孫憲章　石洋

摘 要：鑄造是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工序，在鑄件的焊接過(guò)程中容易在焊縫中出現(xiàn)裂紋、氣孔、未熔合等多種焊接缺陷，從而對(duì)鑄件的焊接質(zhì)量造成非常嚴(yán)重的影響。文章將在分析鑄件焊補(bǔ)過(guò)程中出現(xiàn)焊接缺陷原因的基礎(chǔ)上對(duì)如何提高鑄鐵件的焊接質(zhì)量進(jìn)行闡述，通過(guò)應(yīng)用這些方法與措施可以有效地提高鑄鐵件的焊接質(zhì)量，提高鑄鐵件焊接的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：鑄鐵件；焊接；缺陷；方法；措施；質(zhì)量

前言

鑄鐵件是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的鋼鐵材料，在鑄鐵件的生產(chǎn)過(guò)程中由于環(huán)境、鑄造工藝以及技術(shù)水平等因素的影響經(jīng)常會(huì)在鑄鐵件的表面產(chǎn)生鑄造缺陷，嚴(yán)重影響鑄鐵件的使用效果，因此，在鑄鐵件完成鑄造后，對(duì)其表面進(jìn)行焊補(bǔ)來(lái)彌補(bǔ)鑄造缺陷是鑄造過(guò)程中較為常見(jiàn)的應(yīng)對(duì)措施，提高鑄鐵件的補(bǔ)焊質(zhì)量對(duì)于提高鑄鐵件的經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。

1 灰口鑄鐵件焊接缺陷分析

灰口鑄鐵是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較多的工業(yè)材質(zhì)，在對(duì)灰口鑄鐵焊接的過(guò)程中由于灰口鑄鐵件的焊接性能較差，在灰口鑄鐵的焊接過(guò)程中如果工藝不當(dāng)容易產(chǎn)生以下的問(wèn)題：（1）在灰口鑄鐵件

的焊補(bǔ)過(guò)程中，由于鑄鐵件中所含有的石墨化元素不足和冷卻速度較快，因此在鑄鐵件的焊縫與母材交界的熔合線處極易產(chǎn)生白口組織，嚴(yán)重時(shí)白口組織會(huì)覆蓋整個(gè)焊縫，鑄鐵件出現(xiàn)的白口組織硬度較高但較脆，不利于后期的機(jī)械加工，同時(shí)機(jī)械加工時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力將會(huì)使得焊接區(qū)域受力過(guò)大而產(chǎn)生裂紋，影響鑄鐵件的使用效果。（2）灰口鑄鐵件熱傳遞效果較強(qiáng)，在鑄件缺陷焊補(bǔ)的過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)使得焊縫表面產(chǎn)生裂紋，尤其是當(dāng)焊縫接頭處有白口組織時(shí)這種熱應(yīng)力裂紋更為嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)這種熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致整個(gè)焊縫沿半熔化區(qū)從母材上掉落。（3）鑄鐵件由于晶粒粗大，在鑄造的過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生殘留氣孔、疏松、夾砂以及縮孔等鑄造缺陷，在鑄鐵件焊補(bǔ)的過(guò)程中混入的油、銹、水等雜質(zhì)將會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。（4）鑄鐵件焊補(bǔ)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，鑄鐵件在這些大量熱的影響下會(huì)導(dǎo)致石墨析出量增多并聚集張大，石墨熔點(diǎn)較高，且難于熔合，長(zhǎng)時(shí)間的高溫將導(dǎo)致鑄鐵件中的Fe、Mn、Si等物質(zhì)形成相應(yīng)的金屬氧化物，這些氧化物的熔點(diǎn)較高在鑄鐵件焊補(bǔ)時(shí)與融化后的鐵水夾雜在一起嚴(yán)重影響熔池的生成，并導(dǎo)致焊條熔滴打滾影響鑄鐵件焊補(bǔ)的效果。

