内页banner

联系我们

牙买加赌场

联系人:吴经理

手 机:13962372287

 座机:0512-52939201-8003

邮箱:wusheng@jscscxhj.cn

牙买加赌场

地 址:常熟市方浜工业园区虞丰路10号 

您的当前位置:主页 > 新闻中心 >

灰口铸铁的焊接

发布日期:2020-06-26 18:33 作者:牙买加赌场 点击:

  目录 内容摘要 ................................................. 1 一、绪论 ................................................. 3 1、灰口铸铁焊接的现状 ................................. 3 2、 研究的意义 ........................................ 3 3、产生白口和裂纹的原因 ............................... 3 (1) 产生白口的原因 ............................... 3 (2) 产生裂纹的原因 .............................. 3 4、预防产生白口和裂纹的措施 ........................... 4 二、灰口铸铁的焊接方法 ................................... 5 1、选择原则 ........................................... 5 2、焊接方法原理 ....................................... 5 三、实验过程 ............................................. 6 1、实验材料和焊前准备 ................................. 6 2、焊接方法 ........................................... 6 3、补焊工艺 ........................................... 6 4、讨论 ............................................... 7 5、实验结果 ........................................... 8 四、结论 ................................................. 8 五、致谢 ................................ 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 参看文献: .............................. 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 内容摘要 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。铸铁可 分为:①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%) ,碳主要以片状石墨形态存在, 断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃) ,凝固时收缩量小,抗压强度 和硬度接近碳素钢,减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白 口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收 缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸 铁的坯件和制作耐磨损的零部件。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石 墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。 用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球 化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较 好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口 铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近, 铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。