某船用柴油機(jī)機(jī)身鑄造缺陷的補(bǔ)焊

王寶琴

某船用柴油機(jī)為鑄造機(jī)身，在加工過程中發(fā)現(xiàn)其自由端φ120mm主油道止口處有局部冷豆缺陷，分布范圍15mm×8mm，如圖1所示。且該機(jī)身端面和孔口直徑都已加工到規(guī)定尺寸，無加工余量?，F(xiàn)應(yīng)生產(chǎn)需求，對該缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊。

1. 缺陷原因分析

油管表面局部有鐵銹、油污等，在配箱時(shí)沒有打磨干凈，導(dǎo)致澆注后產(chǎn)生冷豆缺陷。鑄件內(nèi)部或表面的孔洞中有金屬珠粒即金屬豆，它與鑄件本體不熔合但相連接，這種缺陷稱為冷豆，常出現(xiàn)在鑄件的下表面，其破壞了鑄件基體金屬的連續(xù)性，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。

2. 補(bǔ)焊工藝

（1）打磨缺陷 用砂輪或角磨機(jī)對缺陷部位進(jìn)行打磨，直至露出基體金屬，且光滑無尖角、銳棱，整個(gè)待焊部位圓滑、光整，打磨后尺寸為φ10mm×8mm深，如圖2所示。打磨后進(jìn)行著色探傷，確認(rèn)無缺陷后進(jìn)行補(bǔ)焊。

（2）坡口制備 試樣確認(rèn)無缺陷后進(jìn)行坡口制備，坡口表面應(yīng)光滑，坡口上大下小呈一定角度，外徑應(yīng)擴(kuò)大到φ30~φ40mm，深8mm以上，以便補(bǔ)焊操作（見圖3）。

圖1 鑄造缺陷分布

圖2 缺陷打磨后樣貌

圖3 坡口形狀

（3）焊前清理 清理整個(gè)坡口表面及焊接周圍20~30mm，至無油、銹及水等污物。

（4）補(bǔ)焊 該鑄造機(jī)身基體為球磨鑄鐵，其白口化傾向及淬硬傾向比灰鑄鐵大，焊接時(shí)鑄鐵型焊縫及半熔化區(qū)更易形成白口組織，奧氏體區(qū)更易出現(xiàn)馬氏體組織。另外，由于球磨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性與韌性比灰鑄鐵高，所以常用于較重要的場合，相應(yīng)地對接頭的力學(xué)性能要求更高、更嚴(yán)格，要求焊接接頭達(dá)到與各強(qiáng)度等級的球磨鑄鐵的母材相匹配，比灰鑄鐵更為困難。同時(shí)由于該機(jī)身已加工到尺寸，無加工余量，因此選擇用非球墨鑄鐵型焊條電弧冷焊法。焊接參數(shù)如附表所示。

焊接操作要點(diǎn)如下：

第一，采用短弧、斷續(xù)、小電流淺熔深進(jìn)行焊接，焊接速度稍快以縮短高溫停留時(shí)間，運(yùn)條時(shí)不擺動(dòng)，可用挑弧焊法盡量減少熔深，減少熔入焊縫的C、S和P雜質(zhì)，焊接順序如圖4所示。

焊接參數(shù)

圖4 焊接順序

第二，焊后用小錘輕輕敲擊整個(gè)焊道，以消除焊接應(yīng)力。焊完第一層進(jìn)行著色檢查，對于氣孔、未熔合等焊接缺陷用角磨機(jī)鏟磨后重焊。必須采用斷續(xù)焊，即焊完第一層，停下待降溫至50～60℃時(shí)焊下一道（用便攜式紅外線測溫儀測量溫度）。焊條角度接近垂直以不咬邊為宜。最后一層要使焊縫高度超過母材表面2～3mm方可結(jié)束焊補(bǔ)。

第三，對焊補(bǔ)區(qū)域進(jìn)行著色檢測，若有缺陷，處理方法同上，但切記補(bǔ)焊次數(shù)不可超過兩次。

（5）焊后實(shí)際應(yīng)用效果 焊后對補(bǔ)焊區(qū)分別進(jìn)行外觀檢查、著色探傷，未發(fā)現(xiàn)任何氣孔、夾渣、未熔合、咬邊等不良缺陷，焊后補(bǔ)焊區(qū)經(jīng)打磨、拋光，與該鑄造機(jī)身基體一致，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中安全可靠，補(bǔ)焊區(qū)未發(fā)現(xiàn)有裂紋和剝離現(xiàn)象。

3. 結(jié)語

對基體為球磨鑄鐵的鑄造機(jī)身缺陷，采用非球墨鑄鐵型焊條電弧冷焊法補(bǔ)焊，焊后取得良好效果，對今后類似項(xiàng)目的處理具有一定的借鑒意義。