铸铁冷焊实践

99科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 工 业 技 术0 前言

铸铁冷焊是在实施焊接时,工作勿需

预热或稍加预热,采用纯镍、镍铁、镍铜焊

条、铸铁焊条、低碳钢或结构钢焊条进行焊

接的一种工艺方法。其中以镍基焊条最易

保证焊接质量。但含镍或纯镍焊条价格昂

贵,极不经济,大大增加了焊接成本。若采

用低碳钢或结构钢焊条,焊接难度较大。本

文主要介绍采用低碳钢或结构钢焊条冷焊

铸铁的焊接性分析、几种焊接工艺方法及

操作要点,供实际应用参考。

1 铸铁电弧冷焊的焊接性

由于铸铁固有的性质和冶金特点,给

电弧焊带来了极大的困难,具体如下:

1)铸铁在熔化后,若冷却速度快,在热

影响区易出现白口组织,所以铸铁焊接时

裂纹倾向较大。

2)铸铁含碳量高,碳在焊接过程中被氧

化生成C O 气体,易在焊缝中形成气孔。

3)铸铁强度高、塑性差、性质脆,铸造时

的残余应力与焊接时的残余应力叠加,也

容易在焊接时出现裂纹。

4)铸铁中含有较高的C、S、P等元素,并

在焊接中熔化到焊缝金属中,有增加焊缝

金属硬度、降低塑性和韧性的作用,除产生

裂纹的可能性外,还会导致切削加工困难。

5)铸铁在冶炼加热中,易出现石墨粗大

化,石墨与基体产生间隙,致使铸件在使用

过程中油、水渗入形成氧化物,严重阻碍焊

接时的熔合,同时还会增加产生焊接裂纹

和气孔的可能性。

6)铸铁在焊接熔化时,液态金属的流动

性很差,严重妨碍了焊接时的熔合,熔池中

的熔渣和有害气体也难以逸出,这不仅会

在焊缝中造成严重的焊接缺陷,而且还会

影响焊缝金属的致密性。

针对上述焊接不利因素,必须从焊接

工艺、操作方法及焊接程序等方面加以解

决,方可凑效。

2 几种低碳钢、结构钢焊条冷焊工艺方

法简介

1)自制铜钢焊条冷焊铸铁

采用低碳钢焊条,在整根焊条的药皮

外缠绕紫铜丝,采用直流反接施焊。紫铜丝

的直径、绕制圈数、圈距等应根据焊条直

径,工作形状、铸铁牌号等决定。它是以铜

铁铸铁焊条为自制依据的。采用该种焊条

进行铸铁冷焊具有成本低,来源方便等优

点。

2)结构钢焊条加铁粉冷焊铸铁

应用结构钢焊条,在其药皮上涂一层

三氧化铁粉作添加剂进行铸铁冷焊。该种

焊接材料的实质类似于钢芯铸铁焊条,制

作简单,焊接效果也比较好。3)低碳钢焊条水浸法冷焊铸铁该方法是将开好坡口的待焊工件浸入水槽中,其水位保持在距焊件坡口底部4～5mm处,选用交流电源、J422焊条进行施焊。这种方法具有施焊环境条件好、劳动条件好、焊接成本低等优点,但对操作技术要求比较高。4)堆焊隔离层铸铁冷焊法该法是采用铸铁焊条打底,在坡口内先薄薄地堆焊一层隔离层,其余各层采用结构钢焊条施焊,必要时还可以加入少量铜粉。这种方法能促使焊缝组织的石墨化,避免白口组织的出现,同时还能增加焊缝金属的塑性和韧性,有效地克服了焊接裂纹的产生。除上述方法外,还有坡口内栽丝冷焊;坡口内碎丝冷焊;栽碳钢焊条药皮周围擦上氯化钠和食用碱混合粉冷焊铸铁等等,均可收到一定效果。3 焊接操作要点1)焊前必须制备相应的坡口,坡口原则上采用机械加工方法进行。坡口形状,要从应力、变形和操作难易等方面决定。为避免熔合不良产生夹渣,坡口角度要适当大些,其底部应成圆弧状,即U型坡口。2)彻底清除缺陷,并清理坡口及边缘的水、油锈、氧化皮等脏物等,以免焊接时产生气孔、夹渣等现象。3)焊机的空载电压应高一些,原则上不应低于75V。另外,必须采用小参数进行焊接,焊接电流取下限,以减少母材在焊缝中的熔合比。