陷补焊

      造型材料可用型砂加水玻璃或黄泥。内壁最好放置耐高温的石墨片(一般用石墨废电极制成),以防止造型材料受热熔化或下塌,并应在焊前进行烘干。   

(4)焊接   

焊接时,为保持预热温度,缩短高温工作时间,要求在最短的时间内焊完,故宜采用大电流、长弧、连续焊。

采用适当的长弧焊将有利于药皮的熔化以及石墨向焊缝中过渡。

电弧热焊适用于中厚(>10mm以上)铸件的大缺陷补焊。对于8mm以下的薄壁铸件补焊时,因容易烧穿,故不宜使用。

(5)焊后缓冷:常用保温材料(如石棉灰等)覆盖,最好随炉冷却。

3.半热焊工艺

为了降低预热温度,改善劳动条件,人们在实践中发现,适当提高焊缝的石墨化能力,采用300-400℃的整体或局部预热,用于刚度较小铸件的焊接,也能收到较好的效果。

在铸件补焊处应力较小时,往往采用这种半热焊工艺。

一般情况下可采用“Z208”或“Z248”铸铁焊条。半热焊工艺过程基本与热焊时相同,即大电流、长弧、连续焊,焊后保温缓冷。电弧半热焊只能用于补焊区刚度较小或铸件形状较简单的情况。

(二)气焊

很适于薄壁铸件的补焊。一般气焊主要适用于刚度小的薄壁件的缺陷补焊。

对刚度大的薄壁件缺陷补焊,为了减低焊接应力,防止裂纹出现,宜采用焊件整体预热的气焊热焊法进行。预热温度为600~700℃,焊后应采取缓冷措施。 

1.气焊焊接材料

焊丝中碳、硅含量应较热焊时稍高。一般气焊时(实际相当于局部预热),焊缝中w(C+Si)总量约为7%。

我国焊接铸铁所用气焊熔剂的统一牌号为“CJ201”

2.灰铸铁气焊工艺

1)气焊前要对铸件进行清理

2)应根据铸件厚度适当选用较大号码的焊炬及焊嘴,以提高火焰能率,增大加热速度。气焊火焰一般应选用中性焰或弱碳化焰,不能用氧化焰。

3)在焊接中应尽量保持水平位置。

4)铸件气焊焊后可自然冷却.

5)一般较小的铸件气焊时,凡是缺陷位于边角和刚度较小的地方,可用冷焊方法。

6)当缺陷位于铸件中央,接头刚度较大或铸件形状较复杂时,采用冷焊的效果往往不好,应采用预热温度为600-700℃的热焊法,或者是“加热减应区”法焊接。

加热减应区法:①是气焊铸铁的常用方法,这种方法又叫“对称加热焊”,用这种方法在焊接前,要在铸件上选定加热后可使接头应力减小的部位,该部位称为“减应区”,减应区一般是阻碍焊接区膨胀和收缩的部位。在焊接时,先将减应区加热到一定的温度(通常为600~700℃,最低也应在450℃以上)

②加热减应区焊接的关键是选取减应区。安装以下选择“加热减应区”范围:

a.减应区一般是阻碍焊接区膨胀和收缩的部位,加热后可使接头应力减小。

b.还应注意,该区的变形应对铸件其他部位无不良影响。

c.根据铸件的状态和需要,加热减应区可选择一处,也可选择两处或多处。

(三)焊缝为铸铁型的电弧冷焊

在冷焊条件下,解决出现白口问题的途径从二方面着手:一是进一步提高焊缝石墨化的能力;二是提高焊接热输入,如采用大直径焊条、大电流连续焊工艺,以减慢焊接接头的冷却速度。

