冷焊中铸铁断裂的通病其预防

材料为灰口铸铁的冲床,压力机,气缸,变速箱等结构件,断裂和机床导轨的磨损是常见的.对此,采用焊接工艺修复是最为经济迅速和有效的办法.

灰口铸铁的特点是,组织疏松,含碳量高,性脆,杂质多,偏析情况严重,所以客焊性差.往往因焊接不当,会发生各种缺陷,最常见的有裂纹、剥离、白口和气孔四种.

一、防止裂纹的措施

焊接铸铁件是最容易产生裂纹,因此认为它的可焊性差.实际上,分析设备损坏的情况,它们的断裂部位往往是机件的最大受力点,或者是应力集中区,或者是金相偏析严重的区域,既设备结构的薄弱点.因此,对焊接工艺带来的难度比较高.

1、清污

在熔接区域里清除垃圾、油脂、水分之类的各类杂质,否则将产生气孔、夹渣和裂纹.焊接坡口处,可用四氯化碳清洗,在焊接完成前,不能接触任何杂质.

2、均温

均温是焊接全过程中的重要一环.在焊接坡口两侧约300mm范围内,可用氧乙炔火焰将工件加热至100～150℃.这样,除能达到均温的目的外,还有烧去坡口内的有机物质和蒸发金属内部水分的作用.焊接过程中应注意,不使焊接面温度超过120℃；并只有保持均温,才能排除因涨缩所引起的裂纹、剥离和白口.

3、定向施焊

定向施焊是消除应力、防止裂纹的重要措施.定哪一个焊缝走向,应视工件断裂的具体部位而定.就规律而言,是“从内到外”、“从强到弱”.定向后的焊缝走向始终不能改变.

4、规则性的施焊、

通常对冷焊工艺采用不规则的施焊法,即左、右、上、下的分散焊法,它只能达到“均温”而不能使应力分散,不规则施焊的结果,使焊缝产生错综复杂的应力；既有相向应力,又有背向应力.

5、短、窄、厚、小的焊接工艺

是否采取分段焊缝,可视被焊机件裂口的长度而确定,如断口长度长达数米,可在同一方向分为多段起点,以创造“均温”条件.

焊程宜短不宜长,焊一次最长不超过35mm,以使它热量不会集中.

6、熔敷

通常认为,铸铁焊接也象碳钢焊接一样,穿透越深强度越高,这实际是错误的.原因是：

（1）铸铁组织疏松、质脆,所以加深穿透不会使强度提高.

（2）穿透熔深大了,就不可避免地会在焊缝中混入从被熔化的铸铁中析出碳、硅、磷、硫等元素,从而破坏了焊条应有的抗裂性能,增大了熔接线脆断的倾向.与此相反,穿透越浅,焊缝强度反而越高.穿透熔深一般以0.1～0.3mm为宜.

7、弧坑裂纹

就铸铁焊接来说,弧坑裂纹是常见的,对焊缝的强度有害.防止弧坑裂纹的办法是：（1）在熄弧前将焊条向后退5mm左右；（2）打个圈；（3）将弧柱压到最短；（4）将弧尾引向外侧；（5）争取尽快熄弧.最好在3秒钟内完成上述五个动作.

8、锤击

每焊完一道后,用小锤敲击尖口承击工具的尾端,使承击工具的尖端处于焊缝上,连续排击一遍.目的是消除应力和使组织紧密.

9、止裂

在断裂铸铁件修复过程中,为防止裂纹进一步扩散,需在裂纹两端打止裂孔.

二、防止剥离的措施

剥离也是铸铁件焊接过程中容易措施的通病,针对防止剥离的措施还有以下几个方面：

1、坡口

坡口的形状不仅与机械强度直接有关,并且对于剥离也有很大的影响.坡口形状根据焊缝厚度来确定,当焊缝厚度小于100mm时,坡口形状为V形,当焊缝厚度大于100mm时,坡口形状为U形.

2、深坡口多层焊接

在铸铁件焊接过程中,深坡口的多层多道焊容易产生剥离,除采用清污、定向、均温、规则性的施焊、熔敷等外,还应随着焊道的增多,相应减慢焊接速度,使焊接坡口300mm范围的温度保持在60～70℃不要急于求成.

三、防止白口的措施

铸铁焊接很容易产生白口组织,一但产生白口,就难以防止剥离与裂纹.在铸铁冷焊中,为防止产生白口组织,除采用清污、坡口、迭焊退火外,还应采取以下措施：

1、焊条的选择

选用适当的焊条以阻断母材中的杂质和碳化物渗入焊道.一般采用铸308纯镍焊条较好,焊接时让它在铸铁表面上熔敷一层,因为镍与碳不生成碳化物.镍还具有促进石墨化作用,使焊缝金属具有较多的奥氏体组织,从而排除了半融化区产生白口组织的可能性.此外,镍还具有良好塑性和抗热裂性能.

四、防止气孔的措施

焊缝中存在少量分散性的气孔,并不是严重的缺陷.因为气孔是球形的,不像裂纹那样会扩大、延伸.但是,连续密集的气孔则是很严重的缺陷,必须采取措施尽量避免.措施如下；

1、做好打底工作

焊第一道时,气孔最多.焊完后,用油槽凿子凿去所有气孔,至少须留五分之二的“焊肉”用尖口锤排击一遍.这样,可避免焊第二道时重复产生气孔,并创造了均温条件.、

2、防水分

因为水分中含有氧、氮、氢等焊接中的有害气体,尤其是氧气,它很容易与镍形成气孔.

五、加强措施

采取以上措施后,可防止铸铁冷焊中的四种通病,得到较理想的焊缝,基本上达到与母材相等强度的要求.在焊接大厚铸件时,还须采取以下强化焊缝和增强焊口的措施：

1、种螺钉

在坡口两侧钻孔、攻螺纹、旋上螺钉,这是增强焊口的有效措施.至于螺钉的直径和节距,需视机件所受载荷的大小和受力部位而定.但应注意以下几点；

（1）、钻孔深度为（1.1～1.2）d；d为螺钉直径.

（2）、底孔与螺钉端部的间隙越小越好,螺钉与螺纹孔的配合应紧密.

（3）、钻孔、攻螺纹时,不能用煤油之类的油脂做润滑剂.

（4）、两侧螺钉要对称,相互焊牢,并在工件焊接时,使之熔合于焊缝之中.

（5）、孔底应交叉开,使不在一直线上,这样就可使剪应力分散.

（6）、焊接时,不能使螺钉受伤,但必须使螺钉熔合于焊缝之中.

2、渗钢

钢渗进珠光体、铁元素,也是强化焊缝的有效办法.一般选用结507焊条进行渗钢.

3、渗铜粉

铜粉可利用废铜块上搓下来的铜屑.为防止电弧气流的吹吸造成铜料分布不均匀,施焊时,可使用废铜丝缠绕在结507焊条上,就可防止因应用结507焊条所产生的微裂纹.但必须注意铜粉的含量要适当,判断的方法是：

①焊缝表面呈金红色,表明铜粉渗得太多,虽然消除裂纹,但达不到强化焊缝的目的.

②焊缝表面呈黄白色,表明铜粉渗得太少,仍会出现裂纹

③焊缝表面呈金红,且无裂纹出现,说明渗入铜粉适量.