⑥合金铸铁。 普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡 等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、 耐蚀、 耐低温或无磁等特性。 用于制造矿山、 化工机械和仪器、 仪表等的零部件。 下面主要介绍灰口铸铁。 灰口铸铁的碳以片状石墨的形式分布于铸铁基体中,断面呈暗灰色,故称灰 口铸铁。 由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织, 因此, 灰口铸铁的抗拉强度低, 缺乏塑性。灰口铸铁具有良好铸造性和切割性能,同时由于灰口铸铁中石墨以片 状存在,它具有良好的耐磨性,抗震性和切削加工性并具有较高的抗压强度,故 在汽车、拖拉机和机制行业中运用极为广泛。 灰口铸铁目前常以铸件的形式运用于生产,由于铸造工艺的特点,铸件往往 存在着各种不同程度的缺陷,在生产现场中也有许多因各种原因而损坏的铸件。 铸铁的焊接实际上就是对存有缺陷或者损坏的铸件进行补焊。 所以铸件补焊具有 很大的经济意义。 1 灰铸铁的典型石墨形态 a)片状石墨 b)蠕虫状石墨 c)团絮状石墨 d)球状石墨 普通灰口铸铁:石墨呈粗片状析出,如图 本文根据灰口铸铁的现状, 通过实验, 得出应该采用什么样的方法进行焊接。 2 一、绪论 1、灰口铸铁焊接的现状 灰口铸铁的应用领域非常广泛,因为它价钱比较低廉,下面介绍一下灰口 铸铁的应用领域: a、铸件毛坯的焊补 由于铸造的铸造的成品率较低,所以采用焊补方法修复铸 件毛坯既可保证完成生产,又可降低铸件成本。 b、铸铁零件的焊补 在使用过程中,由于某些原因使铸件零件损坏,进行焊接 修复不仅可以保证正常生产,还可以节约大量资金。 c、 零件的制造 将铸铁件和钢件或其他金属件焊接在一起, 制成异种金属零件, 可以满足某些特别需要并且降低成本。 研究的意义 2、 研究的意义 铸铁在铸造过程中经常产生气孔,渣孔,加砂,缩孔,裂缝,浇不足等缺陷。 而在使用过程中超负荷,机械事故以及自然损坏的原因,造成铸铁机件的损坏也 很多,对于这些有缺陷和损坏件,应根据铸铁的特点,采取相应的焊补工艺进行 焊补修复。 灰口铸铁的焊接性很差,特别是在焊条电弧焊时,如果选择焊条不当或者没 有采取一些特殊措施,则会在焊接过程中产生一系列缺陷,这些缺陷中危害最严 重的就是白口和裂纹。 所以本实验就是根据灰口铸铁的一系列问题来选择焊接方法 3、产生白口和裂纹的原因 (1) 产生白口的原因 由于母材近缝区在焊接时受到高温加热,当受热温度 860℃以上时,原来灰 口铸铁中的游离状态的石墨开始部分也熔于铁中,温度越高,熔于铁中的石墨也 越多。当冷却时,一般认为在 30-100℃/s 的急速冷却条件下,熔于铁中的碳来 不及以石墨形式析出,而呈渗碳体出现,即所谓白口。另外。在焊接熔池中的石 墨化元素碳, 硅等不足也是产生白口的主要原因。 一般在窄小的高温度熔合区内, 焊后很容易产生白口组织。白口组织硬而脆,使得焊缝在焊后难以机械加工,甚 至会导致开裂。 (2) 产生裂纹的原因 裂纹是焊接灰口铸铁的主要问题, 灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊 缝金属中,也可能在基本金属即母材上。母材的裂纹一般出现近缝区,可能是纵 向,横向或斜向的。由于灰口铸铁塑性极差,几乎不能发生任何塑性变形,而且 3 强度又低,所以在焊接应力及铸件本身应力(组织应力)的共同作用下,当局部 应力大于强度极限时,就产生裂纹。严重时,会使焊缝金属和母材分离,即焊缝 从基本金属上脱离下来,即所谓剥离。如果焊缝强度较高而母材强度较低,或结 合处产生白口时, 由于白口铸铁收缩率 (1.6%-2.%) 比灰口铸铁收缩率 (0.9% -1.8%)大,且塑性也差,故均产生剥离。焊缝金属内的裂纹,一般常见的是横 向裂缝, 有时也有纵向及斜向裂纹, 在焊缝断口处没有高温氧化时常见的蓝颜色。 裂纹生成时常发出清脆的金属开裂声。 通常裂纹发生在热态焊缝金属的暗红色消 失后,即 600℃以下,直到焊缝与焊件整体温度均匀化之前。最容易发生裂纹的 温度在 400℃以下,通常这种在热应力和组织应力的共同作用下发生的裂纹称为 热应力裂纹。 合金灰口铸铁裂纹 4、预防产生白口和裂纹的措施 (1) 预防白口的措施 a、改变化学成分,增加焊缝中石墨化元素的含量,如在焊条或焊丝中加入大量 的碳、硅元素,使焊缝形成灰口组织。