鑄鐵手工電弧焊（冷焊）的焊補方法

【摘要】本文針對鑄鐵件在使用過程中，由于超負荷，使用環(huán)境，機械事故等原因，造成鑄鐵設備（件）的損壞。介紹了鑄鐵手工電弧冷焊的焊補工藝，具有工藝簡單、成本低、操作方便、勞動強度低、工件基本不變形等優(yōu)點，焊縫強度能滿足使用要求，保證了鑄鐵焊補的施工質(zhì)量。

【關鍵詞】鑄鐵件；手弧焊；冷焊；補焊

1、前言

鑄鐵工件的種類很多，用途也較廣泛。根據(jù)鑄鐵的焊接特點，對鑄鐵件采用相應的焊補工藝進行焊補，以減少焊縫形成白口及淬硬組織，避免產(chǎn)生裂紋和氣孔。提高鑄鐵設備（件）的使用周期，降低焊補成本。本文從鑄鐵的種類和性能、焊接設備、材料和焊接工藝、注意事項等方面介紹了鑄鐵電弧冷焊的焊補工藝技術。

2、鑄鐵的種類和性能

2.1鑄鐵的分類

鑄鐵是含碳量大于2.11﹪或具有共晶組織，且含有一定量的硅、錳元素及硫、磷雜質(zhì)的鐵碳合金。有時還可加入各種合金元素，以獲得具有特殊性能的合金鑄鐵。在Fe-C二元合金系中，按穩(wěn)定系相同，根據(jù)碳含量的不同，鑄鐵可分為：亞共晶鑄鐵ω（C）﹤4.26﹪、共晶鑄鐵ω（C）=4.26﹪、過共晶鑄鐵ω（C）﹥4.26﹪。按碳在鑄鐵中的存在狀態(tài)、形式和生產(chǎn)方法的不同，可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及合金鑄鐵五類 。

2.2鑄鐵的焊接性

鑄鐵的化學成分特點是碳及硫、磷雜質(zhì)含量高。焊接過程中，因相變速度快而產(chǎn)生的組織應力大，增大了焊接接頭對冷卻速度變化的敏感性及對冷，熱裂紋的敏感性；力學性能特點是強度低，基本無塑性。且由于焊接過程是不均勻的快速加熱和冷卻過程，易產(chǎn)生較大的焊接應力，使焊接接頭容易產(chǎn)生白口及淬硬組織，易產(chǎn)生裂紋。因此，鑄鐵的焊接性較差。

3、鑄鐵電弧冷焊的優(yōu)點及工藝要點

3.1鑄鐵電弧冷焊的優(yōu)點

鑄鐵異質(zhì)焊縫電弧冷焊的優(yōu)點是焊前對被焊工件不預熱，使焊接工藝過程大大減化，不僅降低了焊補成本，改善了焊工的勞動條件，而且提高了焊補效率。此外，電弧冷焊還具有適用范圍廣，可進行全位置焊接等特點。對于大型鑄件或不能預熱的已加工面更適于采用電弧冷焊。所以鑄鐵電弧冷焊是一個發(fā)展方向。

3.2鑄鐵電弧冷焊的工藝要點

鑄鐵電弧冷焊可分為，同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫和異質(zhì)（非鑄鐵型）焊縫。異質(zhì)焊縫要獲得好的焊接質(zhì)量，不僅要根據(jù)焊補要求正確選擇焊接材料，而且要注意掌握焊補工藝要點。異質(zhì)焊縫電弧冷焊的工藝要點可總結為：“短段、斷續(xù)分散焊，較小電流熔深淺，焊后錘擊消應力，退火焊道前段軟?！碑愘|(zhì)焊接材料電弧冷焊的重點仍是防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產(chǎn)生。在保證電弧穩(wěn)定的情況下采用小直徑焊條，小電流快速焊，以減少母材在焊縫中的熔合比，降低焊縫中碳、硫、磷等有害雜質(zhì)的含量，提高焊縫質(zhì)量。同時，減少了焊接熱輸入及焊接應力，防止裂紋的產(chǎn)生。異質(zhì)焊縫電弧冷焊主要是通過調(diào)整焊縫化學成分，來改善接頭的組織和性能。

