如何提高灰鑄鐵的焊接質量

程新軍

摘 要：鑄鐵由于具有較低的熔點、優良的鑄造性能、良好的切削加工性能、良好的耐磨性、減振性、生產工藝簡單、成本低合金化以后還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等優點，所以被廣泛的運用于工業生產的構件中。

關鍵詞：高灰鑄鐵；提高質量；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.035

1 焊工無法勝任工作的原因

鑄鐵它的主要成份是由含碳量大于2.11%鐵碳合金所構成其中也含有較多的硅錳硫磷等雜質元素，灰鑄鐵是一種價格便宜的結構材料，應用很廣泛約占鑄鐵總量的80%以上，很多機件的蓋、支架、泵體、軸承座、齒輪箱等都是由鑄鐵件制作的，在焊工維修中經常會到焊接鑄鐵件的工作但是很多焊工對于焊接鑄鐵的工作都不能勝任，造成這種況的原因主要有以下幾點：

（1）對于鑄鐵的性質、焊接性質、焊接材料、及焊接方法沒有進行系統的學習，在進行焊工培訓時也很少對鑄鐵焊接理論進行系統講述和實操的培訓。

（2）鑄鐵件焊接比較一般結構焊接較麻煩生產條件比較差、需要其他的輔助設備、因此在焊工培訓中對鑄鐵件焊接往往被忽略。

（3）要使焊工能很好地掌握鑄鐵件焊接，就要有通俗易懂簡明扼要的理論和扎實的實際操作的培訓。

2 焊工應具備的素質

（1）首先理論上要明白，在對鑄鐵零件進行焊接當中，通常在焊縫與母材金屬結合的熔合線上會產生白口層，也稱之為白口鑄鐵，導致焊接面白口化，白口層非常硬，機械加工非常困難，出現白口化有兩方面原因；一是，焊接部位冷卻速度過快，主要是熔合線周圍溫度快速下降；二是，選擇的焊接材料不正確，致使焊接部位的石墨化元素非常低。

（2）鑄鐵補焊時在焊縫及熱影響后均會產生馬氏體轉變、或淬硬組織硬度近似于白口給機械加工帶來很大困難。

（3）鑄鐵補焊時，一般只針對局部焊接，這導致工件受熱不均衡，焊接部位冷卻非?？?，這產生了非常大的拉力；加之鑄鐵的抗拉強度偏低，而且溫度達到400度時塑性消失，因此，當產生的拉力大于鑄鐵自身的抗拉強度，會導致焊縫部位出現冷裂紋，如此時焊縫中存在白口鑄鐵時更加大了冷裂紋的出現。

（4）當采用鎳基焊接材料以及一般低碳鋼焊條補焊時，焊縫金屬對熱裂紋較敏感是因為鑄鐵中含硫磷很高焊接時焊縫材料熔入較多的硫磷碳因此使焊縫的熱裂紋增加。

3 焊接灰鑄鐵采用的工藝

為了克服灰鑄鐵焊接時出現的焊接缺陷，我們在焊接灰鑄鐵時一般采用熱焊，半熱焊與冷焊工藝來克服焊接缺陷達到工藝要求。

（1）熱焊：是在焊接之前對工件進行整體或者局部預熱，加熱溫度一般在600-700度之間，并且要這種溫度下進行焊接，焊接完畢不能進行快速降溫，應采取緩冷措施，熱焊對于灰鐵效果顯著。運用預熱和緩冷的措施可以使鑄鐵受熱、冷卻均勻，這不但防止了焊接裂紋現象的發生，而且焊接部位也不會出現白口和淬硬現象，為后續機械加工提供了保障。預熱溫度設定在600-700度，主要有兩方面因素，一是，在這個溫度時焊縫與母材金屬溫度差小，可以減少熱應力；二是，這個溫度下灰鐵的延伸率在2%-3%，能夠杜絕裂紋的產生。為了得到更好的焊接效果，應選用鑄鐵專用焊接材料，這能保證焊接部位的化學成分、硬度跟母材金屬相近。鑄鐵熱焊能獲得最佳焊接、接頭達到機械加工等一系列要求、熱焊的加熱一般是采用焦炭地爐或者是局部用氧乙炔焰來加熱，不但污染環境，而且效率低、成本高，勞動強度大，滿足不了大規模生產的需要。但是，對于壁厚薄、形狀復雜、容易出現裂紋的工件和焊接后對于材質性能與機械性能要求嚴格的工件可獲得良好的焊接效果。

（2）半熱焊：把焊件預熱到300—400度時進行焊接。由于該方式預熱溫度低、冷卻快，所以需要配合石墨化效果好的焊接材料進行焊接，才能獲得灰口組織。一般用氧、乙炔、或汽油噴燈來加溫能改善勞動條件、簡化補焊工藝但是對于剛性較大的鑄鐵的補焊還是具有一定的熱裂傾向。半熱焊一般選用鋼芯石墨化型焊條，其牌號為Z208，焊芯為H08A，藥皮中含有較多的碳，硅，鋁，等石墨化元素，在焊接前要做好一定的準備工作。

1）要去除需要焊接部位的銹斑，油漬等污物，還要加工出焊接坡口，坡口可以使用砂輪機加工，坡口的上緣要稍大，底部位應該半圓平滑過渡，對于靠邊角的地方以及穿透性缺陷在補焊以前進行造型處理造型材料的質量比為焦炭的30%耐火磚粉25%耐火土25%磷片石墨粉20%。

2）焊前的預熱雖然不像熱焊那樣的高溫預熱但是300度至400度的預熱溫度一般情況下也是采用焦炭地爐來加溫，對一般鑄鐵件來說比較容易達到預熱溫度而且比較均勻，如果是小型焊件也可用氧乙炔焰來加溫預熱。

3）焊接之前應對待焊接以外的部位加以保護，可利用石棉進行遮蓋。焊接時，應從缺陷的中間位置開始，然后逐步向外焊接。缺陷面積小，則可以連續焊接直至填滿缺陷；缺陷面積大，就需要一層一層堆焊直至填滿缺陷。

4）焊后保溫是半熱焊工藝中不可缺少的焊接完畢焊件可放進草木灰中緩冷，大型鑄件及結構復雜的需要用預熱爐進行加熱保溫后自然冷卻。

焊條電弧冷焊的勞動條件好，工藝過程簡單生產效率高成本低易于在條件較差的情況下焊接。但是冷卻速度快，接頭的白口及裂紋焊條要采用Z248，Z208主要用于大型鑄件有大的缺陷。為了獲得好的焊接效果，杜絕冷裂紋現象的出現，焊接過程中應劃分區域，單段焊接，熔合線要比母材高3-5mm；不能大電流全面焊接，更不可分層焊接。如果是中等缺陷體積在20—50厘米平方時采用連續焊接工藝一次焊完。如果缺陷面積小于20厘米平方除一次連續填滿缺陷外再向上堆高3—5mm反復進行三次以上，若缺陷越小或焊件越大，則反復堆高的次數應越多。就能獲得好的焊接效果。