某船用柴油機機身鑄造缺陷的補焊

王寶琴

某船用柴油機為鑄造機身，在加工過程中發現其自由端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。且該機身端面和孔口直徑都已加工到規定尺寸，無加工余量?，F應生產需求，對該缺陷進行補焊。

1. 缺陷原因分析

油管表面局部有鐵銹、油污等，在配箱時沒有打磨干凈，導致澆注后產生冷豆缺陷。鑄件內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，常出現在鑄件的下表面，其破壞了鑄件基體金屬的連續性，嚴重時將導致鑄件報廢。

2. 補焊工藝

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

（2）坡口制備 試樣確認無缺陷后進行坡口制備，坡口表面應光滑，坡口上大下小呈一定角度，外徑應擴大到φ30~φ40mm，深8mm以上，以便補焊操作（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 清理整個坡口表面及焊接周圍20~30mm，至無油、銹及水等污物。

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

焊接操作要點如下：

第一，采用短弧、斷續、小電流淺熔深進行焊接，焊接速度稍快以縮短高溫停留時間，運條時不擺動，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，焊接順序如圖4所示。

焊接參數

圖4 焊接順序

第二，焊后用小錘輕輕敲擊整個焊道，以消除焊接應力。焊完第一層進行著色檢查，對于氣孔、未熔合等焊接缺陷用角磨機鏟磨后重焊。必須采用斷續焊，即焊完第一層，停下待降溫至50～60℃時焊下一道（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方可結束焊補。

第三，對焊補區域進行著色檢測，若有缺陷，處理方法同上，但切記補焊次數不可超過兩次。

（5）焊后實際應用效果 焊后對補焊區分別進行外觀檢查、著色探傷，未發現任何氣孔、夾渣、未熔合、咬邊等不良缺陷，焊后補焊區經打磨、拋光，與該鑄造機身基體一致，在實際生產應用中安全可靠，補焊區未發現有裂紋和剝離現象。

3. 結語

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