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焊工知识14:铸铁焊接

发布日期:2020-11-02 19:47 作者:牙买加赌场 点击:

  铸铁按碳的存在状态和形式不同,主要可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。

  白口铸铁中的碳几乎全部以渗碳体(Fe³C)形式存在,断口呈白亮色,性质硬而脆,无法进行机械加工。它主要用于制造一些耐磨件,很少进行焊接。

  灰铸铁中的碳是以片状石墨的形式分布于金属基体中(基体可为铁素体、珠光体或铁素体+珠光体)断口呈暗灰色。

  灰铸铁具有成本低、铸造性能好、容易切削加工、吸振、耐磨等优点,因此应用最广泛,常用来制造机床床身、机架、减速箱、气缸体等。

  球墨铸铁是指碳以球状石墨存在的铸铁。它是通过将灰铸铁原材料熔化后,加入球化剂进行球化处理后得到的。由于球状石墨对金属基体的损坏,有效承载面积的减小以及引起应力集中等危害作用均比片状石墨的灰铸铁小得多,因此球墨铸铁具有比灰铸铁高的强度、塑性和韧性,并保持灰铸铁的耐磨性。

  灰铸铁焊接时容易产生的问题有焊接接头容易产生白口铸铁组织和焊接接头容易产生裂纹。

  灰铸铁在补焊时,由于石墨化元素的不足和冷却速度过快,焊缝和半熔化区容易产生Fe³C而生成白口铸铁组织。

  1)降低冷却速度。可采用气焊对焊件进行焊前预热,焊后缓冷。对大型铸件的缺陷采用铸铁芯焊条不预热电弧焊等,以降低冷却速度,避免白口组织。

  2)改变焊缝的化学成分。为得到铸铁焊缝,可在焊缝中加入促进石墨化元素,并减少阻碍石墨化的元素。另外,还可采用非铸铁型焊接材料,如镍基焊条、高钒焊条、铜钢焊条进行补焊,得到非铸铁组织焊缝,并采用小电流、浅熔深的焊接工艺,减少铸铁母材的熔人,防止焊缝产生白口或马氏体组织,并减少半熔化区白口铸铁层的宽度。

  灰铸铁本身强度低,塑性差,而焊接过程中焊件受热不均匀,焊接应力大及冷却速度快等特点,因此补焊铸铁时焊缝和热影响区容易产生裂纹。当接头存在白口铸铁组织时,由于白口组织硬而脆,而且白口铸铁的冷却收缩率比灰铸铁母材大得多,使得应力更加严重,加剧裂纹倾向,严重时可使整个焊缝沿半熔化区从母材上剥离下来。

  灰铸铁焊接产生的裂纹一般为冷裂纹,产生温度在400℃以下,产生部位为焊缝或热影响区;当采用非铸铁型材料焊接时焊缝也会产生热裂纹。

  2)采用加热减应区法。即在焊件适当的区域进行加热,使焊接区域有自由热胀冷缩的可能,以减少焊接应力,防止产生裂纹的方法。

  按照焊件预热的温度可分为热焊法(预热温度在600—700℃)和半热焊法(预热温度在400℃左右)。热焊法焊接时,因冷却速度慢,温度分布均匀,有利于防止白口铸铁组织,减小应力,也有利于防止裂纹。热焊法可得到铸铁组织焊缝,加工性好,焊缝强度、硬度、颜色与母材相同,但工艺复杂、生产周期长、成本高、焊接时劳动条件差,一般用于焊后需要加工、要求颜色一致,补焊处刚度较大易产生裂纹及结构较复杂的零件。

  为使药皮中的石墨充分熔化,焊接电弧要适当拉长,但不宜过长,防止保护不良及合金元素的烧损。从缺陷中心引弧,电弧逐渐移向边缘:缺陷较小时应连续补焊。缺陷较大时,应逐层堆焊,直至填满缺陷。在焊接过程中应始终保持预热温度。焊后一定要采取保温缓冷措施,一般常采用覆盖保温材料的方法。对于重要的铸件,最好进行消除应力处理,即焊后立即将焊件加热到600~700℃,保温一段时间,然后缓慢冷却。

  电弧冷焊法就是焊件焊前不预热,焊接过程中也不进行辅助加热的方法。冷焊与热焊相比,具有劳动条件好、工艺过程简单、生产效率高、成本低,减少焊件因预热而产生变形等优点。但是,冷焊方法因焊缝及热影响区的冷却速度都很大,所以容易形成白口组织,尤其半熔化区更是极易形成白口组织,使焊接接头加工困难。

  灰铸铁冷焊采用非铸铁型焊接材料时,不仅要根据补焊要求正确选择焊接材料,而且要特别注意掌握补焊工艺的特点。异质焊接材料电弧冷焊的着眼点仍然是防止裂纹,减少白口组织。

  根据国家标准(GB/T 5612—2008)的规定,我国灰铸铁的牌号用“灰铁”二字的汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字表示,其数字表示抗拉强度值。常用的灰铸铁的牌号有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350、HT400。

  可锻铸铁是先将铁液浇铸成白口铸铁,然后经高温长时间的石墨退火,使游离渗碳体发生分解,形成团絮状石墨。由于团絮状石墨对铸铁基体的隔离作用和引起应力集中的作用比灰铸铁小得多,因此可锻铸铁具有较高的强度和塑性,并有一定的塑性变形能力。

  球墨铸铁是用“球铁”二字的汉语拼音的第一个大写字母“QT”和两组数字表示,前一组数字表示球墨铸铁的抗拉强度值,后一组数字表示球墨铸铁的伸长率值。球墨铸铁常用的牌号有QT400—15、QT450一10、QT500—7、QT600—3、QT700—2、QT800—2、QT900—2。

  铸铁芯焊条不预热焊可以得到铸铁焊缝,适用于中、小铸件,并且壁厚比较均匀,结构应力较小,如铸件的边、角处未焊透、砂眼及不穿透气孔等。

  气焊火焰温度低(小于3400℃),焊件加热缓慢。这对防止灰铸铁在焊接时产生白口组织和裂纹都有利,因此很适用于铸件补焊,补焊后可以得到铸铁焊缝,易于切削加工。但是,气焊与电弧焊相比,其生产率低,成本高,焊工的劳动强度大,焊件变形也比较大,所以一般常用于中小铸件的焊接。

  1)由于球化剂阻碍石墨化及提前淬硬临界冷却速度,因此球墨铸铁的白口组织和淬硬倾向比灰铸铁大。

  铸铁补焊除用熔焊外,还采用气焊火焰钎焊,这种方法母材不熔化,接头不会产生白口组织,一般用于对强度要求不高,颜色可不一致,仅要求用切削加工的铸铁补焊。铸铁的钎焊一般采用黄铜焊丝作为钎料,采用硼砂或硼砂、硼酸各一半作钎剂。钎焊前,先用氧化焰将坡口的石墨烧掉,然后用氧化焰进行钎焊。

  细丝CO²气体保护焊采用小电流、低电压的短路过渡形式,母材熔深浅,焊道窄,并且由于气流的冷却作用,热影响区窄。CO²气体有一定的氧化性,可烧损焊缝金属中的碳。因此,细丝CO²气体保护焊有利于减少裂纹和半熔化区的白口铸铁组织,多层焊时效果更好。

  电渣焊热源温度较低,加热冷却缓慢,因而能得到加工性能好,与母材性能颜色一致的焊缝。由于电源功率大,可采用1—3个电极同时造渣焊接,因而适用于大型铸件的大型缺陷或巨大缺陷的补焊。

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