灰鑄鐵的焊接

1、灰鑄鐵的力學(xué)性能特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本沒有塑性因而使焊接接頭發(fā)生裂紋的可能性增大。同時(shí)，較高的碳含量以及S、P含量也增加了焊接接頭對冷卻速度的變化以及冷熱裂紋發(fā)生的敏感性。因此，灰鑄鐵的焊接性較差，主要表現(xiàn)在焊接接頭易形成白口組織和焊接接頭易產(chǎn)生裂紋。白口原因：灰鑄鐵焊接時(shí)，由于焊縫金屬的冷卻速度很大，遠(yuǎn)大于灰鑄鐵在砂型鑄造情況下的冷卻速度，同時(shí)熔池非常小，且存在時(shí)間短，焊接區(qū)域內(nèi)的滲碳體來不及轉(zhuǎn)化成石墨，從而在接頭的焊縫及熔合區(qū)內(nèi)將會析出大量的滲碳體，形成白口組織。白口區(qū)域：主要是焊縫區(qū)、半熔化區(qū)和奧氏體區(qū)鑄鐵接頭中存在白口組織，不僅會造成工件的加工困難，還會引起裂紋等缺陷的產(chǎn)生。因此，應(yīng)采取減

2、少白口組織生成的條件，其主要方法如下。1.改變焊縫的化學(xué)成分 主要是增加焊縫的石墨化元素含量或使焊縫成為非鑄鐵組織。2.減緩焊縫的冷卻速度 減緩焊接施工時(shí)的冷卻速度，可以延長熔合區(qū)處于高溫狀態(tài)的時(shí)間，有利于石墨的充分析出，從而實(shí)現(xiàn)熔合區(qū)的石墨化過程。(一)冷裂紋冷裂紋一般發(fā)生在400以下。鑄鐵焊接時(shí)，冷裂紋可能發(fā)生在焊縫中，也有可能發(fā)生在熱影響區(qū)中。1.焊縫中的冷裂紋1）當(dāng)焊縫為鑄鐵型時(shí)，比較容易出現(xiàn)冷裂紋。2）鑄鐵型焊縫發(fā)生裂紋的溫度一般在400以下，在400以上的溫度很少發(fā)生。3）當(dāng)采用低碳鋼焊條進(jìn)行灰鑄鐵焊接時(shí)，由于母材熔化過渡到焊縫中的碳元素過多，使其第一層焊縫為高碳鋼成分，快速冷卻時(shí)

3、會產(chǎn)生馬氏體組織，高碳馬氏體脆性大，也很容易產(chǎn)生冷裂紋。4）當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接灰鑄鐵時(shí)，焊縫為奧氏體、鐵素體或銅基焊縫，由于焊縫金屬具有良好的韌性，配合合理的冷焊工藝措施，焊縫金屬一般不會產(chǎn)生冷裂紋。2.熱影響區(qū)的冷裂紋熱影響區(qū)中的冷裂紋多發(fā)生在含有較多滲碳體和馬氏體的熱影響區(qū)，某些情況下也會出現(xiàn)在離熔合區(qū)稍遠(yuǎn)的熱影響區(qū)。采用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時(shí)，常在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生一種剝離性裂紋。產(chǎn)生的原因是碳鋼收縮率大，收縮應(yīng)力大，焊縫屈服強(qiáng)度高，母材上的熱影響區(qū)又有脆性的滲碳體和馬氏體。防止冷裂紋產(chǎn)生的措施。防止灰鑄鐵焊接時(shí)冷裂紋產(chǎn)生的方法主要是減少焊接接頭的應(yīng)力及防止焊接接頭出現(xiàn)滲碳體和馬氏體。采

4、用非鑄鐵塑性較好的焊接材料焊接。采用在坡口兩側(cè)裁絲法等焊接措施。采用焊前預(yù)熱的方法采用加熱減應(yīng)區(qū)的方法以降低補(bǔ)焊處所受應(yīng)力。電弧冷焊時(shí)，采用正確的冷焊工藝。（二）熱裂紋當(dāng)焊縫為鑄鐵時(shí)，由于石墨化伴隨著體積膨脹，使焊縫體積增加而收縮率減少，有利于降低接頭的拉應(yīng)力，同時(shí)，鑄鐵焊縫的成分接近于共晶點(diǎn)，其固液溫度區(qū)間小，脆性溫度區(qū)小，所以鑄鐵型焊縫的熱裂紋傾向不大。但當(dāng)采用低碳鋼焊條或鎳基鑄鐵焊條進(jìn)行焊接時(shí)，焊縫容易出現(xiàn)熱裂紋。防止灰鑄鐵焊縫產(chǎn)生熱裂紋的措施主要有：調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分，縮小其脆性溫度區(qū)間；調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，如加入稀土元素增強(qiáng)焊縫的脫硫、脫磷能力，加入適量的細(xì)晶粒元素等；采用正確的

5、冷焊工藝，降低焊接應(yīng)力，并控制母材中的有害雜質(zhì)進(jìn)入焊縫區(qū)?；诣T鐵焊接，目前常用的焊接方法是焊條電弧焊、氣焊和釬焊，有時(shí)也采用CO2氣體保護(hù)焊或電渣焊。（1）電弧熱焊及半熱焊焊前將工件整體或有缺陷的局部位置預(yù)熱到600700，然后進(jìn)行焊補(bǔ)，焊后進(jìn)行緩慢冷的鑄鐵工藝，稱為熱焊。如果預(yù)熱溫度為300400則稱為半熱焊。熱焊及半熱焊焊條主要有兩種：一種為Z248，采用鑄鐵芯加石墨型藥皮，主要用于焊補(bǔ)厚大鑄件的缺陷。另一種為Z208，采用低碳鋼焊芯加石墨型藥皮，在熱焊條件下仍然可以保證焊縫為灰鑄鐵組織。電弧熱焊工藝：1.預(yù)熱。2.焊前清理。3.造型。4.焊接。5.焊后緩冷。半熱焊與熱焊工藝基本相同，但半

6、熱焊只能用于鑄件焊補(bǔ)處剛性較小或形狀較為簡單的情況。（2）電弧冷焊電弧冷焊的特點(diǎn)是焊前對被焊補(bǔ)的工件不預(yù)熱。勞動條件好、成本低、焊補(bǔ)效率高等特點(diǎn)。電弧冷焊有鑄鐵型焊縫冷焊和非鑄鐵型焊縫冷焊兩種工藝方法，但應(yīng)用最多的是非鑄鐵型焊縫冷焊工藝。除了Z208和Z248為鑄鐵型灰鑄鐵焊條外，其余均為非鑄鐵型灰鑄鐵焊條，分為鋼基、鎳基和銅基三大類。（3）氣焊氧乙炔焊火焰溫度比電弧溫度要低很多，而且熱量不集中，很適合于薄壁鑄件的焊補(bǔ)。一般氣焊時(shí)加熱時(shí)間較長，工件受熱面積較大，焊接應(yīng)力較大，故焊補(bǔ)剛度較大的缺陷時(shí)，氣焊比熱焊更容易發(fā)生冷裂紋，所以一般情況下氣焊主要用于剛性小的薄壁的焊補(bǔ)。對于剛性大的薄壁件進(jìn)行焊補(bǔ)時(shí)，宜采用工件整體預(yù)熱的氣焊熱焊法。（4）釬焊灰鑄鐵釬焊時(shí)母材不熔化，對避免鑄鐵焊接接頭出現(xiàn)白口是非常有利的，使接頭有優(yōu)良