【摘要】本文針對(duì)鑄鐵件在使用過程中，由于超負(fù)荷，使用環(huán)境，機(jī)械事故等原因，造成鑄鐵設(shè)備（件）的損壞。介紹了鑄鐵手工電弧冷焊的焊補(bǔ)工藝，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工件基本不變形等優(yōu)點(diǎn)，焊縫強(qiáng)度能滿足使用要求，保證了鑄鐵焊補(bǔ)的施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鑄鐵件；手弧焊；冷焊；補(bǔ)焊

1、前言

鑄鐵工件的種類很多，用途也較廣泛。根據(jù)鑄鐵的焊接特點(diǎn)，對(duì)鑄鐵件采用相應(yīng)的焊補(bǔ)工藝進(jìn)行焊補(bǔ)，以減少焊縫形成白口及淬硬組織，避免產(chǎn)生裂紋和氣孔。提高鑄鐵設(shè)備（件）的使用周期，降低焊補(bǔ)成本。本文從鑄鐵的種類和性能、焊接設(shè)備、材料和焊接工藝、注意事項(xiàng)等方面介紹了鑄鐵電弧冷焊的焊補(bǔ)工藝技術(shù)。

2、鑄鐵的種類和性能

2.1鑄鐵的分類

鑄鐵是含碳量大于2.11﹪或具有共晶組織，且含有一定量的硅、錳元素及硫、磷雜質(zhì)的鐵碳合金。有時(shí)還可加入各種合金元素，以獲得具有特殊性能的合金鑄鐵。在Fe-C二元合金系中，按穩(wěn)定系相同，根據(jù)碳含量的不同，鑄鐵可分為：亞共晶鑄鐵ω（C）﹤4.26﹪、共晶鑄鐵ω（C）=4.26﹪、過共晶鑄鐵ω（C）﹥4.26﹪。按碳在鑄鐵中的存在狀態(tài)、形式和生產(chǎn)方法的不同，可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及合金鑄鐵五類 。

2.2鑄鐵的焊接性

鑄鐵的化學(xué)成分特點(diǎn)是碳及硫、磷雜質(zhì)含量高。焊接過程中，因相變速度快而產(chǎn)生的組織應(yīng)力大，增大了焊接接頭對(duì)冷卻速度變化的敏感性及對(duì)冷，熱裂紋的敏感性；力學(xué)性能特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本無塑性。且由于焊接過程是不均勻的快速加熱和冷卻過程，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，使焊接接頭容易產(chǎn)生白口及淬硬組織，易產(chǎn)生裂紋。因此，鑄鐵的焊接性較差。

3、鑄鐵電弧冷焊的優(yōu)點(diǎn)及工藝要點(diǎn)

3.1鑄鐵電弧冷焊的優(yōu)點(diǎn)

鑄鐵異質(zhì)焊縫電弧冷焊的優(yōu)點(diǎn)是焊前對(duì)被焊工件不預(yù)熱，使焊接工藝過程大大減化，不僅降低了焊補(bǔ)成本，改善了焊工的勞動(dòng)條件，而且提高了焊補(bǔ)效率。此外，電弧冷焊還具有適用范圍廣，可進(jìn)行全位置焊接等特點(diǎn)。對(duì)于大型鑄件或不能預(yù)熱的已加工面更適于采用電弧冷焊。所以鑄鐵電弧冷焊是一個(gè)發(fā)展方向。

3.2鑄鐵電弧冷焊的工藝要點(diǎn)

鑄鐵電弧冷焊可分為，同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫和異質(zhì)（非鑄鐵型）焊縫。異質(zhì)焊縫要獲得好的焊接質(zhì)量，不僅要根據(jù)焊補(bǔ)要求正確選擇焊接材料，而且要注意掌握焊補(bǔ)工藝要點(diǎn)。異質(zhì)焊縫電弧冷焊的工藝要點(diǎn)可總結(jié)為：“短段、斷續(xù)分散焊，較小電流熔深淺，焊后錘擊消應(yīng)力，退火焊道前段軟。”異質(zhì)焊接材料電弧冷焊的重點(diǎn)仍是防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產(chǎn)生。在保證電弧穩(wěn)定的情況下采用小直徑焊條，小電流快速焊，以減少母材在焊縫中的熔合比，降低焊縫中碳、硫、磷等有害雜質(zhì)的含量，提高焊縫質(zhì)量。同時(shí)，減少了焊接熱輸入及焊接應(yīng)力，防止裂紋的產(chǎn)生。異質(zhì)焊縫電弧冷焊主要是通過調(diào)整焊縫化學(xué)成分，來改善接頭的組織和性能。

4、焊接設(shè)備和材料的選用

4.1推薦使用直流弧焊機(jī)并采取反接法（工件接負(fù)極，焊條接正極）這樣可使焊接電弧穩(wěn)定，滿足低氫型堿性焊條的工作條件。如采用交流焊機(jī)，則空載電壓需在75V以上。

