铸铁件的焊接修复工艺要点

宋楠楠

摘要：由于铸铁件的自身材质问题，给焊接修复带来了很大的困难。分析铸铁件在焊接修复时的主要困难的基础上，对如何提高铸铁件的焊接质量的工艺方法进行了介绍。

关键词：铸铁件；焊接；缺陷；质量

中图分类号：TG45712文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.04.061

农业机械上的好多零件为铸铁件，在农业机械修理中经常要遇到铸铁件的焊接修复，而铸铁是焊接性不良的材料，给维修工作带来了一定的困难。提高铸铁件的焊接质量对提高农业机械维修效益有着重要的意义。

1铸铁件在焊接修复时的主要困难

由于铸铁是焊接性不良的材料，因此采用焊接修复时会产生下面几种主要困难。

（1）焊接接头易产生白口组织。焊接时熔化区很小，冷却快，在焊缝金属与基体分界线上易产生白口薄层，既硬又脆，不但使加工困难，而且使用中易产生裂纹，甚至脆断。

（2）焊接接头易产生裂纹。焊接中半熔化区白口铁收缩量比灰口铁收缩量大得多，二区之间产生的热应力很容易超过强度极限而形成纵向裂纹。局部过热也会使母材性能变坏（晶粒大、组织疏松、变脆），加剧应力的不均衡状态促使裂纹生成。

（3）焊缝易产生气孔。由于铸铁含碳量高，特别是铸铁件内易吸收油脂和污物，所以焊接时易生成CO2及其它气体，而铸铁从液态到固态变化过程快，气体不易逸出而产生气孔，使焊缝强度受到很大的影响。

此外，铸铁组织、零件结构形状与对焊接修复要求的多样性，也使铸铁焊接复杂化。

2焊接工艺的种类

2.1热焊和半热焊修复

在零件焊接前要进行高温预热，预热可用大的煤气火焰喷嘴或加热炉进行。用气焊或电焊的方法可以达到满意的焊接效果（焊后缓冷，并时效处理），这适合于铸造车间修复铸件毛坯的缺陷，用与基体相同材质的焊条可达到加工后看不出焊接修复痕迹的效果。但是，这种热焊由于劳动条件差，生产效率不高，周期长，需要加热和保温炉，而加热又将使零件变形失去原有精度，因此应用受到限制。

2.2冷焊修复

冷焊就是在常温下或只对工件进行低温预热然后施焊。冷焊虽也有困难，但比较简便、经济，劳动条件也好，是一种很有前途的方法，近年来发展较快。铸件冷焊要求焊后有较高的强度、严密性，并可进行切削加工。这就需要用特殊的焊条，如铜铁系焊条、镍铜系焊条和镍铁系焊条等。

（1）使用铜铁系焊条冷焊，焊缝的抗裂纹能力强，具有相当高的强度，但存在白口层和淬硬组织，不利于切削加工。

（2）使用镍铜系焊条冷焊，则焊接接头的加工性能较好，熔合区的白口层和淬硬层很薄，但接头强度和抗裂纹能力不如铜铁系焊条，更不宜用来补焊面积较大的缺陷或刚度很大的工件。

（3）常用的镍钢合金是蒙耐尔合金，它的成分是：Ni=65%～70%，Fe=2%～3%，Mn=1.2%～1.3%，其余为铜。

3使用奥氏体铁铜焊条的焊接工艺

3.1准备工作

仔细了解被焊件的情况。如损坏情况和原因、结构及尺寸、铸铁组织、刚性、焊接操作条件、使用要求等，以便确定修复方案。

（1）清洗焊接部位。对未完全裂开的工件要找出裂纹端点。寻找方法是将煤油渗入裂纹，用乙炔焰迅速烤掉表面上的油，涂白粉笔粉，查看缝中油渗出的印迹。对铸件大、壁厚、关键部位有裂纹迹象，不可使用上述方法，可用王水腐蚀法，手砂轮打磨光可呈现一条可见黑线。

（2）端点上钻孔。为防止裂纹延伸，要在裂纹端点上钻孔，孔径为3～10 mm（随壁厚增大而增大）。

（3）焊处开坡口。对已经断开的零件，要合拢、复原、夹固并点焊住再开坡口。对受冲击负荷的大型厚壁铸件，应先热压扣合再开坡口。尽量开两面坡口，先开一面焊好，再开另一面并施焊（可用电弧开坡口，这样简单易行且效率高）。

（4）预热工件。在焊前要火烤除油，并低温预热，这可在电炉中或用乙炔焰（大面积烘烤）来进行，速度要缓慢，均匀地预热至50～60 ℃，焊接部位要放平，夹固。焊条应放在200～250 ℃电炉中烘烤30～50 min。

3.2焊接操作

（1）焊接顺序。焊时先点焊定位，按从中间向外、对称、分散的顺序施焊。也可采取分段、短段、分层、交叉、分散、断續、逆向操作等方法。对多裂纹者，先焊支裂纹，后焊主裂纹，从止裂孔焊向裂纹中心部位。

（2）电流控制。开始电流大些，在焊坡口中间时小些，在坡口即将焊平时电流调至最小（可减少基材熔化量），并以回火焊道来焊接。填堵裂孔时电流先大些，即将补平时小些，也以回火焊道来补焊。

（3）运条方法。在焊接的过程中，对于焊条的运条以直线划小圈为宜，焊道宽窄要合适，多取直线（旱划小圈运条）不宜月牙或锯齿等两边摆动的运条法施焊。

（4） 温度控制。为避免焊接时的温度过高产生较大的热应力，应当做好焊接时的温度控制。在控制焊接电流与运条手法的基础上，还可以通过控制一次焊缝的长度、速度的方式，避免电弧在某一焊接区域停留时间过长造成局部温升过高。焊接时需要按照“先短后长”“先里后外”“分段退焊”和“分段跳焊”的焊接顺序做好铸铁件的焊接。

（5）锤击和铲修。每次熄弧后，熔池由液态刚凝固，即红色消失瞬间的四五秒钟，用圆头小锤锤击焊缝，有效地消除收缩应力，防止裂纹。锤击后用錾子修整焊缝。焊缝不烫手时再次引弧焊接。有气孔时要铲掉重焊。

（6）补焊。在铸铁件的焊接过程中如果遇到一些厚度较大的铸铁件，可以使用窄焊道、多层堆焊法来完成焊道的焊接。对于一些缺陷区域较大且缺陷较为严重的铸铁件，在焊接的过程中需要将缺陷较为严重的区域去除，而后按照挖除后的区域尺寸下料进行挖补镶焊。

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