鑄鐵件的焊修

王雷 唐先良 尹成軍

鑄鐵零件在農業機械中占很大比重，而且大多是重要的基礎件，這些零件的特點是重量大、形狀復雜、造價高。使用中如果因為一些小的缺陷（如裂紋或小的破洞等）而報廢，是很不經濟的。所以，鑄鐵件的修復，日益受到人門的重視。在鑄鐵件的修復實踐中，焊修工藝也得到了廣泛的應用、發展和提高。

一、鑄鐵件焊修的特點

鑄鐵零件的可焊性很差，反映在如下幾個方面：

一是容易形成白口：鑄鐵在由液態凝為固態時，常因冷卻速度快，使石墨來不及析出而形成白口。白口最易形成的區域是在熔焊金屬與基體金屬的分界線上，熔合區是白亮的一片或一圈。白口組織硬而脆，極易開裂，易造成脆性破壞且加工困難。二是容易產生裂紋：鑄鐵是脆性材料，抗拉強度低，塑性差。不象低碳鋼那樣，在應力作用下容易產生塑性變形。鑄鐵則往往隨著焊修區溫度的降低，焊接應力不斷增大，當超過一定限度時，就在焊縫橫斷面薄弱處炸裂（當焊縫強度低于母材強度時）。如果焊縫強度較高，而母材強度較低，牽制不住焊縫的收縮，則往往在結合處母材被撕裂 （或剝離）。焊縫裂紋經常在焊修區冷至紅色消失時突然發生，有明顯的炸裂響聲。三是焊縫內容易產生氣孔和夾渣缺陷，鑄鐵中含碳、硅等元素較多，這些元素容易燒損形成氧化物，產生大量氣體和夾雜物。而鑄體從液態凝為固態的過程很快，氣體和夾雜物來不及從金屬中排出，焊縫內易形成氣孔和夾渣。四是容易流失：鑄鐵加熱從固態變為液態時，不經過半流體狀態，這就使得在氣焊修復時很容易流失，一般只能平焊。

二、保證鑄鐵焊修質量的途徑

為克服鑄鐵可焊性差的缺點，保證鑄鐵焊修質量，要著重從工藝和材料兩方面來解決。

（一）合理選用施焊工藝：

1.嚴格控制冷卻速度。冷卻速度在0.6℃/s以下時，能使石墨析出，采用預熱緩冷的方法能有效地防止白口化和減小應力。

2.冷焊時，應力求減小母材熔池深度，縮小熱影響區。操作時應根據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，以達到減小應力防止白口的目的。

3.合理采用錘擊焊縫、局部加熱減應法等各種減小應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成分：

1.增加焊縫中強石墨化元素的含量。增加焊縫中強石墨化元素碳、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生白口，而且在一定程度上也可以防止裂紋的產生。

三、鑄鐵焊接材料

（一） 鑄鐵電焊材料。目前國內生產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，難于進行切削加工，焊縫抗裂性也較差，但價格低，供應較多。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行冷焊和半熱焊，焊縫有良好的抗裂性。但價格昂貴，供應較少。在生產中，可根據具體情況，將鋼焊條和鎳合金焊條配合使用（如底層用結506焊條打底，封面用鎳合金焊條），這樣既可將低維修費用，又節約貴重的鎳金屬，同時還可以提高焊縫接頭的強度。焊修鑄鐵件時，可根據不同的材料，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.國產鑄鐵氣焊條（又稱焊絲）： 鑄鐵氣焊條的截面有圓形及方形兩種， 直徑或邊長有 3.15、4、5.6、9、10mm, 長度為250mm.

2.鑄鐵氣焊條的自制和代用。（1）澆鑄鑄鐵氣焊條。將柴油機廢汽缸套或HT21-40、HT24-44，敲成碎片放入地爐坩鍋內，并按重量放入1%左右的75%硅鐵。當鐵水溫度達1300℃時即可澆鑄。型砂可由稲谷糠灰、煙煤粉拌成。造型時，可按所需直徑大小，選取鐵絲或元條，矯直后即可造型。澆鑄前型砂應烘干，澆鑄后應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。將柴油機廢缸套敲成塊狀，用三角鐵作為型槽，直接用氧炔火焰進行熔化，使熔化的鐵水在型槽內成為連續而斷面適當的焊條。熔化時溫度不宜過高，只要能熔化為液態即可，以免過多地降低硅、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、強度和顏色與母材相似，焊后不易開裂。當用于冷焊時，如工藝掌握不當，冷卻速度較快，則硬度較高，加工性較差，焊縫易開裂。（3）代用鑄鐵氣焊條。廢舊氣環（鍍鉻環除外）可作為代用的鑄鐵氣焊條，使用時，先將氣環上的銹蝕、油污擦洗干凈，隨后一段一段地焊接起來，使其具有適當的長度即可使用。一般用于焊補后不要求表面加工的鑄鐵件。其焊縫硬度較高，加工性較差，操作工藝不當和冷卻速度過快時，易產生白口和開裂，多用于熱焊或半熱焊。

3.焊接熔劑。氣焊時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變成易熔的鹽類而除去，使焊渣容易浮起，并起保護焊縫的作用。