鑄鐵件的焊修

王雷 唐先良 尹成軍

鑄鐵零件在農(nóng)業(yè)機(jī)械中占很大比重，而且大多是重要的基礎(chǔ)件，這些零件的特點(diǎn)是重量大、形狀復(fù)雜、造價(jià)高。使用中如果因?yàn)橐恍┬〉娜毕荩ㄈ缌鸭y或小的破洞等）而報(bào)廢，是很不經(jīng)濟(jì)的。所以，鑄鐵件的修復(fù)，日益受到人門的重視。在鑄鐵件的修復(fù)實(shí)踐中，焊修工藝也得到了廣泛的應(yīng)用、發(fā)展和提高。

一、鑄鐵件焊修的特點(diǎn)

鑄鐵零件的可焊性很差，反映在如下幾個(gè)方面：

一是容易形成白口：鑄鐵在由液態(tài)凝為固態(tài)時(shí)，常因冷卻速度快，使石墨來(lái)不及析出而形成白口。白口最易形成的區(qū)域是在熔焊金屬與基體金屬的分界線上，熔合區(qū)是白亮的一片或一圈。白口組織硬而脆，極易開(kāi)裂，易造成脆性破壞且加工困難。二是容易產(chǎn)生裂紋：鑄鐵是脆性材料，抗拉強(qiáng)度低，塑性差。不象低碳鋼那樣，在應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生塑性變形。鑄鐵則往往隨著焊修區(qū)溫度的降低，焊接應(yīng)力不斷增大，當(dāng)超過(guò)一定限度時(shí)，就在焊縫橫斷面薄弱處炸裂（當(dāng)焊縫強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度時(shí)）。如果焊縫強(qiáng)度較高，而母材強(qiáng)度較低，牽制不住焊縫的收縮，則往往在結(jié)合處母材被撕裂 （或剝離）。焊縫裂紋經(jīng)常在焊修區(qū)冷至紅色消失時(shí)突然發(fā)生，有明顯的炸裂響聲。三是焊縫內(nèi)容易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷，鑄鐵中含碳、硅等元素較多，這些元素容易燒損形成氧化物，產(chǎn)生大量氣體和夾雜物。而鑄體從液態(tài)凝為固態(tài)的過(guò)程很快，氣體和夾雜物來(lái)不及從金屬中排出，焊縫內(nèi)易形成氣孔和夾渣。四是容易流失：鑄鐵加熱從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，不經(jīng)過(guò)半流體狀態(tài)，這就使得在氣焊修復(fù)時(shí)很容易流失，一般只能平焊。

二、保證鑄鐵焊修質(zhì)量的途徑

為克服鑄鐵可焊性差的缺點(diǎn)，保證鑄鐵焊修質(zhì)量，要著重從工藝和材料兩方面來(lái)解決。

（一）合理選用施焊工藝：

1.嚴(yán)格控制冷卻速度。冷卻速度在0.6℃/s以下時(shí)，能使石墨析出，采用預(yù)熱緩冷的方法能有效地防止白口化和減小應(yīng)力。

2.冷焊時(shí)，應(yīng)力求減小母材熔池深度，縮小熱影響區(qū)。操作時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況采用分段短道間歇焊或多層堆焊，取較小電流值，坡口形狀要合理，以達(dá)到減小應(yīng)力防止白口的目的。

3.合理采用錘擊焊縫、局部加熱減應(yīng)法等各種減小應(yīng)力防止裂紋的有效方法。

（二）合理選用施焊材料改變焊縫化學(xué)成分：

1.增加焊縫中強(qiáng)石墨化元素的含量。增加焊縫中強(qiáng)石墨化元素碳、硅、鋁的含量，可以在一定條件下防止焊縫金屬產(chǎn)生白口。

2.采用非鑄鐵組織的焊接材料。采用塑性較好的有色金屬或其合金焊接材料，如鎳、鎳鐵、鎳銅、銅鐵、高釩鋼等，可以避免或減輕焊縫金屬產(chǎn)生白口，而且在一定程度上也可以防止裂紋的產(chǎn)生。