此外还可以采用非铸铁焊接材料(镍基, 铜基、高钒钢)来避免焊缝金属产生白口或其他脆硬组织的可能性。 b、减慢冷却速度,延长熔合区处于红热状态的时间,以便石墨充分的析出。例 如采用铸铁热焊法和气焊焊补法,将汗布区局部预热至 600-700℃左右,使焊件 焊补区的冷却速度减慢,防止焊缝及熔合区产生白口组织。 c、采用钎焊焊接法,因钎焊焊接过程中焊件不熔化,也可使熔合区产生白口组 织。 (2)预防裂纹的措施:主要是从减少或消除焊接应力着手,常采用的措施方法 有: a、热焊法:焊前将铸件预热至 600-700℃,焊接过程中焊接温度不能降至 400℃ 以下,这样可以减少整个工件上温度分布不均匀所引起的焊接应力。焊后在立即 加热至 700℃左右,进行消除应力的热处理。 b、加热减应区法:使焊补区能够自由的进行热胀冷缩。 c、使焊缝成为缩性较好的金属组织,例如采用铜钢、镍钢,镍,镍铁、高钒钢 及碳钢等焊接材料。 d、采用小电流连续焊、分散焊、在尽量窄的缩口中多层焊等办法来防止焊补区 4 局部的热输入,以减小与整体间的温度差别及由此引起的热应力。 e、冷焊时基本金属熔化越多,熔合区白口层越厚,焊缝也就越易剥离。所以焊 底层最好用细直径焊条,小电流焊接。 f、通过锤击焊缝消除应力,防止裂纹。 5、研究方法 本实验通过实验的方法,通过采用不同的焊接方法,来验证采用什么样的 焊接方法最适宜。 二、灰口铸铁的焊接方法 灰口铸铁的焊接一般可以分为热焊,冷焊,气焊,手工电弧焊,钎焊等。 1、选择原则 (1) 根据不同的切削加工性、颜色、强度、致密性等,选择不同的焊接方法。 (2) 针对不同焊件的体积、形状、厚度、成分、缺陷的情况及使用的工况条 件等,选择不同的焊接方法。 2、焊接方法原理 焊接方法原理 (1)热焊法:在焊接前将焊件全部或局部加热到 600-700℃,并在焊接过程中 保持一定温度,焊后在炉中缓冷的焊接方法。用热焊法时,焊件冷却缓慢,温度 分布均匀,有利于消除白口组织,减少应力,防止产生裂纹。但热焊法成本高, 工艺复杂,生产周期长,焊接时劳动条件差,因此应尽量少用。 (2)冷焊法. 电弧焊冷焊法就是焊件在焊前不预热,焊接过程中也不辅助加热, 因此可以加速焊补生产率,降低成本,改善劳动条件,减少焊件因预热时受热不均 匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化.目前冷焊法正在推广,并迅速发展.但是 冷焊法在焊接后因焊缝及热影响区的冷却速度很大,极易形成白口组织.此外因 焊件受热不均匀,常形成极大的内应力,会造成裂纹,在冷焊时应注意以下几点: a、 焊前应彻底清理油污,裂纹两端要打上裂孔,加工的坡口形状要保证便于焊补 及减少焊件的熔化量。 b、 采用钢芯或铸铁芯的以外的焊条,小直径焊条应尽量用小的焊接电流,以减少 内应力和热影响区的宽度。 c、 采用短焊道焊接法.一般每次焊 10-40mm,待其充分冷却后再焊。 d、 采用分段倒退焊.这样可以降低拉应力,对防裂有好处。 e、每项焊一短焊道后,用圆头锤沿焊逢向外锤击。 冷焊焊条按焊后焊缝的可加工性分为两大类:一类用于焊后不需要机械加工的铸 件,如钢芯铸铁焊条(EZCQ),只适用小型薄壁铸件刚度不大部位的缺陷焊补;另 一类用于焊后需要机械加工的铸件,如纯镍焊条(EZNi-1)镍铁铸铁焊条 ( EZNiFe-1)镍铜铸铁焊条(ENiCu-1)等。 5 (3)气焊:火焰温度比电弧温度低得多,因而焊件的加热和冷却比 较缓慢,这对防止灰口铸铁在焊接时产生的白口组织和裂纹都很有利。所以用气 焊焊补的铸件质量一般比较好,因气焊成为补焊铸铁的常用方法。但气焊与焊条 电弧焊相比,焊工的劳动强度高,焊件变形较大,焊补大型铸件时难以焊透。但 由于气焊铸件的质量较好,易切削加工,使许多工厂中的中小型灰口铸件,还是 较多用气焊焊补。 a、手弧焊热焊法对于要求质量高,切削加工性能好的铸件最合适。选用铸铁型 大直径焊条铸 208、铸 248,采用大电流连续焊补大型铸件,生产率高,但人工 劳动条件差。 b、手弧焊冷焊法适合于机加工的表面及不利于预热的大型铸件。由于它的优点 甚多,所以也是发展方向,采用非铸铁型焊条焊接。 手工电工 三、实验过程 1、实验材料和焊前准备 某一产品的缸体,材料为 HT20-40 灰口铸铁,厚度为 18 mm。裂纹程度:且 横、纵向交错,有穿透和未穿透的。 (1) 钻止裂孔: 在距离裂纹末端 2~3 mm 处钻一个直径为 6~8 mm 的止裂孔。 对穿透性裂纹,止裂孔要打透;对非穿透性裂纹,止裂孔要比裂纹深 2~3 mm。 (2) 开坡口:采用机械方法,在裂纹开裂部位刨出坡口。对穿透性裂纹,开 坡口时要排除裂纹,坡口底部呈园弧状,坡口尺寸见图 1 所示。 