四、铸铁的补焊
铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段,在实际生产中具有很大的经济意义。
(一)铸铁的焊接性
铸铁的含碳量高,脆性大,焊接性很差,在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。
白口组织是由于在铸铁补焊时,碳、硅等促进石墨化元素大量烧损,且补焊区冷速快,在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆,切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料,或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出,或采用钎焊,可避免出现白口组织,。
裂纹通常发生在焊缝和热影响区,产生的原因是铸铁的抗拉强度低,塑性很差(400℃以下基本无塑性),而焊接应力较大,且接头存在白口组织时,由于白口组织的收缩率更大,裂纹倾向更加严重,甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有:采用纯镍或铜镍焊条、焊丝,以增加焊缝金属的塑性;加热减应区以减小焊缝上的拉应力;采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。
(二)铸铁补焊方法及工艺
铸铁补焊采用的焊接方法参见表3-9。补焊方法主要根据对焊后的要求(如焊缝的强度、颜色、致密性,焊后是否进行机加工等)、铸件的结构情况(大小、壁厚、复杂程度、刚度等)及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。
表3-9 铸铁的补焊方法
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补焊方法 |
焊接材料的选用 |
焊缝特点 |
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手工电弧焊 |
热焊及半热焊 |
Z208、Z248 |
强度、硬度、颜色与母材相同或相近,可加工 |
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冷 焊 |
Z100、Z116、Z308、Z408、Z607、J507、J427、J422 |
强度、硬度、颜色与母材不同,加工性较差 |
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气焊 |
热 焊 |
铸铁焊丝 |
强度、硬度、颜色与母材相同,可加工 |
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加热减应区法 |
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钎焊 |
黄铜焊丝 |
强度、硬度、颜色与母材不同,可加工 |
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CO2气体保护焊 |
H08Mn2Si |
强度、硬度、颜色与母材不同,不易加工 |
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电 渣 焊 |
铸铁屑 |
强度、硬度、颜色与母材相同,可加工,适用于大尺寸缺陷的补焊 |
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手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表3-10。补焊要求不高时,也可采用J422等普通低碳钢焊条。
表3-10常用铸铁焊条
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类 别 |
牌号 |
焊芯组成 |
药皮类型 |
焊缝金属 |
用 途 |
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钢芯铸铁焊条 |
Z100 |
碳钢 |
氧化型 |
碳钢 |
一般灰铸铁件的非加工面 |
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Z116 |
碳钢(高钒药皮) |
低氢型 |
高钒钢 |
强度较高的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 |
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Z208 |
碳钢 |
石墨型 |
铸铁 |
一般灰铸铁件(刚度较大时,预热至400℃) |
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铸铁芯铸铁焊条 |
Z248 |
铸铁 |
石墨型 |
铸铁 |
灰铸铁件 |
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镍基铸铁焊条 |
Z308 Z408 Z508 |
纯镍 镍铁合金 镍铜合金 |
石墨型 石墨型 石墨型 |
镍 镍铁合金 镍铜合金 |
重要灰铸铁件的加工面 球墨铸铁、重要灰铸铁件的加工面 强度要求不高的灰铸铁件的加工面 |
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铜基铸铁焊条 |
Z607 Z612 |
紫铜 钢芯铜皮/铜包钢芯 |
低氢型 钛钙型 |
铜铁混合 铜铁混合 |
一般灰铸铁件的非加工面 一般灰铸铁件的非加工面 |
手工电弧焊补焊的方法有:
(1)热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度(400℃以上),采用同质焊条,选择大电流连续补焊,焊后缓冷。其特点是焊接质量好,生产率低,成本高,劳动条件差。
(2)冷焊 采用非铸铁型焊条,焊前不预热,焊接时采用小电流、分散焊,减小焊件应力。焊缝的强度、颜色与母材不同,加工性能较差,但焊后变形小,劳动条件好,成本低。
