汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的焊補(bǔ)技術(shù)

韋占江 李長(zhǎng)喜 陳軍偉 岳愛民 胡 榮

（1.中原油田采油五廠，河南 濮陽(yáng) 457000；2.中原油田天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽(yáng) 457000；3.中原油田工程建設(shè)總公司，河南濮陽(yáng) 457000）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是保證汽車正常行駛的關(guān)鍵部件， 而缸體鑄造材料多為鑄鐵件。 雖然材料本身具有優(yōu)良的耐磨性、減震性，但力學(xué)性能卻較低。 因此，由于鑄造工藝與材料本身雜質(zhì)等不同原因，致使鑄鐵件往往存在不同程度的缺陷。 在生產(chǎn)中就會(huì)由于各種原因，使鑄鐵材料損壞，這就需要我們采取一定的措施對(duì)損壞部位進(jìn)行焊補(bǔ)。

1 灰鑄鐵性能

灰鑄鐵中，碳大部分是以片狀石墨的形式存在，因其斷口為灰色而得名。 灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、減震性及優(yōu)良的切削加工和較小的缺口敏感等特點(diǎn)。 但同時(shí)也存在著石墨強(qiáng)度低，石墨片粗大，其力學(xué)性能差等缺點(diǎn)。 所以焊接時(shí)，控制鑄鐵型焊縫中石墨的數(shù)量和形態(tài)可以改善接頭的性能。

2 灰鑄鐵的焊接方法

灰鑄鐵焊接，產(chǎn)生裂紋是由于鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差，并在焊接應(yīng)力作用下引起的。 因此，防止焊接裂紋主要是從減小或消除焊接應(yīng)力著手。 在實(shí)踐中根據(jù)裂紋形式不同一般可采用冷焊法、熱焊法、加熱減應(yīng)區(qū)和不預(yù)熱焊法等幾種不同的焊接方法。 在焊接過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)缸體由于它本身的局限性如體積較大、預(yù)熱有困難、而且剛度大而缺陷又較小并往往產(chǎn)生于鑄件的邊角處，焊后又要求工件不變形和不破壞表面形狀等一些特點(diǎn)。 而鑄鐵的冷焊法具有焊前不需要預(yù)熱、焊后變形小、成本低、生產(chǎn)率高、焊工勞動(dòng)條件好等特點(diǎn)，因此，在生產(chǎn)單位中常常采用此方法來(lái)焊補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體。 但是如果在操作中，焊條選用不當(dāng)或是沒(méi)有采取一定的工藝措施。 則在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列缺陷。 這些缺陷中最嚴(yán)重的是白口和裂紋。

（1）白口：在焊補(bǔ)鑄鐵時(shí)，往往會(huì)在焊縫和母材交界的融合線處生成一層白口鑄鐵。 由于白口鑄鐵性硬而脆，很難進(jìn)行機(jī)械加工。 所以，對(duì)于焊后需要進(jìn)行機(jī)械加工的焊接頭將帶來(lái)很大的困難。

產(chǎn)生的原因：一方面是由于焊縫的冷卻速度過(guò)快，特別是在融合線附近的焊接金屬冷卻最快。 另一方面是焊條選擇不當(dāng)，即焊條中的石墨化元素含量不當(dāng)。

（2）裂紋：產(chǎn)生的裂紋有兩種：熱應(yīng)力裂紋和熱裂紋。 其中尤以熱應(yīng)力裂紋更為常見。

產(chǎn)生的原因：灰素鐵的塑性接近于零，抗拉強(qiáng)度又低。 焊接時(shí)如果焊縫強(qiáng)度高于母線，則冷卻時(shí)母線往往牽制不住焊縫收縮，使結(jié)合處的母材被撕裂。 此外，當(dāng)結(jié)合處產(chǎn)生白口組織時(shí)，因白口組織又硬又脆，它的冷卻收縮率又比基本金屬鑄鐵大得多，促使焊縫開裂。

鑒于上述原因，制定出防止措置：選用塑性較好的焊接材料。 既非鑄鐵組織的鎳基焊條或不銹鋼焊條等。 在生產(chǎn)中大量使用的焊條是（EZNiFe—1），該焊條是在純鎳芯藥皮中加入強(qiáng)還原性石墨。 其特點(diǎn)是焊縫溶解碳面不形成淬硬組織。 焊接金屬較軟，抗裂性較好，焊接后切削加工性較好。

灰鑄鐵電弧焊接電流的選用值

3 焊前準(zhǔn)備

（1）選用ZX—400 型弧焊整流器。 采用正接法。

（2）清理缺陷：對(duì)砂眼、縮孔等缺陷應(yīng)徹底清理。 對(duì)裂紋應(yīng)設(shè)法查清走向、分支及其端點(diǎn)，不能遺漏。 在裂紋端點(diǎn)前方約0～6mm 處鉆止裂孔， 以防止裂紋端點(diǎn)在開坡口時(shí)繼續(xù)擴(kuò)大，止裂孔孔徑Φ4～Φ6mm，

（3）可選用坡口或不開坡口，如選用坡口時(shí)可用扁鏟、砂輪機(jī)等工具加工成破口形式，坡口面盡可能平整圓滑。 焊前坡口及其附近表面的油污、銹等應(yīng)清理干凈。

（4）采用鋼芯或鑄鐵以外的焊條時(shí)，應(yīng)盡量使用小直徑的焊條和較小的焊接電流，以減少內(nèi)應(yīng)力和熱影響區(qū)的寬度。

4 操作要領(lǐng)

（1）采取短段斷續(xù)焊，每次焊15mm 左右，立即用小錘錘擊焊縫。 待焊縫冷卻到50—60 攝氏度時(shí)再焊下一段，這樣可防止焊接區(qū)局部過(guò)熱，保持該區(qū)處于較低溫度，以減小整體溫度差別，從而減少焊接應(yīng)力的目的。

（2）強(qiáng)迫冷卻焊縫：可以用水或沾水棉紗，在每一段焊道焊后立即冷卻焊道，把輸入的熱量引出來(lái)。

（3）減少熱輸入：采用小直徑焊條，小焊接電流焊接。 一般采用Φ2.5mm 的焊條時(shí)焊接電流在60～90A，Φ3.2mm 的焊條時(shí)所用的電流為80～120A。 當(dāng)采用分段退焊法時(shí)，應(yīng)采用短弧快速焊以縮短高溫停留時(shí)間，運(yùn)條時(shí)不擺動(dòng)，必要時(shí)可挑弧焊法盡量減少熔深，以減少熔入焊縫的碳和硫、磷雜質(zhì)。

（4）選擇合理的焊接方向及順序：裂紋的補(bǔ)焊應(yīng)掌握由鋼度大的部位向剛度小的部位焊接的原則。 這樣有助于防止裂紋的產(chǎn)生和延伸。

5 結(jié)論

（1）在生產(chǎn)中，采用電弧冷焊工藝進(jìn)行了大量的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的修復(fù)，均得到滿意的效果，節(jié)約了生產(chǎn)的成本。

（2）在冷焊過(guò)程中，嚴(yán)禁采用大電流，否則會(huì)使熔深增大融合區(qū)白口加厚，給加工帶來(lái)困難，還可能造成焊縫剝離或產(chǎn)生熱裂紋。

[1]吳林.《焊接手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2001 年8 月

[2]陳祝年.《焊接工程師手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2001 年8月