2 提高鑄鐵件焊補(bǔ)質(zhì)量的方法及措施

鑄鐵件的冷焊法一般采用焊條電弧焊的方法對(duì)鑄鐵件進(jìn)行焊接，此種焊接方法工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)生的環(huán)境影響較小，在鑄鐵件焊補(bǔ)前無(wú)需先期預(yù)熱，鑄鐵焊件焊接時(shí)在冷狀態(tài)下完成焊接，鑄鐵件焊補(bǔ)的過(guò)程中受熱、變形以及熔池影響都較小，在鑄鐵件焊補(bǔ)的過(guò)程中可以進(jìn)行全位置的焊接，如果采用較為合理的焊接工藝將會(huì)使得白口組織層較薄提高了鑄鐵件的機(jī)械加工性能。在鑄鐵件焊補(bǔ)的過(guò)程中需要注意以下要點(diǎn)。

2.1 鑄鐵件焊補(bǔ)前做好對(duì)于鑄造缺陷的檢查

在鑄鐵件焊補(bǔ)之前需要對(duì)鑄件缺陷區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)地檢查，在檢查的過(guò)程中檢查工藝如下：（1）使用5-10倍的放大鏡檢查出鑄鐵件缺陷裂紋的最終點(diǎn)。（2）對(duì)于鑄鐵件缺陷區(qū)域中裂紋不明顯的部位，可以使用火焰加熱的方法將缺陷區(qū)域加熱到200℃左右，通過(guò)使用熱脹冷縮的方式將鑄鐵件缺陷區(qū)域中不明顯的裂紋顯現(xiàn)出來(lái)。（3）對(duì)于鑄鐵件缺陷區(qū)域的裂紋檢查還可以通過(guò)在裂紋區(qū)域刷煤油，帶煤油滲入裂紋后，擦去表面的油漬后，再在表面撒上一層滑石粉，而后通過(guò)使用小錘輕輕地敲擊焊接區(qū)域，缺陷區(qū)域不明顯的裂紋就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。在焊接時(shí)可以采用V型或是U型的坡口開(kāi)口形式，在坡口的底部需要帶有圓角，對(duì)于坡口開(kāi)口的角度需要根據(jù)鑄鐵件的厚薄以及缺陷類型、形狀等進(jìn)行確定。通常情況下坡口角度控制在50°～70°之間較為適宜。為避免鑄鐵件在焊補(bǔ)的過(guò)程中由于熱應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展，可以采用鉆止裂孔的方式來(lái)減緩鑄鐵件焊補(bǔ)時(shí)焊接應(yīng)力的影響。根據(jù)鑄鐵件缺陷區(qū)域厚薄的不同鉆孔的孔徑控制在Ф6～10mm之間即可，在止裂孔的上端可以采用較大的鉆頭將鉆孔鉆成喇叭口的形狀，方便后期焊接熔合。