4)多层焊时,应保持层间温度,采用断续法施焊,每焊完一段停下来待焊缝冷至不烫手(大于50～60°C)时,再进行下一道施焊。5)施焊用焊条直径视坡口大小,一般选用2.5mm或3.2mm为宜。焊速应快一些,焊条不作横向摆动,严格控制焊接线能量。6)焊接顺序必须采用分段、短道、断续、对称焊接法,分段长度约30mm。当坡口较宽较深时,应采取逐步缩小坡口的镶边焊接法施焊,这有利于减小焊后应力,防止裂纹产生。7)为了防止裂纹和应力产生,每段焊缝焊至10～15mm左右长度应立即用小锤迅速锤击焊缝,借以震动锤击,使应力得到松弛,并能促进晶粒细化。8)当工件受力大,焊缝强度要求高时,可采用栽螺钉法,以提高接口强度。9)焊补钢度较大处的缺陷时,应采用加热减应区法,防止产生裂纹。10)焊接过程中如出现焊接缺陷,应立即进行清除方可继续施焊。11)对于封密性的铸件,焊后要进行水压试验和密封检查,必要时,应进行射线探伤等检验。4 主要焊接缺陷产生原因及防止措施1)咬边咬边的产生式由于施焊中铸铁母材与焊道之间温差太大、焊条角度不正确、焊条偏弧、电弧太长和电流过大造成。防止措施为:(1)采用小直径焊条,小参数施焊;(2)焊条与咬边一侧母材的倾角尽量大一些,焊前应按规定烘焙焊条;(3)采用短弧快速焊。2)裂纹裂纹的出现主要由于冷焊铸铁时焊缝与母材温差较大,加之铸铁本身的塑性韧性极低,焊后熔池冷凝时产生较大应力,以及被焊工件结构钢性过大等原因造成。防止措施为:(1)选用正确的焊接顺序,把焊接残余应力减小到最低限度;(2)采用小直径焊条,电流不宜过大,收弧时填满弧坑;(3)每焊完一段焊道立即进行快速锤击,并由重渐轻;(4)施焊中如出现焊接缺陷,应立即清除并重焊;(5)严格控制热输入量,尽量减小热影响区宽度和白口组织的产生。3)气孔铸铁冷焊中的气孔是由于焊接过程中母材熔深过大,造成母材中的碳燃烧氧化生成的C O 以及焊条未烘干,焊接区清洁不彻底在焊接过程中形成的气体和空气中有害气体侵袭等在焊缝凝固过程中未能完全逸出而产生。防止措施为:(1)做好焊条的烘焙和坡口两侧的清理工作;(2)采用小直径焊条,小电流施焊,并严格控制母材熔深;(3)施焊时压低电弧,运条动作要稳。4)白口组织铸铁在焊接过程高热,特别是不均匀加热的条件下,由于热影响区石墨的析出和氧化,很容易形成白口组织。防止措施为:(1)选用多层焊,每层焊道不宜过厚,焊道不能太宽,特别是打底层;(2)在打底焊时加入一些添加剂,以控制石墨扩散,减小熔深;(3)采用小直径焊条、小参数、快焊速施焊。参考文献[1]英若采.熔焊原理及金属材料.机械工业出版社.2000.[2]朱志兴.铸铁焊补.中南矿冶学院机械厂.[3]国家职业资格培训教程焊工(高级部分).中国劳动社会保障出版社.2002.[4]金属材料与热处理.中国劳动社会保障出版社.2001.铸铁冷焊实践

尹志红 吴兴欢 胡炼钢

(湖南化工职业技术学院 湖南株洲市 412011)

摘 要:为降低生产成本,加快铸件修复进度,本文介绍了几种低碳钢、结构钢焊条冷焊工艺,分析了焊接缺陷产生原因及防止措施,同时重点介绍了铸铁冷焊的焊接操作要点,以解决生产中的实际问题。

关键词:铸铁 冷焊法 短道 分散 对称焊接法

万方数据

铸铁冷焊实践

铸铁冷焊实践

作者：尹志红， 吴兴欢， 胡炼钢

作者单位：湖南化工职业技术学院 湖南株洲市 412011

刊名：

科技创业家

英文刊名：TECHNOLOGICAL PIONEERS

年，卷(期)：2011(10)

本文链接：/Periodical_kjcyj201110091.aspx