1.电弧冷焊焊条

目前,同质焊缝冷焊焊条的牌号也是“Z208”和“Z248”,但具体配方与热焊焊条有些差别,其焊缝碳、硅总量为W(C+Si)=7.5%-l0%。

2.铸铁型焊缝电弧冷焊工艺要点

应采用大直径焊条,大电流、连续焊工艺。使用直流反接电源(也可使用交流电源),进行大电流、长弧、由中心向边缘连续焊接。在补焊刚度不大的中、大型缺陷时,可获得满意的结果。

该法在机床厂及铸造厂等中等厚度以上焊件的缺陷补焊上得到一定的推广应用。 

二、异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊

异质焊缝电弧冷焊是一种很有发展前途的焊接工艺方法。

(一)异质焊缝电弧冷焊材料

异质焊缝冷焊主要是通过调整焊缝化学成分的方法来改善接头的组织和性能。

非铸铁型焊缝按其焊缝金属的性质可分为钢基、铜基和镍基3种。

1.钢基焊缝电弧冷焊焊条

(1)强氧化型铸铁焊条:型号EZFe-1(牌号Z100)

工艺性能好:焊条的成本低,焊缝与母材能很好的熔合,并且熔渣流动性好,脱渣容易。但是,由于其焊缝加工性不好,只能用于铸件非加工面、焊缝不要求致密及受力不大处缺陷的焊补。

(2)碳钢焊条EZFe一2(Z122Fe)

是低碳钢焊芯铁粉型焊条,药皮为钛钙型。药皮中加入了一定量的低碳铁粉。具有焊条来源充足,价格便宜,焊接操作容易等特点,故在生产实际中得到了一定的应用。

(3)高钒铸铁焊条EZV(Z116、Z117)

采用低碳钢(H08)焊芯,并在药皮中加入了大量钒铁,故其焊缝为高钒钢组织。用高钒铸铁焊条焊接的焊缝具有较高的强度和塑性,且致密性好,不易出现气孔,抗裂能力强,故适用于焊补高强度灰铸铁和球墨铸铁。

(4)C02气体保护焊细丝H08Mn2Si

细丝C02气体保护焊焊补铸铁在汽车、拖拉机修配厂已有一些应用,但目前尚未广泛使用。

2.镍基焊缝电弧冷焊焊条

纯镍焊缝的加工性能最好。

我国目前所使用的三种镍基焊条,因合金含量不同,性能也有一定的差异。

(1)纯镍焊条EZNi(Z308)

有利于进行机械加工。纯镍焊缝的强度与灰铸铁接近,而且塑性很好,因此具有良好的抗冷裂性能。但镍属于贵金属,故在焊接中不宜大量使用。

(2)镍铁焊条EZNiFe(Z408)

适合于焊接强度要求高的铸铁。镍铁焊缝的线胀系数小,接头抗裂性能较好。 镍铁焊条的性能优于纯镍焊条,且价格在镍基焊条中最便宜,故在生产中应用较多。

(3)镍铜焊条EZNiCu(Z508)

也称为蒙乃尔焊条,是应用最早的一种铸铁焊条。镍铜焊条在镍基焊条中性能最差,成本也比镍铁焊条高,只能用于焊缝强度要求不高,但表面需要加工的铸铁件补焊。目前,这类焊条已逐渐被镍铁焊条所取代。   

焊接知识:铸铁焊接集锦的图13
焊接知识:铸铁焊接集锦的图14

在铸铁焊接中,镍基焊条多用于焊缝要求较高的小缺陷补焊,当补焊处面积较大时,主要用于坡口面打底,然后用其他价格便宜的焊条填充,以节约贵重的镍金属,降低生产成本。

3.铜基焊缝电弧冷焊焊条

目前铜基铸铁焊条中的铜铁比以80:20为宜。

整个焊接接头加工性不良,主要用于修理行业中非加工面铸铁件的补焊。铜钢焊条所焊焊缝颜色与母材差别较大,故某些要求颜色与母材一致的地方难于采用。

铜钢焊条有多种形式:

