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铸铁零件的常用焊接方法

发布日期:2020-04-15 20:19 作者:bbin宝盈 点击:

  铸铁零件的常用焊接方法_机械/仪表_工程科技_专业资料。铸铁零件的常用焊接方法 由于铸铁的一些优点,在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价 格昂贵的基础零件,如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中,经 常会出现裂纹

  铸铁零件的常用焊接方法 由于铸铁的一些优点,在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价 格昂贵的基础零件,如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中,经 常会出现裂纹、气孔、损坏等情况。据统计,汽车在正常使用情况下,这类零件达到磨损极 限时,其尺寸变化只有 0.08%~0.40%,质量损失只有 0.1%~1.8%,此时将零件报废,无 疑是非常浪费的。因此,研究和利用先进的修理经验,合理地修复铸铁零件是十分必要地。 焊接就是一种非常有效地修复铸铁零件的方法。 铸铁含炭量高、杂质多,并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性, 焊补后容易 出现白口组织和产生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量,可采取以下方法。 1.热焊法 . 焊前将工件整体或局部预热到 600~700℃ , 补焊过程中不低于 400℃, 焊后缓慢冷却至室 温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差,从而减小应力,同时还可以改善铸件的塑性, 防止出现白口组织和裂纹。 常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝,如 HS401 或 HS402,配用 焊剂 CJ201,以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁 芯铸铁焊条 Z248 或钢芯铸铁焊条 Z208,此法主要用于补焊厚度较大(大于 10mm ) 的铸铁 零件。 热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉(油炉或地炉)等,焊接工艺如下: 1)焊前准备和预热:清除缺陷周围的油污和氧化皮,露出基体的金属光泽:开坡口,一 般坡口深度为焊件壁厚的 2/3,角度为 70°~120°; 将焊件放入炉中缓慢加热至 600~700℃ (不可超过 700℃)。 2)施焊:采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧),待基体金属熔透后, 再熔入焊条金属;发现熔池中出现白亮点时,停止填入焊条金属,加入适量焊剂,用焊条将 杂物剔除后再继续施焊;为得到平整的焊缝, 焊接后的焊缝应稍高出铸铁件表面, 并将溢 在焊缝外的熔渣重新熔化, 待降温到半熔化状态时,用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。 3)焊后冷却:一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需 48h 以上),也可用石棉布(板)或炭灰覆 盖,使焊缝形成均匀的组织, 同时防止产生裂纹。 2.冷焊法 . 此方法是焊前不对工件进行预热, 或预热温度不超过 300℃。 常用焊条电弧焊进行铸铁冷 焊。根据铸铁工件的要求,可选用不同的铸铁焊条,如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用 Z100 焊条,补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用 Zll6 或 Z117 焊条。 冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备,焊接工艺如下: 1)焊前准备:清除焊修表面的油污及杂质,使其露出基体的金属光泽:如果存在裂纹, 应在裂纹两端各钻一个止裂孔, 以免施焊时裂纹延伸;沿裂纹开出坡口,其型式和大小由 焊修部位的厚度和工艺要求而定。