关于机械零件焊修方法的探讨

摘要：通过对不同类型、不同材质的机械零件施行不同的焊修方法进行总结，提出今后在金属类备件加工检修时应采取的方法。

关键词：焊修 金属类 建议

0 引言

焊修是将焊接工艺用于修理的方法。它具有工艺简单、操作容易、修理过程短、质量稳定可靠等优点，因而得到广泛应用。

焊修可以用于零件裂纹或断裂的修理，也可以采用堆焊工艺在零件表面补充磨损的金属。

1 焊修特点

焊修与其他修理方法相比有如下特点：

1.1 零件容易变形和损坏 焊修中零件局部受热，且受热区各部的温度变化不均匀。焊区加热时，由于温度很高且迅速膨胀，但在膨胀时又受到周围较低温度金属组织的制约而不能自由伸展，故产生了压缩塑性变形。冷却后这部分的金属尺寸比原先的缩短了，产生了拉伸内应力。内应力的存在，对于塑性材料和刚度较小的零件会产生变形，对于脆性材料或变形受到限制的零件会产生裂纹。

1.2 需了解零件的材质和使用要求 机械零件的种类很多，其性质、使用条件和性能要求各不相同。焊修时，材质是影响可焊性*的主要因素，而焊条和焊修工艺的选择直接影响焊修质量和使用性能。因此，在焊修前应对零件的材料、工作条件、机械性能和以前的使用情况等有一逐步形成仔细的了解，以便在焊修工件中采取相应措施，以获得满意的修复效果。

1.3 应考虑焊后的加工问题 对于有尺寸精度要求的零件，焊修后需要进行机加工，但由于焊修时会引起零件金属组织的变化，从而导致很难进行机加工。为了使焊修后的零件能进行机加工，焊前必须选择合理的焊修工艺，比如采用焊前预热，焊后缓冷或回火等工艺，选用合适的焊条也可保证焊后零件的可加性。

1.4 焊条的选用 焊条的种类很多，在焊修时应根据焊修零件的材质、技术要求和焊修工艺来选择焊条，做到焊修质量可靠且经济合理。

无特殊要求的碳钢零件，选用酸性焊条，如E4301、E4303、E4310、E4311、E5001、E5011。重要的碳钢零件焊修应选用碱性焊条，如E4315、E4316、E5015、E5016等。

碳钢和低合金钢零件，可按照“等强度原则”选用相同强度等级的焊条。碳钢的抗拉强度随着含碳量的增加而增加，低合金钢的强度则随着含碳当量的增加而提高。

一般情况下，CE＜0.35%，选E43系列焊条；CE=0.4%，选E50或E55系列焊条；CE=0.5%，选E60系列焊条。

根据材料的可焊性选用焊条。实践表明，碳钢和合金钢随着含碳当量的增加可焊性降低。

当CE＜0.40%时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性能优良，焊修时一般不需要预热，对焊条的选用要求不严格。

当CE≥0.40%时，钢材的焊接性能差，焊修时应进行适当的预热，同时要选用抗裂性能好的碱性焊条。

灰口铸铁零件的焊修，主要有两个问题:一是易形成“白口”，二是极易产生裂纹。焊修时应根据零件的重要程度选择焊修工艺和焊条。

对于不重要的焊修件，可采用冷焊工艺。用一般铸铁焊条即可，如Z100、Z248、Z116等，焊后一般不易加工。

重要的灰口铸铁零件，可采用热焊，即把零件整体（小的零件）或局部预热到600℃-700℃，然补焊，焊补后要缓慢冷却（如包石棉或放在己加温炉温内，随炉温冷却。）焊条用Z208即可，焊补面可机加工。

焊修后需要加工的零件，也可采用冷焊。选用镍基铸铁焊条，可用于比较重要的修补，如Z308、Z408；选用铜基铸铁焊条，其接头强度和加工较差，如Z508、Z607。

刚性大，焊修时难于自由伸缩的部位应选用抗裂性能好的碱性焊条，如E4315、E4316。

堆焊用焊条，应根据堆焊层的性能要求选用。一般磨损修复选用D102、D106、D107焊条；耐磨性修复选用D217、D227焊条；耐高温磨损修复选用D317、D322、D327等焊条。

2 减小焊修应力的方法

焊修应力不仅能引起变形，而且还会影响焊后机加工的精度。并且在使用中也会由于应力的释放引起变形，甚至产生裂纹。因此，应当在焊修进程中或在焊修后设法消除焊修应力。

2.1 预热和缓冷 焊修前将工件整体(小工件)或局部加热到不定的温度(100℃-600℃)，并在施焊过程中和焊后防止工件急速冷却。这样处理，可以减小焊区部分和基体金属的温差，达到焊区与基体金属同时膨胀与收缩的目的，从而减小焊修内应力。

一般情况下，预热温度随着材料含碳量的增加而提高。45号钢可预热到250℃，局部预热的范围为焊区两侧150mm-200mm，缓冷的方法，如工件焊修后，包石棉或放在石棉灰中，也可以放在炉中冷却。

2.1.1 锤击 焊修过程中趁焊缝处在赤热状态下，用手锤连续击打。击打作用可使金属延展而抵消冷却收缩量，达到减小内应力的目的。

锤击时，以焊缝金属温度在800℃效果最好。随温度降低，击打力也应减小。当温度下降至300℃，则不允许击打，以免产生裂纹。

2.1.2 加热减应区 焊修工件时，选择工件适当部位(减应区)进行加热使之伸长，然后对损坏进行补焊，焊后同时冷却。这样，焊修应力会大小减小，这种方法的关键是正确选择减应区，选择的原则是选取阻碍焊缝膨胀和收缩的部位，加热这些部位，可使焊补区焊口扩张，焊后又能和焊补区同时收缩，减小了焊补区内应力。

2.1.3 焊后热处理 焊后热处理是消除焊修应力最有交效方法。对于碳钢和低合金钢可采取高温回火，加热温度为550℃-650℃，保温一定时间（按壁厚计算，每1mm要保温4min-5min），然后炉冷或空冷，一般可消除80%-90%以上的焊修应力。

采用高温回火容易引起零件变形。因此，热处理必须放在机加工之前。此外，对于含有Cr、Ni、Mn等元素的合金钢应采用快速冷却的方法，以避免回火脆性。

2.2 减小和防止变形的方法 焊修可使零件的形状和尺寸发生改变，如果变形严重，则会增加矫正变形的费用或使零件报废。因此，在焊修中应当采取适当的措施来防止变形。焊修变形和内应力是有一定关系的。