(1)铜芯铁粉焊条(Z607):药皮为低氢型;焊缝堆焊成分为w(Cu)为80%、w(Fe)为20%。

(2)铜芯铁皮焊条(Z616):焊缝堆焊成分为:w(Cu)为80%、w(Fe)为20%。

(3)奥氏体钢-铜焊条 :焊条中的W (Cu)应大于80%,以保证焊缝有较好的抗裂性能。 

铜钢焊条抗裂性能好,材料容易解决,因此,目前在铸铁焊接中尚有一定的应用。

(二)异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊工艺

要点可归纳为四句话:“准备工作要做好,焊接电流适当小,短段断续分散焊,焊后立即小锤敲”。

1.焊前准备 :

通常是指清除焊件缺陷处的油污等其他杂质,正确观察缺陷的情况(如裂纹的长度等)及将缺陷制成适当的坡口,以备焊接。

常用的铸件清理方法有两种,一种是采用砂轮、钢丝刷或扁铲等工具的机械清理法;另一种是采用三氯乙烯、苛性钠、汽油、丙酮等化学溶剂洗涤的化学方法。

2.冷焊工艺要点

(1)保证电弧稳定及焊透情况下均应采用合适的最小电流焊接。

(2)异质焊缝电弧冷焊时,应采用短段焊、断续分散焊及焊后锤击的冷焊工艺。

3.厚大件多层焊的焊补工艺特点

1)合理安排多层焊焊接顺序;

2)必要时采用栽丝法:栽丝法多用于承受较大工作应力的厚大焊件(如大型机器机座等)的裂纹焊补。

异质焊缝冷焊之“栽丝法”:

采用栽丝法(图4-17)就是人为地使该区应力的大部分由栽丝材料(低碳钢)来承担,从而防止剥离性裂纹的发生。

焊接时,先绕螺钉施焊,再焊螺钉之间。必要时,为了减少焊接金属量,减低收缩应力,还可以在焊缝中间放入窄的低碳钢板条,这样做的另一个好处是提高焊接效率及节省焊条。栽丝法多用于承受较大工作应力的厚大焊件(如大型机器机座等)的裂纹焊补。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图15

三、灰铸铁的钎焊

1、灰铸铁的钎焊的优点:钎焊时母材不熔化,故对避免铸铁焊接接头出现白口是非常有利的,使接头有优良的加工性。此外,钎焊温度较低,焊接接头应力较小,而接头上又无白口等组织,对发生裂纹的敏感性也较小,所以研究钎焊方法来补焊铸铁很早就被人们所注意。

2、国内外一般都采用氧乙炔焰钎焊铸铁。

3、过去一直多采用黄铜钎料,其成分为:W(Cu)53%-55%,其余为Zn。这种钎料我国有定型产品,型号为“HL103”。钎剂可用硼砂。黄铜钎焊铸铁在我国有一定的应用。

4、黄铜钎焊的缺点是:

①钎焊接头强度偏低,一般为117.6-147MPa。

②钎焊处呈金黄色,与母材颜色差异大。故黄铜钎焊在一些修配厂应用还是可以的,但应用于要求较高的新铸铁件缺陷的补焊上往往难于满足要求。

5、近年来,我国已经研制出新型的锰镍铜锌钎料及相应的钎剂(见表),用于铸铁的钎焊取得较好的效果。  

焊接知识:铸铁焊接集锦的图16

上述锰镍铜锌钎料与钎剂,主要用于加工面上小缺陷焊补。

  与电弧焊、气焊不同,钎焊前必须用机械方法将钎焊处露出金属光泽,否则钎焊不上,这可能影响在铸铁钎焊上的推广。

五. 球墨铸铁的焊接

一、球墨铸铁的焊接性

1)球墨铸铁的白口化倾向及淬硬倾向比灰铸铁大,

2)由于球墨铸铁的强度、塑性与韧性比灰铸铁高,故对焊接接头的力学性能要求也相应提高,常要求与各强度等级球墨铸铁母材相匹配。

目前,球墨铸铁焊接的最常见方法是气焊和电弧焊。

二、球墨铸铁的焊接工艺

(一)同质焊缝的熔焊工艺

1.气焊

1)气焊 焊丝采用型号为RZCQ型球墨铸铁焊丝(牌号HS402),熔剂采用CJ201。火焰采用还原焰,结构复杂的铸件或大铸件须采用热焊,预热温度600~700℃,焊后缓冷。