三、鑄鐵焊接材料

（一） 鑄鐵電焊材料。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鑄鐵電焊條基本上分為兩大類；一類是用鑄鐵、紫銅和低碳鋼作焊條芯，外涂各種類型涂料的鑄鐵焊條。這類電焊條得到的焊縫金屬硬度較高，難于進(jìn)行切削加工，焊縫抗裂性也較差，但價(jià)格低，供應(yīng)較多。另一類是采用高合金材料作焊芯，如純鎳、鎳鐵、鎳銅鑄鐵電焊條。此類鑄鐵電焊條可以進(jìn)行冷焊和半熱焊，焊縫有良好的抗裂性。但價(jià)格昂貴，供應(yīng)較少。在生產(chǎn)中，可根據(jù)具體情況，將鋼焊條和鎳合金焊條配合使用（如底層用結(jié)506焊條打底，封面用鎳合金焊條），這樣既可將低維修費(fèi)用，又節(jié)約貴重的鎳金屬，同時(shí)還可以提高焊縫接頭的強(qiáng)度。焊修鑄鐵件時(shí)，可根據(jù)不同的材料，不同的加工要求及焊件受力情況等，選用合適的鑄鐵電焊條。

（二）鑄鐵氣焊材料

1.國(guó)產(chǎn)鑄鐵氣焊條（又稱焊絲）： 鑄鐵氣焊條的截面有圓形及方形兩種， 直徑或邊長(zhǎng)有 3.15、4、5.6、9、10mm, 長(zhǎng)度為250mm.

2.鑄鐵氣焊條的自制和代用。（1）澆鑄鑄鐵氣焊條。將柴油機(jī)廢汽缸套或HT21-40、HT24-44，敲成碎片放入地爐坩鍋內(nèi)，并按重量放入1%左右的75%硅鐵。當(dāng)鐵水溫度達(dá)1300℃時(shí)即可澆鑄。型砂可由稲谷糠灰、煙煤粉拌成。造型時(shí)，可按所需直徑大小，選取鐵絲或元條，矯直后即可造型。澆鑄前型砂應(yīng)烘干，澆鑄后應(yīng)待其冷卻后緩慢取出，并將其表面的氧化皮、黑皮、砂粒等雜物除去即可使用。這種焊條適用于熱焊、半熱焊，也可用于冷焊。焊縫具有良好的塑性、致密性和加工性能，硬度、強(qiáng)度和顏色與母材相似，焊后不易炸裂。（2）直接熔化鑄鐵氣焊條。將柴油機(jī)廢缸套敲成塊狀，用三角鐵作為型槽，直接用氧炔火焰進(jìn)行熔化，使熔化的鐵水在型槽內(nèi)成為連續(xù)而斷面適當(dāng)?shù)暮笚l。熔化時(shí)溫度不宜過(guò)高，只要能熔化為液態(tài)即可，以免過(guò)多地降低硅、碳的含量。該種焊條適用于熱焊和半熱焊。焊縫具其有較好的塑性和加工性能，硬度、強(qiáng)度和顏色與母材相似，焊后不易開(kāi)裂。當(dāng)用于冷焊時(shí)，如工藝掌握不當(dāng)，冷卻速度較快，則硬度較高，加工性較差，焊縫易開(kāi)裂。（3）代用鑄鐵氣焊條。廢舊氣環(huán)（鍍鉻環(huán)除外）可作為代用的鑄鐵氣焊條，使用時(shí)，先將氣環(huán)上的銹蝕、油污擦洗干凈，隨后一段一段地焊接起來(lái)，使其具有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度即可使用。一般用于焊補(bǔ)后不要求表面加工的鑄鐵件。其焊縫硬度較高，加工性較差，操作工藝不當(dāng)和冷卻速度過(guò)快時(shí)，易產(chǎn)生白口和開(kāi)裂，多用于熱焊或半熱焊。

3.焊接熔劑。氣焊時(shí)除采用鑄鐵氣焊條外，還必須使用熔劑。熔劑的主要作用是使難熔的氧化物質(zhì)變成易熔的鹽類而除去，使焊渣容易浮起，并起保護(hù)焊縫的作用。