如果是大型铸件,还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉, 使接头得到加强。 螺钉直径一般不超过 16mm(如果壁厚小于 15mm,则螺钉直径应小于或等 于 6mm ),螺钉的数量可按断面面积计算, 即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积 的 25% , 且这些螺钉应均匀分布在裂纹两边。 2)焊修规范的选择: 焊条直径由焊修部位的厚度确定, 一般应尽量选用小直径的焊条, 以 减少输入焊件的热量:在保证焊条金属与基体熔合的情况下,焊修电流也应尽量选用小的, 以免焊件温度过高产生应力; 电弧长度一般是焊条直径的 0.5~1.1 倍, 以保证燃烧稳 定:如果采用直流电源,则一般选焊件为负极,以免焊件受热,温度过高。 3)操作工艺要求:一般应遵循“先内后外(先孔内,后机体外侧,再后机体上平面)、短段、 断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后,用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉,检查确实不 存在气孔、裂纹后再焊第二层;每层先从坡口两侧焊起,后焊中间)、小电流、锤击焊缝” 的原则。 ① 将整条焊缝分成若干小段,不可连续施焊,每段长度视焊件厚度而定,一般在 10~ 50mm:每段焊完后,应冷却至室温再焊下一段:每个小焊波不要横跨到坡口两侧,这样有 利于未焊部分自由收缩,并避免电弧在坡口两侧停留太久。 ② 焊后金属温度在 800℃左右时, 应锤击焊缝, 使其表面呈麻点状,以松弛焊接应力, 清除裂纹和气孔:温度低于 300℃ 时不能再锤击,以免产生冷脆裂纹。 ③ 施焊中以直线划小圈式运条手法为佳,焊缝应与母材呈圆滑过渡,以利于焊缝应力走 向。 3.加热减应焊法 . 此方法是不事先加热焊件,而在施焊前和施焊中加热焊件的“加热减应区”, 使其不阻碍 焊缝的收缩,从而减少内应力, 避免产生裂纹。加热减应区可选取一处或多处,其选取原 则为: 1)应是阻碍焊缝膨胀的部位。当该部位加热冷却时, 使焊缝有获得自由热膨胀和冷收缩 的可能。 2)应是与其它部位联系不多且强度较大的部位。 3)自身的变形对其它部位应无很大影响,不至于因它的变形而损坏其它部位。 在选择焊接方法时应注意以下原则: ① 针对不同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法。焊条电弧焊热焊法对于 要求质量高、 切削加工性好的铸件最适合, 焊条电弧焊冷焊法则适宜于机加工的表面及不便 于预热的大型铸件。 ② 针对不同的焊件体积、形状、厚度及使用条件等选择不同的焊接方法。对于中小型薄 壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可,对于较大的零件应采用气焊热焊法。 铸铁件的焊修方法,就手工电弧而言,主要有热焊法、半热 焊和冷焊法。冷焊法即铸铁件的整体温度不高于 200℃时进 行的焊修的方法。 通用焊修裂缝件的焊修工艺如下: ①找出裂纹在裂纹末端的前方 3~5mm 处钻止裂孔,根据壁厚取φ3~10mm。 ②开坡口以机械方法开坡口质量容易保证。开坡口以不影响准确合拢为原则,既 要除尽裂纹又要确保强度。一般应考虑零件的精度、壁厚、承载、破裂程度等选 择开坡口方式。 ③施焊一般选用镍基铸铁焊条,焊条直径越细越好,宜采用直流反接冷焊。焊缝 较长时,宜用退步分散成短段施焊。 ④焊后处理焊后注意保温缓冷,以免冷却速度过快形成白口现象。措施是:小工 件可用热砂或保温灰覆盖掩埋,大工件则可用石棉布覆盖,若及时放入回火炉更 好。 各种铸铁焊补方法的施焊工艺要点: (1)手工电弧冷焊 ①较小的焊接电流和较快的焊接速度,不作横向摆动(窄焊道)。 ②短焊道(10~50mm)断续焊,层间冷却后再继续焊。 ③焊后及时充分捶击焊缝金属。 ④一般不预热(或 200℃以下)。 (2)手工电弧焊热焊 ①预热 500~550℃并保持工件温度在焊接过程中不低于 400℃。 ②焊后 600~650℃保温退火。 ③较大的焊接电流连续焊,溶池温度过高时稍停顿。 另外还应采用加热减应区方法: 即在焊件上选择适当的区域进行 加热,使焊接区域有自由热胀冷缩的可能,以减小焊接应力,然 后及时施焊。减应区加热一般不超过 750℃。 为什么用普通焊条难以焊接铸铁?大多数工程师认为铸铁是极难焊接的金属。 