4.2使用的焊條既要達(dá)到焊補(bǔ)后無白口和裂紋的效果，還要價(jià)格低，易于購買。因此，推薦使用J507或J506型碳素結(jié)構(gòu)鋼焊條修補(bǔ)鑄鐵管和鑄鐵閥門裂紋，選用J422型焊條堆焊，還可代替專用焊條開裂紋坡口。上述幾種焊條含硫、磷等雜質(zhì)少，因而焊縫的抗裂性、塑性和韌性都較好。但這些焊條易受潮，使用前需將J507、J506型焊條在350-400℃下烘焙2h，J422型焊條在70-150℃下烘焙1h。推薦使用鎳基EZNi-1（308）焊條修補(bǔ)缸體，焊前應(yīng)將焊條在150℃下烘焙2h。

5、焊前準(zhǔn)備

5.1認(rèn)真檢查缺陷，清除油污，詳細(xì)檢查裂紋，為防止焊補(bǔ)過程中裂紋擴(kuò)展，應(yīng)在裂紋兩端3--5mm處鉆Φ5-φ8mm的止裂孔。

5.2當(dāng)焊件厚度或缺陷深度大于5mm應(yīng)開坡口，用直徑3.2mm的J422焊條手工電弧開80°U形坡口，坡口底部應(yīng)平整，其深度為焊件厚度的2/3，切割電流為150-160A。坡口開好后，用鑿子剔除坡口及附近的飛濺，用鋼刷清理坡口，使其露出金屬光澤。

6、焊接工藝措施及工藝參數(shù)

6.1采用異質(zhì)焊接材料手工電弧冷焊的工藝措施

為防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產(chǎn)生。應(yīng)采用小直徑焊條、小電流、快速焊，同時(shí)，采用短段、斷續(xù)分散焊、多層多道焊及焊后錘擊消應(yīng)力。以控制焊接熱輸入，減小焊接應(yīng)力及熱影響區(qū)的寬度，防止產(chǎn)生裂紋，減少最易形成白口的半熔化區(qū)的寬度，使白口層變得薄些。

為減少焊接熱輸入，降低焊補(bǔ)溫度，多層焊層間溫度應(yīng)控制在（50-60℃）以下。每層焊縫要薄。不作橫向擺動(dòng)。以降低應(yīng)力及減少半熔化區(qū)的寬度。焊縫越長(zhǎng)，所承受的拉應(yīng)力越大，故采用短段焊有利于降低焊縫應(yīng)力狀態(tài)，減少焊縫發(fā)生裂紋的可能性。一般每段焊縫長(zhǎng)度，薄壁件為10—20mm，厚壁件為30-40mm。焊后應(yīng)立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補(bǔ)區(qū)的應(yīng)力，防止裂紋的產(chǎn)生。運(yùn)用退火焊道的方法。當(dāng)補(bǔ)焊加工面的線狀缺陷時(shí)，可采用退火焊道的方法以改善補(bǔ)焊區(qū)的切削加工性能。為避免焊件局部過熱而增大焊接應(yīng)力，應(yīng)采用分散焊法。對(duì)大厚件多層焊應(yīng)合理按排多層焊焊接順序。必要時(shí)可在坡口表面焊過渡層，可有效的防止焊縫剝離。

6.2焊接工藝參數(shù)

焊接電流：詳細(xì)參數(shù)見表一。

坡口角度：非穿透性缺陷深度﹤15mm的坡口角度應(yīng)為70-80°，缺陷深度﹥15mm的坡口寬度應(yīng)為15-25mm。穿透性缺陷，壁厚﹤15mm的坡口角度為70-80°，鈍邊為2-3mm，壁厚﹥15mm的可開雙面坡開，坡口角度為70-80°。

焊條與電流匹配參數(shù)表 （表一）

焊條直徑（mm） 2.0 2.5 3.2 4.0

電 流 （A） 40--60 50--80 100--120130--190

注意事項(xiàng)

1.嚴(yán)格控制母材在焊縫中的熔合比。采用小的坡口角度、焊條直徑、焊接電流，適當(dāng)提高焊速，控制每段焊縫長(zhǎng)度，控制層間溫度，每層焊道要薄，以減少焊接熱輸入。2.焊后應(yīng)立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補(bǔ)區(qū)的應(yīng)力，如果坡口底部錘擊不便，可錘擊鈍刃扁鏟，以消除焊接應(yīng)力。

結(jié)論

鑄鐵冷焊技術(shù)不僅強(qiáng)度可靠，效率高，成本低，修復(fù)速度快，并且還可對(duì)某些大型鑄鐵件在不拆卸的情況下，進(jìn)行全位置焊補(bǔ)修復(fù)，工件不易變形，焊工勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)。焊縫強(qiáng)度能滿足使用要求，保證了鑄鐵焊補(bǔ)的施工質(zhì)量，技術(shù)效果及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益十分顯著。

參考文獻(xiàn)

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