4、焊接設備和材料的選用

4.1推薦使用直流弧焊機并采取反接法（工件接負極，焊條接正極）這樣可使焊接電弧穩(wěn)定，滿足低氫型堿性焊條的工作條件。如采用交流焊機，則空載電壓需在75V以上。

4.2使用的焊條既要達到焊補后無白口和裂紋的效果，還要價格低，易于購買。因此，推薦使用J507或J506型碳素結構鋼焊條修補鑄鐵管和鑄鐵閥門裂紋，選用J422型焊條堆焊，還可代替專用焊條開裂紋坡口。上述幾種焊條含硫、磷等雜質(zhì)少，因而焊縫的抗裂性、塑性和韌性都較好。但這些焊條易受潮，使用前需將J507、J506型焊條在350-400℃下烘焙2h，J422型焊條在70-150℃下烘焙1h。推薦使用鎳基EZNi-1（308）焊條修補缸體，焊前應將焊條在150℃下烘焙2h。

5、焊前準備

5.1認真檢查缺陷，清除油污，詳細檢查裂紋，為防止焊補過程中裂紋擴展，應在裂紋兩端3--5mm處鉆Φ5-φ8mm的止裂孔。

5.2當焊件厚度或缺陷深度大于5mm應開坡口，用直徑3.2mm的J422焊條手工電弧開80°U形坡口，坡口底部應平整，其深度為焊件厚度的2/3，切割電流為150-160A。坡口開好后，用鑿子剔除坡口及附近的飛濺，用鋼刷清理坡口，使其露出金屬光澤。

6、焊接工藝措施及工藝參數(shù)

6.1采用異質(zhì)焊接材料手工電弧冷焊的工藝措施

為防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產(chǎn)生。應采用小直徑焊條、小電流、快速焊，同時，采用短段、斷續(xù)分散焊、多層多道焊及焊后錘擊消應力。以控制焊接熱輸入，減小焊接應力及熱影響區(qū)的寬度，防止產(chǎn)生裂紋，減少最易形成白口的半熔化區(qū)的寬度，使白口層變得薄些。

為減少焊接熱輸入，降低焊補溫度，多層焊層間溫度應控制在（50-60℃）以下。每層焊縫要薄。不作橫向擺動。以降低應力及減少半熔化區(qū)的寬度。焊縫越長，所承受的拉應力越大，故采用短段焊有利于降低焊縫應力狀態(tài)，減少焊縫發(fā)生裂紋的可能性。一般每段焊縫長度，薄壁件為10—20mm，厚壁件為30-40mm。焊后應立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補區(qū)的應力，防止裂紋的產(chǎn)生。運用退火焊道的方法。當補焊加工面的線狀缺陷時，可采用退火焊道的方法以改善補焊區(qū)的切削加工性能。為避免焊件局部過熱而增大焊接應力，應采用分散焊法。對大厚件多層焊應合理按排多層焊焊接順序。必要時可在坡口表面焊過渡層，可有效的防止焊縫剝離。

6.2焊接工藝參數(shù)

焊接電流：詳細參數(shù)見表一。

坡口角度：非穿透性缺陷深度﹤15mm的坡口角度應為70-80°，缺陷深度﹥15mm的坡口寬度應為15-25mm。穿透性缺陷，壁厚﹤15mm的坡口角度為70-80°，鈍邊為2-3mm，壁厚﹥15mm的可開雙面坡開，坡口角度為70-80°。

焊條與電流匹配參數(shù)表 （表一）

焊條直徑（mm） 2.0 2.5 3.2 4.0

電 流 （A） 40--60 50--80 100--120130--190

注意事項

1.嚴格控制母材在焊縫中的熔合比。采用小的坡口角度、焊條直徑、焊接電流，適當提高焊速，控制每段焊縫長度，控制層間溫度，每層焊道要薄，以減少焊接熱輸入。2.焊后應立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補區(qū)的應力，如果坡口底部錘擊不便，可錘擊鈍刃扁鏟，以消除焊接應力。

結論

鑄鐵冷焊技術不僅強度可靠，效率高，成本低，修復速度快，并且還可對某些大型鑄鐵件在不拆卸的情況下，進行全位置焊補修復，工件不易變形，焊工勞動條件好等優(yōu)點。焊縫強度能滿足使用要求，保證了鑄鐵焊補的施工質(zhì)量，技術效果及經(jīng)濟、社會效益十分顯著。

參考文獻

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