一般来说,铸铁是含 2.5~4.5%、0.5~3.0%硅以及少量的硫、锰和磷的脆而多孔的铁碳 合金。 当熔融的铸铁被注入铸模并缓慢冷却时,碳以片状石墨的形式均匀地分布于整个铸件 中,铸成的铸件是可以进行机械加工的,含有的石墨使铸铁件具有润滑性。正是铸铁中不同 寻常的碳含量决定了铸铁主要的特性,并造成铸铁难以焊接。 铸铁是用途广泛的金属。它被铸成现代工业和商业装备的每一种主要设备的重要零部 件, 它在熔融状态下极好的流动性使它成为铸造和制造许多不同种类铸件 (包括结构最复杂 的铸件)的理想的金属。 但是, 铸铁由于其物理性能和化学性能特殊, 以前一直是最难进行电弧焊的金属之一。 下面是我们在实际中接触到的一款焊条, 可以解决铸铁焊接所面对的 4 大问题。 我们用的是 升级产品万能 777,但现在只有万能 770 的说明,先跟大家分享下。 问题 1 在焊接过程中,铸铁和焊缝在加热时膨胀和在冷却时收缩产生了多向应力。由于铸铁 是脆性的,这些应力趋向大于铸铁的抗拉强度,铸铁和焊缝产生裂纹,这种破裂通常是在焊 完后马上发生的。在其他情况下,这些应力“被锁在里面”,在以后的某一天,这些应力自 己释放出来,就造成焊缝破裂。 “万能 770”熔敷金属的高延展性以及均衡的屈服强度与抗拉强度比抵消了焊接金属 在冷却的收缩因素, 于是, 焊接金属与基体金属之间的结合在发生收缩时所受的影响就相对 地比较小。 问题 2 普通铸铁焊条在其焊接电弧温度所传递的强烈又不均衡的热量,结合着焊接金属的四 散流动,造成许多的碳或片状石墨熔入铁中,之后,空气的冷却以及热量耗散于周围的基体 金属,使这些碳颗粒结晶,从而形成很硬的、不能进行机械加工的称为马氏体的组织。 马氏体组织是由于不均匀的强烈的热传导,焊接金属分散流动,以及不规则熔敷金属 快速冷却所造成的结果。 “万能 770”具有独特的合金成分和药皮。这种结合可在小电流情况下形成可控制的、 流动性特别好且流动均匀的熔敷金属,这就提供了热传导均匀、温度最低、流动性特别好和 熔敷率高的因素——即为避免形成马氏体和获得完全可进行机械加工的过渡区所需要的全 部因素。 问题 3 铸铁的多孔性使它可吸收油脂,稀油和其它杂质。在焊接温度下,这些杂质变成气体, 逸出的气体造成焊接金属多孔,降低焊缝强度,更容易因应力而被破坏。 用化学——冶金法制造的“万能 770”解决了与铸铁电弧焊有关的主要问题之一。药 皮中的乳化剂和熔剂在焊接金属流动之前, 冲刷掉基体金属的杂质, 从而避免了杂质变成气 体造成气孔。 问题 4 铸铁焊接的大问题之一是实际上世界上的每一块铸铁都是不相同的。现在已有 300 种 以上的常用铸铁,但是,这些铸铁还以许多不同的类型存在,因为每一种铸铁在铸模中的凝 固情况随每个炉次的不同而异。 所有生产用的焊条的供应商都供应许多不同种类的铸铁焊条,他们承认他们的焊条是 生产焊接用的,通用性很小。这就是说,如果维修部门采用这些生产焊接用的焊条,则它们 必须储存许多种不同的焊条, 而且当他们需要焊接一件损坏了的铸铁件时, 还有一个确定采 用哪一种焊条的问题。 焊条供应商通常提供很多种焊条,包括: 焊接厚铸铁用的 焊接薄铸铁用的 焊接磷含量高的铸铁用的 焊接其本身及其焊缝都必须机械加工的铸铁用的 焊接脏的或变质铸铁用的 焊接要求高强度的焊接件用的 将铸铁与钢和各种其它材料焊接在一起用的 现在工业上采用许多种铸铁,包括: 许多种灰口铸铁 许多种改性铸铁 冷硬铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 各种其它的铸铁 在一般的生产焊接中,焊接只能用于一种,或者最多只用于几种的铸铁。某些焊条供 应商供应多达 8~10 种不同种类的铸铁焊条,但是他们推荐每一种焊条只用于一种铸铁。 这对于生产焊接的用途来说是不成问题的, 因为要焊接铸铁的生产厂从可获得的 6~10 种焊条中选择一种,就足以满足该厂由实验室确定的一种用途的需要。 在维修焊接的情况下,情况就完全不相同了。维修人员不知道要他去焊接的铸铁是什 么铸铁,在没有“万能 770”的情况下,他必须储存 8~9 种铸铁焊条,以后当他要修复损坏 的铸铁件时,他就遇到需要知道他面对的铸铁件的化学成分的问题。他必须决定选用这 9 种焊条中的哪一种。“万能 770”这种焊条解决了这一问题,因为用它可以焊接所有种类的 铸铁 铸铁的焊接就一直是大多数焊接师傅所头疼的一件事,更不用说是铸铁和钢之间的异种金属 铸铁的焊接就一直是大多数焊接师傅所头疼的一件事 更不用说是铸铁和钢之间的异种金属 的焊接了.