图 1 焊缝坡口形式 (3) 焊前清理:将坡口周围的油污,铁锈等脏物清除干净,直到露出光泽为 止。 2、焊接方法 本实验采用多种焊接方法来补焊中强度 ht20-40 灰口铸铁。 3、补焊工艺 (1) 将工件倾斜放置,使焊缝处于上坡焊或半立焊,以减小熔合比。 6 (2) 焊前将坡口周围预热,温度为 200~250 ℃,以缩小焊缝与工件的温 差。 (3) 焊条选用铸 308,直径 D3.2 mm 和 4 mm。焊前应将焊条经 150 ℃左右 烘焙 2 h。 (4) 第 1、2、3 层焊道施焊时选用 D3.2 mm 焊条,电流为 90~100 A。后 两层焊道,选用 D4 mm 焊条,电流 130~160A。采用直流正接。 (5) 每层焊后清熔渣。 (6) 焊后, 在焊接区周围 200 mm 范围内, 加热到 300~350 ℃, 保温 30 min, 用石棉粉复盖使之缓冷。 (7) 焊接注意事项为:①在坡口两侧为减小熔深,可采取快速不摆动焊。 而焊缝中间可稍作摆动,但摆动幅度要小。②补焊工件较厚时,坡口截面较大, 采用多层多道焊。焊缝截面较大,产生的收缩应力很强,容易形成焊缝剥离。故 采用合理的焊接顺序(1、2、3……)如图 2 所示。③采用短段焊、断续焊、分散 焊、逐步退焊法。短段焊,即每段长约 10~40 mm。断续焊,即焊一段后停留片 刻,待工件冷到 50~60 ℃时再焊下一道焊缝,以防止热量集中。分散焊,在一 个部位焊一段后再到另一部位焊接,以减少温差,降低应力。逐步退焊法,它与 连续焊相比, 可使焊缝的拉应力峰值有很大减低, 故有利于防止焊缝裂纹的产生。 ④锤击焊缝。锤击焊缝时温度应在 400 ℃以上进行,用小圆头锤击焊缝,使焊 缝金属延展,松驰焊补区的应力。焊接第一层和最后一层不要锤击。 焊接顺序 4、讨论 (1) 选用纯镍的铸 308 焊条。有较好的抗裂性和切削加工性。镍是扩大奥氏 体区的元素,当铁镍合金中镍量大于 30%时,合金凝固后一直到室温都保持硬度 较低、塑性较好的奥氏体组织,不发生相变。它也是非碳化物形成元素,不会与 碳形成高硬度的碳化物。而且以镍为主要成分的奥氏体,能溶解较多的碳。纯镍 在 1300 ℃时可溶解 2%的碳。 温度下降后, 少量碳由于过饱和而析出细小的石墨, 故焊缝有一定的塑性和强度,且硬度较低。 镍又促使石墨化形成元素。液态时镍的扩散能力较强,可扩散到半熔化区, 对减弱半熔化区的白口宽度起到作用。所以采用纯镍焊条焊接,白口区宽度最小 (根据有关资料介绍可减少至 0.05 mm)呈断续分布,机加工性能和抗裂性能均较 好。 (2) 控制熔合比。 将工件倾斜成上坡焊和坡口底部开成圆弧形都是为了减小 7 熔合比。 减小熔合比,可减小母材中的碳、硫等有害元素进入焊缝。硫是促进形成热 裂纹的有害元素。如果碳含量多,可使马氏体量也相对增多,冷裂敏感性增大。 所以减小熔合比,有利于提高焊缝质量。 (3) 选用小直径焊条,小电流、快速焊。小规范焊接,其优越性有 3 条。 第一, 可使熔池小, 熔深浅, 减少母材中碳和硫等有害元素进入焊缝。 第二, 焊接规范小,其线能量也小,降低了焊接应力,使焊接区出现裂纹的倾向减小。 第三,可缩小热影响区宽度;其中包括最易形成白口的半熔化区宽度,使白口层 变薄,提高接头性能。 (4) 合理锤击焊缝,是减少焊接应力的有效措施。锤击焊缝使焊缝金属延展, 松驰焊接应力。但需注意:第一层因焊肉较薄不宜锤击。最后一层也不要锤击, 以防止冷作硬化。其他各层均要锤击,锤击时温度在 400 ℃以上进行,效果较 好。 (5) 调整焊接热输入。采用短段焊、分散焊、断续焊、多层多道焊,其目的 是为防止局部金属过热,避免因热应力而诱发裂纹的产生。 多层多道焊时,采用合理的焊接顺序。其原因之一,也是为了分散热量。关 键是在坡口两侧与母材交界的那一层焊道上。要严格控制电流,运条要快,必须 使焊缝与母材熔合良好。中间的焊道,因为使用纯镍焊条,其焊缝金属的塑性会 较好。采取了合理的焊接顺序,并配合锤击焊缝,这样就能有效地防止半熔化区 的“焊缝剥离” 。 (6) 焊前预热,焊后热处理及缓冷措施,能使工件与焊缝的温差缩小,减慢 冷却速度,防止热影响区产生淬硬组织,并可有效地防止裂纹的产生。 5、实验结果 通过对 HT20-40 灰口铸铁的补焊,结果证明:选用气焊方法比较合适。只有 采用小规范焊接,减小熔合比,合理锤击焊缝,调整焊接热的输入,可避免因热 应力诱发裂纹的产生。 正确的焊前预热, 焊后热处理, 可避免接头产生淬硬组织, 并有效防止裂纹的产生。 四、结论 焊件的性能不同,所采用的焊接方法也不相同,例如一些要求质量高,切削 加工性能好的铸件可以采取热焊法。 8

牙买加赌场