灰鑄鐵的缺陷焊補

張艷紅

摘 要：由于鑄造工藝的特點，灰鑄鐵件往往存在著各種不同程度的缺陷，在生產中也有許多因各種原因而損壞的鑄件，因此鑄鐵的焊接其實是對鑄鐵的缺陷或者損壞的鑄鐵件進行焊補。鑄件的補焊可以為國家節約大量的物力、人力和財力，具有十分重要的意義。

關鍵詞：灰鑄鐵；電弧熱焊；電弧冷焊

中圖分類號：TG246 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0028-01

灰鑄鐵中因斷口為灰色而得名，其中的碳全部或者大部分以片狀石墨的形式存在，因其具有優良的鑄造性、減震性、耐磨性，具有優良的切削加工性能，較小的缺口敏感性，是最普通、最常用的鑄鐵。

1 灰鑄鐵的焊接性

灰鑄鐵的焊接性能較差，在焊接過程中會產生一系列缺陷，其中危害最嚴重的是白口組織和裂紋。

1.1 白口組織

焊縫金屬為鑄鐵成分時，熔池的冷卻速度非常快，滲碳體來不及析出石墨，以Fe3C形態存在，產生白口組織；焊縫金屬為非鑄鐵成分時，常用EZNi純鎳等焊條進行補焊，熔合區的冷卻速度同樣很快，也會產生白口組織。

防止產生白口組織的措施：（1）減小焊接過程中和焊后的冷卻速度，采用焊前預熱、焊時保溫、焊后緩冷等措施。（2）利用石墨化元素，促進滲碳體分解出石墨，以減少白口組織；同時要限制阻礙石墨化元素含量。

1.2 裂紋

灰鑄鐵的內部以片狀石墨的形式存在，塑性差，強度低，承受塑性變形的能力很低，容易開裂；在焊補過程中由于是局部加熱和冷卻，容易產生焊接應力，因而產生裂紋。

防止裂紋的工藝措施：（1）焊前預熱、焊接過程中保溫和焊后緩冷；（2）在焊補大鑄件時，應采用窄坡口、坡口內栽絲或填墊板等；（3）采用熔敷金屬的屈服點較低的鑄鐵焊條。

2 灰鑄鐵焊補工藝

2.1 焊接方法

生產中最常用的鑄鐵焊補方法為焊條電弧焊和氣焊。

2.2 焊接材料

焊接材料除了用GB10044-88《鑄鐵焊條及焊絲》規定的之外，還可用18-8型不銹鋼焊條及其他高鉻鎳焊條。

2.3 焊前準備

為確保焊補質量，首先要確定缺陷的位置、大小、走向和性質等，通常確定缺陷的方法有：用肉眼或放大鏡觀察，用水壓試驗檢查，用氣焊火焰將缺陷處加熱等。缺陷性質確定以后，若是裂紋，應離裂縫3～5mm處鉆出直徑為4～6mm的止裂孔，以防止焊接時裂縫擴展。隨后，用氣焊火焰清除缺陷附近的油污；用風鏟、砂輪等工具對缺陷進行清理，露出金屬光澤，最后根據焊件具體情況、缺陷類型等加工出坡口。

2.4 坡口形式

通常較薄鑄件的裂紋深度為逐漸厚度的2/3，以開V行坡口為宜，坡口角度在70°～80°范圍內，若厚度或剛度較大時，采用U形或雙U形坡口。

2.5 焊條電弧焊焊補灰鑄鐵

（1）焊縫金屬為非鑄鐵成分的電弧冷焊：①焊接電流應盡可能小。減小母材與焊接處的溫差，防止開裂，減小熔深，減少母材鑄鐵融入量，同時焊接的熱輸入量少，還可以減小焊接應力。②短段、斷續分散焊及錘擊焊段。一般厚壁件取30～40mm，薄壁件每次焊接焊縫10～20mm，每焊一小段后，迅速錘擊處于高溫的具有塑性的焊縫，這樣可以松弛焊接應力、增加焊縫的致密性。焊補過程中，當溫度降至50～60℃時，再焊下一道焊道。③合理安排焊接順序。對于厚度較大的焊件多層焊，在坡口上堆焊一層，再進行填充焊接，這樣的焊接順序抗剝離性裂紋效果較好。④栽絲焊。焊前在坡口內鉆孔攻螺紋，擰入鋼制螺釘，先圍繞螺釘焊接，再焊螺釘之間，使螺釘承擔大部分焊接應力。⑤裝加強筋焊。焊補厚大鑄件時，需要開較深的坡口，為提高焊補接頭的強度和剛性，可以在坡口內加裝并焊接低碳鋼加強筋，這樣大大減少了焊縫金屬，提高了焊補效率。（2）焊縫金屬為鑄鐵成分時的電弧焊工藝：①一般情況下需要預熱到400℃（半熱焊），焊后緩冷，或預熱到600～700℃（熱焊）。若有些焊縫能自由收縮，不易產生熱應力裂紋，可以不預熱。②采用大直徑焊條、大焊接電流、長電弧、連續焊接工藝，減緩焊接接頭的冷卻速度，提高焊接熱輸入量，促進藥皮中大量高熔點石墨化元素充分熔化和反應。

2.6 氣焊焊補灰鑄鐵

氣焊焊補分為熱焊和不預熱焊。熱焊法主要用于缺陷所在位置剛性大、易裂紋，焊后需進行機械加工的重要的受力鑄件，此方法是指將鑄鐵整體加熱或較大范圍的局部加熱到600～700℃。焊前不預熱焊法主要用于缺陷于邊、角棱且剛性不大，不易開裂，焊后不需加工的鑄件。

2.7 氣焊的焊補工藝

（1）為加大火焰能率，消除焊補時的夾渣、未焊透、白口、氣孔等缺陷，宜選用大號焊嘴和大號焊炬。操作時，須用弱碳化焰或中性焰，結束時宜用碳化焰使焊補區緩冷，以減少硅和碳的燒損，防止白口硬化。（2）對焊件開始施焊時，火焰在焊補處周圍20～30mm范圍內作往返加熱，待焊接處達到熔化狀態，才能加入焊絲，以保證母材與填充金屬良好溶合。施焊中，要用火焰始終蓋住熔池，并保持焰心距熔池15～20mm。焊炬火焰不斷平穩有節奏地向前移動的同時，應作橫向鋸齒形或圓圈形擺動，焊絲除向前移動及橫向擺動外，還要適當地在熔池內攪拌，并不時將氧化物等雜質拔出熔池。（3）焊接快結束時，要對焊縫進行整形，即將有一定余高的焊縫，趁其還沒有完全凝固時，對其立即重復加熱進行溶實、展平，刮去表面的氧化物及多余部分，使焊縫更加致密，有效地排除氣孔（縮孔）、夾渣、疏松等缺陷。（4）焊后緩冷是鑄件焊補所必須的工藝措施，最好的方法是焊后立即將焊件放在600℃左右的電爐內冷卻；也可以用火焰大面積反復加熱焊接區的周圍，并逐步抬高火焰，經過十幾分鐘后停止加熱，之后將焊件蓋上耐火保溫材料，再用火焰補充加熱較少時間就可以了。