很多人认为这两种金属之间无法焊接 有很多的师傅曾经焊接过,要么在铸铁一侧 很多人认为这两种金属之间无法焊接,有很多的师傅曾经焊接过 的焊接了 很多人认为这两种金属之间无法焊接 有很多的师傅曾经焊接过 要么在铸铁一侧 出现裂纹,要么就是焊接的强度不够 一摔就裂,因此他们放弃了 要么就是焊接的强度不够,一摔就裂 因此他们放弃了. 出现裂纹 要么就是焊接的强度不够 一摔就裂 因此他们放弃了 保护焊,不过只适用于一些小件 大件容易出现裂纹,要不就 不过只适用于一些小件,大件容易出现裂纹 铸铁和钢的焊接可以用 CO2 保护焊 不过只适用于一些小件 大件容易出现裂纹 要不就 是没有强度.我曾经去过给天津奥的斯电梯有限公司做配件的一个机械厂 我曾经去过给天津奥的斯电梯有限公司做配件的一个机械厂,他们的产品中有 是没有强度 我曾经去过给天津奥的斯电梯有限公司做配件的一个机械厂 他们的产品中有 铸铁和钢的焊接,用的就是这种方法 强度也能满足.但是也有失败的例子 用的就是这种方法,强度也能满足 但是也有失败的例子,我联系过的一个客 铸铁和钢的焊接 用的就是这种方法 强度也能满足 但是也有失败的例子 我联系过的一个客 需要这两种金属的焊接,他们用的也是 户,山东友邦铸造有限公司开发的一个新产品 需要这两种金属的焊接 他们用的也是 CO2 保 山东友邦铸造有限公司开发的一个新产品,需要这两种金属的焊接 护焊,结果焊接上没有强度 一摔就裂了,最后用 结果焊接上没有强度,一摔就裂了 铸铁焊条为其成功焊接. 护焊 结果焊接上没有强度 一摔就裂了 最后用 MAGNA777 铸铁焊条为其成功焊接 当然我说明一点,如果把 保护焊用在维修上,我是不赞同的 我是不赞同的,因为这种方法一旦焊接出 当然我说明一点 如果把 CO2 保护焊用在维修上 我是不赞同的 因为这种方法一旦焊接出 现裂纹,很可能是炸裂裂纹 这种情况下是无法在焊接维修的,多好的焊条也就不了那昂贵的 很可能是炸裂裂纹,这种情况下是无法在焊接维修的 现裂纹 很可能是炸裂裂纹 这种情况下是无法在焊接维修的 多好的焊条也就不了那昂贵的 设备,这样为图一时的便宜而造成的损失 对企业来说是巨大的. 这样为图一时的便宜而造成的损失,对企业来说是巨大的 设备 这样为图一时的便宜而造成的损失 对企业来说是巨大的 在有一种方法就是用铸铁焊条焊接,但是一般的铸铁焊条 但是一般的铸铁焊条,象 之类的是行不通的,想 在有一种方法就是用铸铁焊条焊接 但是一般的铸铁焊条 象 Z308 之类的是行不通的 想 必很多师傅都已经实验过了.如 等焊条,情况就不一样了 情况就不一样了. 必很多师傅都已经实验过了 如果改用 289 或 210 或 770 等焊条 情况就不一样了 焊接的工艺很简单,首先准备一台交流或直流电焊机 首先准备一台交流或直流电焊机,无论大件还是小件都无须预热或只 焊接的工艺很简单 首先准备一台交流或直流电焊机 无论大件还是小件都无须预热或只 要低温预热即可.焊接时电流调到 左右,采取小规范 焊接中不用敲击,焊接后也不用保 采取小规范,焊接中不用敲击 要低温预热即可 焊接时电流调到 100A 左右 采取小规范 焊接中不用敲击 焊接后也不用保 只要待焊渣稍微冷却后将其清除即可.得到的焊缝是可以进行机械加工的 温 ,只要待焊渣稍微冷却后将其清除即可 得到的焊缝是可以进行机械加工的 抗拉强度 只要待焊渣稍微冷却后将其清除即可 得到的焊缝是可以进行机械加工的,抗拉强度 34.5kg/mm2. 铸铁比钢材的焊接性较差。 铸铁在焊接时只要冷却速度稍快就会产生脆硬的白口组织, 它的 硬度很高, 很难进行机械加工。 另外, 片状石墨把金属组织分割开来, 使得铸铁的塑性银差, 伸长率几乎等于零,在焊接应力作用下,易产生裂纹。铸铁的熔化和凝固过程,没有经过半 流体状态,因此在凝固时气体往往来不及析出而生成气孔。这一性质使得铸铁只宜平焊。 目前生产中铸铁的焊接常采用下列方法: (1)热焊。把焊件预热到 600-700℃再进行焊接。焊后埋入热灰中或砂中缓冷,防止产生 白口组织。 (2)冷焊。 在焊接之前焊件不预热或预热温度低于 300 - 350℃的铸铁冷焊。 可采用各种不 * 同的焊条电弧焊进行冷焊。 (3)钎焊。采用以黄铜为钎料的钎焊,母材不熔化,可避免产生白口组织。 埋弧焊焊接工艺 分类:埋弧焊 1、焊前准备 埋弧焊在焊接前必须做好准备工作,包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件 的装配以及焊丝表面的清理、焊剂的烘干等。 ①坡口加工 坡口加工要求按 GB 986—1988 执行,以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣,并减少填 充金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机械化气割机、碳弧气刨等。 ②待焊部位的清理 焊件清理主要是去除锈蚀、油污及水分,防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方法或手 工清除,必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各 20mm 区域内及待焊部 位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。 ③焊件的装配 装配焊件时要保证间隙均匀,高低平整,错边量小,定位焊缝长度一般大于 30mm,并 且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。 对直缝焊件的装配,在焊缝两端要加装引弧板和引出板,待焊后再割掉,其目的是使焊 接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面,而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。 ④焊接材料的清理 埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、 组织和性能影响极大。 因此焊接前必须清除 焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮,使用前必须按规定的温度烘干 待用。 2、埋弧焊的工艺参数 埋弧焊的焊接参数主要有:焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度等。 ①焊接电流 当其他参数不变时,焊接电流对焊缝形状和尺寸的影响如图所示。 一般焊接条件下,焊缝熔深与焊接电流成正比。 随着焊接电流的增加,熔深和焊缝余高都有显著增加,而焊缝的宽度变化不大。同时, 焊丝的熔化量也相应增加,这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小,熔深和余高都减 小。 ②电弧电压 电弧电压的增加,焊接宽度明显增加,而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太 大时,不仅使熔深变小,产生未焊透,而且会导致焊缝成形差、脱渣困难,甚至产生咬边等 时间:2012-2-20 23:45:00 缺陷。所以在增加电弧电压的同时,还应适当增加焊接电流。 ③焊接速度 当其他焊接参数不变而焊接速度增加时, 焊接热输入量相应减小, 从而使焊缝的熔深也 减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量, 即为了提高生产率而提高焊接速度的同时,应相应提高焊接电流和电弧电压。 ④焊丝直径与伸出长度 当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时,弧柱直径随之增加,即电流密度减小,会造成 焊缝宽度增加,熔深减小。反之,则熔深增加及焊缝宽度减小。 当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时, 电阻也随之增大, 伸出部分焊丝所受到的预热 作用增加, 焊丝熔化速度加快, 结果使熔深变浅, 焊缝余高增加, 因此须控制焊丝伸出长度, 不宜过长。 ⑤焊丝倾角 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。 倾角的方向和大小不同, 电弧对熔池的力和热作用也 不同,从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时,由于电弧指向焊接方向,使熔池前面的 焊件受到了预热作用,电弧对熔池的液态金属排出作用减弱,而导致焊缝宽而熔深变浅。反 之,焊缝宽度较小而熔深较大,但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边,并且使焊缝成形变差。 ⑥其他 a.坡口形状 b.根部间隙 c.焊件厚度和焊件散热条件。

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