鑄鐵件缺陷分析及焊接修復注意要點

孫憲章　石洋

摘 要：鑄造是工業生產中的重要工序，在鑄件的焊接過程中容易在焊縫中出現裂紋、氣孔、未熔合等多種焊接缺陷，從而對鑄件的焊接質量造成非常嚴重的影響。文章將在分析鑄件焊補過程中出現焊接缺陷原因的基礎上對如何提高鑄鐵件的焊接質量進行闡述，通過應用這些方法與措施可以有效地提高鑄鐵件的焊接質量，提高鑄鐵件焊接的經濟效益。

關鍵詞：鑄鐵件；焊接；缺陷；方法；措施；質量

前言

鑄鐵件是在工業生產領域中應用較為廣泛的鋼鐵材料，在鑄鐵件的生產過程中由于環境、鑄造工藝以及技術水平等因素的影響經常會在鑄鐵件的表面產生鑄造缺陷，嚴重影響鑄鐵件的使用效果，因此，在鑄鐵件完成鑄造后，對其表面進行焊補來彌補鑄造缺陷是鑄造過程中較為常見的應對措施，提高鑄鐵件的補焊質量對于提高鑄鐵件的經濟效益有著十分重要的意義。

1 灰口鑄鐵件焊接缺陷分析

灰口鑄鐵是在工業生產領域中應用較多的工業材質，在對灰口鑄鐵焊接的過程中由于灰口鑄鐵件的焊接性能較差，在灰口鑄鐵的焊接過程中如果工藝不當容易產生以下的問題：（1）在灰口鑄鐵件

的焊補過程中，由于鑄鐵件中所含有的石墨化元素不足和冷卻速度較快，因此在鑄鐵件的焊縫與母材交界的熔合線處極易產生白口組織，嚴重時白口組織會覆蓋整個焊縫，鑄鐵件出現的白口組織硬度較高但較脆，不利于后期的機械加工，同時機械加工時所產生的應力將會使得焊接區域受力過大而產生裂紋，影響鑄鐵件的使用效果。（2）灰口鑄鐵件熱傳遞效果較強，在鑄件缺陷焊補的過程中所產生的熱應力會使得焊縫表面產生裂紋，尤其是當焊縫接頭處有白口組織時這種熱應力裂紋更為嚴重，嚴重時這種熱應力會導致整個焊縫沿半熔化區從母材上掉落。（3）鑄鐵件由于晶粒粗大，在鑄造的過程中難免會產生殘留氣孔、疏松、夾砂以及縮孔等鑄造缺陷，在鑄鐵件焊補的過程中混入的油、銹、水等雜質將會對焊接質量產生較為嚴重的影響。（4）鑄鐵件焊補過程中會產生大量的熱，鑄鐵件在這些大量熱的影響下會導致石墨析出量增多并聚集張大，石墨熔點較高，且難于熔合，長時間的高溫將導致鑄鐵件中的Fe、Mn、Si等物質形成相應的金屬氧化物，這些氧化物的熔點較高在鑄鐵件焊補時與融化后的鐵水夾雜在一起嚴重影響熔池的生成，并導致焊條熔滴打滾影響鑄鐵件焊補的效果。

2 提高鑄鐵件焊補質量的方法及措施

鑄鐵件的冷焊法一般采用焊條電弧焊的方法對鑄鐵件進行焊接，此種焊接方法工藝簡單、產生的環境影響較小，在鑄鐵件焊補前無需先期預熱，鑄鐵焊件焊接時在冷狀態下完成焊接，鑄鐵件焊補的過程中受熱、變形以及熔池影響都較小，在鑄鐵件焊補的過程中可以進行全位置的焊接，如果采用較為合理的焊接工藝將會使得白口組織層較薄提高了鑄鐵件的機械加工性能。在鑄鐵件焊補的過程中需要注意以下要點。