2.2 鑄鐵件焊補(bǔ)前的準(zhǔn)備工作

在鑄鐵件焊補(bǔ)之前需要做好對(duì)于焊接區(qū)域的清理，將鑄鐵件缺陷區(qū)域中所含有的油、水、銹等雜質(zhì)清理干凈，避免在鑄鐵件焊補(bǔ)的過(guò)程中因雜質(zhì)混入而影響焊接質(zhì)量，在鑄鐵件焊補(bǔ)前的清理時(shí)以漏出金屬光澤為宜。對(duì)于鑄鐵件焊補(bǔ)中所使用的焊接材料，由于鑄鐵件材質(zhì)不同，其中的金屬成分以及含碳量的不同，鑄鐵件缺陷部分的內(nèi)部腐蝕滲透液不同，因此在鑄鐵件焊補(bǔ)焊接材料的選擇上應(yīng)當(dāng)看焊條熔化時(shí)對(duì)焊件的熔合是否良好，與母材熔合良好，能均勻穩(wěn)定地進(jìn)行焊接。采用鎳基鑄鐵焊條，其抗裂性及機(jī)加工性均好，能溶解碳而不形成脆硬組織，同時(shí)鎳是較強(qiáng)的石墨化元素，對(duì)減弱熔合區(qū)白口層有利，不易出現(xiàn)裂紋。但價(jià)格較貴，不利于大量或大面積的鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)使用。采用鎳基焊條焊過(guò)渡層，再用普低鋼焊條填充坡口。實(shí)踐證明，選用該方法進(jìn)行鑄鐵冷焊，不但焊接質(zhì)量令人滿意，而且大大降低了焊接材料成本。同時(shí)在焊接時(shí)采用氣體保護(hù)焊的焊接方式也可取得較好的效果。當(dāng)采用熱焊法時(shí)，需要在前期對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的過(guò)程中需要均衡焊接區(qū)域的溫度，做好對(duì)于白口層的控制，減少焊接時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。通常采用的加熱方式是使用乙炔焰將坡口兩側(cè)加熱至150℃左右，加熱過(guò)程要均勻，避免集中在某一點(diǎn)。

2.3 鑄鐵件焊接時(shí)注意要點(diǎn)

在焊接的過(guò)程中，需要控制好焊接電流的大小，焊接時(shí)盡量選取小直徑的焊條，使得焊液能夠充滿坡口，提高焊接的質(zhì)量。焊接時(shí)的電流可以按照附表選取。在焊接的過(guò)程中，對(duì)于焊條的運(yùn)條以直線劃小圈為宜，焊道寬窄要合適，多取直線（呈劃小圈運(yùn)條）不宜月牙或鋸齒等兩邊擺動(dòng)的運(yùn)條法施焊。為避免焊接時(shí)的溫度過(guò)高產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)做好焊接時(shí)的溫度控制，在控制焊接電流與運(yùn)條手法的基礎(chǔ)上，還可以通過(guò)控制一次焊縫的長(zhǎng)度、速度的方式，避免電弧在某一焊接區(qū)域停留時(shí)間過(guò)程造成局部溫升過(guò)高。焊接時(shí)需要按照“先短后長(zhǎng)”、“先里后外”、“分段退焊”和“分段跳焊”的焊接順序做好鑄鐵件的焊接。每完成一段焊道的焊接，需要立即私用尖頭小鐵錘錘擊焊肉，確保其能夠均勻的分布在焊坑中。在鑄鐵件的焊接過(guò)程中如果遇到一些厚度較大的鑄鐵件，可以使用窄焊道、多層堆焊法來(lái)完成焊道的焊接。對(duì)于一些缺陷區(qū)域較大且缺陷較為嚴(yán)重的鑄鐵件，在焊接的過(guò)程中需要將缺陷較為嚴(yán)重的區(qū)域去除，而后按照挖除后的區(qū)域尺寸下料進(jìn)行挖補(bǔ)鑲焊（材料用低碳鋼板或從廢棄的鑄鐵中取料均可），而后使用鑄鐵焊焊接工藝完成鑲嵌材料的焊接完成對(duì)于鑄鐵件缺陷區(qū)域的焊補(bǔ)作業(yè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

鑄件加工是工業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)，在鑄鐵件生產(chǎn)的過(guò)程中由于鑄造工藝、周邊環(huán)境等都會(huì)對(duì)鑄鐵件的鑄造質(zhì)量造成一定的影響，在鑄鐵件表面形成夾砂、砂眼、裂隙等缺陷區(qū)，影響鑄件的使用性能，通過(guò)使用焊接方式對(duì)鑄鐵件表面缺陷區(qū)域進(jìn)行處理可以有效地提高鑄件表面的使用性能，完成對(duì)于鑄鐵件的修復(fù)，文章在分析鑄鐵件缺陷的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好鑄鐵件焊接修復(fù)進(jìn)行了分析闡述。

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