焊后铸件可进行两种热处理:正火:随炉升至900~920℃保温1~2h,出炉空冷。退火:随炉升至900~920℃保温1~2h,随炉冷至550℃,保温1h,出炉空冷。

2)应用: 气焊的不足之处是,补焊时间长,补焊效率较低。此外,有时对已加工件焊补,因变形问题而难于采用。该法主要应用于新铸件小缺陷的补焊。

2.电弧焊

用同质焊缝时,焊条可选用型号为EZCQ铁基球墨铸铁焊条,目前有两种牌号,一是铸铁芯强石墨化型,焊条直径为410mm,牌号为Z258;二是低碳钢芯强石墨化焊条,牌号为Z238,焊前应将焊件预热至500左右,焊后保温缓冷,经退火焊补处有可能进行切削加工(硬度200HBS)。

焊接时采用大电流、连续焊工艺,焊接电流可按焊条直径的36~60倍选取。采用异质焊缝时,焊条选用EZNiFe(Z408)和EZV(Z116、Z117)。焊接时应遵守冷焊焊接工艺,焊后能进行切削加工,但焊缝有一定的热裂倾向。

(二)异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊工艺

1、焊条:异质球墨铸铁冷焊主要应用镍铁焊条(EZNiFe-1)及高钒焊条(EZV)。

2、参数:在气温较低或焊接较厚大的加工铸件时,应适当预热,预热温度l00~200℃。焊接时,在保证焊缝熔合的前提下焊接电流应尽量小。

3、应用:镍基焊条所焊的焊接接头的加工性比高钒焊条好,主要用于加工面中、小缺陷的补焊;高钒焊条主要用于球墨铸铁焊件非加工面缺陷的补焊。

六. 蠕墨铸铁的焊接工艺

蠕墨铸铁除含有C、Si、Mn、S、P等元素外,还含有少量稀土蠕化剂,但其稀土含量比球墨铸铁低,故焊接接头形成白口的倾向比球墨铸铁的小、比灰铸铁大,力学性能高于灰铸铁而低于球墨铸铁,抗拉强度为300~500MPa,δ为1%~6%。


⑴气焊 焊丝牌号为HS403,熔剂采用CJ201,用中性焰焊接,焊件焊前预热650℃,焊后所得焊缝蠕化率达60%~70%,基本组织为铁素体加珠光体,无渗碳体出现,最高硬度为230HBS,焊接接头的抗拉强度为370MPa,δ为1.7%,基本与母材相匹配。


⑵同质焊缝的电弧冷焊 采用牌号为Z288钢芯蠕墨铸铁电弧冷焊焊条,焊芯材料H08A,外涂强石墨化药皮,并加入适量蠕墨化剂。在缺陷直径大于40mm、深度大于8mm的情况下,配合大电流、连续焊工艺,可使焊缝蠕化率达50%以上。焊缝基体组织为铁素体加珠光体,无渗碳体出现,焊接接头最高硬度为270HBS,有良好的加工性,焊接接头的抗拉强度为390MPa,伸长率为2.5%,能与母材相匹配。

⑶异质焊缝电弧冷焊 采用牌号为Z308的纯镍蠕墨铸铁电弧冷焊焊条,具有最好的加工性,焊接接头的抗拉强度可达298MPa,伸长率为6%,能与母材相匹配。

蠕墨铸铁焊条、焊丝目前尚未列入国家标准型号。

焊接知识:铸铁焊接集锦的图17

焊接知识:铸铁焊接集锦的图18

文章来源:钢铁裁缝之焊接

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