2.1 鑄鐵件焊補前做好對于鑄造缺陷的檢查

在鑄鐵件焊補之前需要對鑄件缺陷區域進行詳細地檢查，在檢查的過程中檢查工藝如下：（1）使用5-10倍的放大鏡檢查出鑄鐵件缺陷裂紋的最終點。（2）對于鑄鐵件缺陷區域中裂紋不明顯的部位，可以使用火焰加熱的方法將缺陷區域加熱到200℃左右，通過使用熱脹冷縮的方式將鑄鐵件缺陷區域中不明顯的裂紋顯現出來。（3）對于鑄鐵件缺陷區域的裂紋檢查還可以通過在裂紋區域刷煤油，帶煤油滲入裂紋后，擦去表面的油漬后，再在表面撒上一層滑石粉，而后通過使用小錘輕輕地敲擊焊接區域，缺陷區域不明顯的裂紋就會顯現出來。在焊接時可以采用V型或是U型的坡口開口形式，在坡口的底部需要帶有圓角，對于坡口開口的角度需要根據鑄鐵件的厚薄以及缺陷類型、形狀等進行確定。通常情況下坡口角度控制在50°～70°之間較為適宜。為避免鑄鐵件在焊補的過程中由于熱應力而導致裂紋的擴展，可以采用鉆止裂孔的方式來減緩鑄鐵件焊補時焊接應力的影響。根據鑄鐵件缺陷區域厚薄的不同鉆孔的孔徑控制在Ф6～10mm之間即可，在止裂孔的上端可以采用較大的鉆頭將鉆孔鉆成喇叭口的形狀，方便后期焊接熔合。

2.2 鑄鐵件焊補前的準備工作

在鑄鐵件焊補之前需要做好對于焊接區域的清理，將鑄鐵件缺陷區域中所含有的油、水、銹等雜質清理干凈，避免在鑄鐵件焊補的過程中因雜質混入而影響焊接質量，在鑄鐵件焊補前的清理時以漏出金屬光澤為宜。對于鑄鐵件焊補中所使用的焊接材料，由于鑄鐵件材質不同，其中的金屬成分以及含碳量的不同，鑄鐵件缺陷部分的內部腐蝕滲透液不同，因此在鑄鐵件焊補焊接材料的選擇上應當看焊條熔化時對焊件的熔合是否良好，與母材熔合良好，能均勻穩定地進行焊接。采用鎳基鑄鐵焊條，其抗裂性及機加工性均好，能溶解碳而不形成脆硬組織，同時鎳是較強的石墨化元素，對減弱熔合區白口層有利，不易出現裂紋。但價格較貴，不利于大量或大面積的鑄鐵補焊時使用。采用鎳基焊條焊過渡層，再用普低鋼焊條填充坡口。實踐證明，選用該方法進行鑄鐵冷焊，不但焊接質量令人滿意，而且大大降低了焊接材料成本。同時在焊接時采用氣體保護焊的焊接方式也可取得較好的效果。當采用熱焊法時，需要在前期對焊接區域進行預熱，預熱的過程中需要均衡焊接區域的溫度，做好對于白口層的控制，減少焊接時所產生的熱應力。通常采用的加熱方式是使用乙炔焰將坡口兩側加熱至150℃左右，加熱過程要均勻，避免集中在某一點。

2.3 鑄鐵件焊接時注意要點

在焊接的過程中，需要控制好焊接電流的大小，焊接時盡量選取小直徑的焊條，使得焊液能夠充滿坡口，提高焊接的質量。焊接時的電流可以按照附表選取。在焊接的過程中，對于焊條的運條以直線劃小圈為宜，焊道寬窄要合適，多取直線（呈劃小圈運條）不宜月牙或鋸齒等兩邊擺動的運條法施焊。為避免焊接時的溫度過高產生較大的熱應力，應當做好焊接時的溫度控制，在控制焊接電流與運條手法的基礎上，還可以通過控制一次焊縫的長度、速度的方式，避免電弧在某一焊接區域停留時間過程造成局部溫升過高。焊接時需要按照“先短后長”、“先里后外”、“分段退焊”和“分段跳焊”的焊接順序做好鑄鐵件的焊接。每完成一段焊道的焊接，需要立即私用尖頭小鐵錘錘擊焊肉，確保其能夠均勻的分布在焊坑中。在鑄鐵件的焊接過程中如果遇到一些厚度較大的鑄鐵件，可以使用窄焊道、多層堆焊法來完成焊道的焊接。對于一些缺陷區域較大且缺陷較為嚴重的鑄鐵件，在焊接的過程中需要將缺陷較為嚴重的區域去除，而后按照挖除后的區域尺寸下料進行挖補鑲焊（材料用低碳鋼板或從廢棄的鑄鐵中取料均可），而后使用鑄鐵焊焊接工藝完成鑲嵌材料的焊接完成對于鑄鐵件缺陷區域的焊補作業。

3 結束語

鑄件加工是工業生產中的重要一環，在鑄鐵件生產的過程中由于鑄造工藝、周邊環境等都會對鑄鐵件的鑄造質量造成一定的影響，在鑄鐵件表面形成夾砂、砂眼、裂隙等缺陷區，影響鑄件的使用性能，通過使用焊接方式對鑄鐵件表面缺陷區域進行處理可以有效地提高鑄件表面的使用性能，完成對于鑄鐵件的修復，文章在分析鑄鐵件缺陷的基礎上對如何做好鑄鐵件焊接修復進行了分析闡述。

參考文獻

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