冷焊修复断裂铸铁件工艺措施研究

摘 要：针对灰口铸铁可焊性差，焊接时容易产生裂缝、剥离、白口和气孔等缺陷，进行冷焊接工艺措施研究。结果表明，凡是铸铁机件断裂，无论何种铸铁材质，只要按照正确的工艺措施，正确地选择焊条并进行正确的施焊操作，都可以使用冷焊技术进行修复。通过冷链技术进行修复的设备效果非常好，不会出现再损坏现象。

关键词：铸铁件；冷焊；缺陷；工艺措施

中图分类号：TB

文献标识码： A

文章编号： 16723198（2013）13018802

我们常见的机床设备中，有以灰口为材料进行铸铁的压力机、变速箱、剪床、冲床、汽缸等等的结构件，通过这一技术进行铸铁的结构件经常会出现断裂的现象。所有对这些结构件采取焊接这一公益进行修复是最经济和适用的。

采用灰口技术进行铸铁具有以下几种特点，它们是：通过灰口技术进行铸铁的结构件组织比较松散、碳含量较高、含有的杂质丰富、比较脆弱的情况会发生，因此焊接的效果较差，经常会在进行焊接以后还会出现断裂的现象，在焊接过程中会产生一些通病，如焊接出现裂缝、白口、气孔和剥离这四种现象。我们所进行了铸铁冷焊技术就是为了解决这些通病产生的。采用以下措施，可以有效地防止铸铁件冷焊过程中产生的通病。

1 防止出现冷焊修复断裂铸铁件裂缝的措施

在进行焊接铸铁件时非常容易出现铸铁件的裂缝现象，所有对这种焊接铸铁件的课焊接性非常差。在实际的操作过程中，通过这些设备所损坏的部分可以看出，铸铁件的断裂部分大多数情况下都是在整个部件的最大受力点，也有在应力的集中区域等部位的，这些部位都是整个设备的最脆弱的部位，这也给焊接技术带来了很大的挑战。这些在焊接过程中出现的裂缝大多数情况下都是通过应力产生的，应力的产生在一定程度上会让设备的工件出现变形的情况。同时铸铁件的屈服点并不是非常明显，延伸程度不明显，这就很容易产生铸铁件锻炼的现象发生。所有在进行焊接的过程中应尽可能的减少内部的应力现象，下面是笔者在实际工作中总结的几点措施：

1.1 进行焊接的清污工作

在进行焊接工作的过程中要对熔接区域里面的一些杂质，如水分、垃圾等方面的东西进行清理，如不进行清理很容易产生裂缝和气孔。同时进行焊接的坡口位置可以使用氯化碳对焊接的坡口进行清洗，这样可以使得在焊接进行完成之前不会受到任何杂质的影响。

1.2 在进行焊接过程中保持平均的温度

在进行焊接过程中保持平均的温度是在进行焊接过程中非常重要的一个步骤。在焊接中要在焊接坡口的两侧一定范围内使用氧乙炔火焰把进行焊接的工件进行加热。进行焊接加热一是为了让焊接过程保持一个均温，二是对焊接坡口内的水分和杂质进行加热，让水分和杂质进行完全的蒸发。但焊接件在空气中冷却到60度左右时可以进行焊接工作了。如果在焊接过程中出现冷热不均匀的现象，就很容易产生断裂的现象。同时，在进行焊接的过程中要注意保持焊接面的温度不高于120度，只有在均温的条件下，才能在一定程度上避免断裂和剥离的现象产生。

1.3 在进行焊接过程中进行定向施焊

在进行焊接过程中进行定向施焊是为了对内部的应力进行消除，避免出现裂缝情况发生的对策。进行焊接的焊缝走向是根据工件断裂的部位进行确定的。它的规律就是从强到弱，从内到外。在对构件进行定性焊接以后，焊缝的走向是不会变化的，所以要面向一个比较容易吸收和比较容易将应力进行扩散的方向进行焊接，这样可以更好解决自身的内部应力和扩散应力带来的问题。特别是在进行深坡口焊接时，进行焊接的方向要根据自然应力的方向进行焊接，这样可以避免因为应力所带来的剥离和裂缝的现象产生。

1.4 在进行焊接过程中进行规则性施焊

在进行焊接的过程中一般是采用不规则的焊接方法，也就是焊接朝着各个不同的方向进行分散式焊接，这样才能产生均温焊接的效果，同时又不会让应力进行分散。但是在焊接过程中所进行的不规则焊接会让焊缝产生不同程度的应力，不仅会有方向一致的应力，也会有方向不一致的应力。一旦所有的焊接应力进行累加的程度大于铸铁所承受的强度极限时，就会使铸铁产生一定程度裂缝，或者埋下裂缝的隐患。同时，当坡口焊缝的形成是从两边向中间进行回合的时候，就会产生焊缝极度收缩的现象，让坡口两侧的焊缝熔合线上产生剥离或者裂缝的情况。但是，如果使用有规则性的施焊方法，就会既能让焊件达到均匀的温度，也能让应力具有规则的进行分散，还能防止产生焊件的裂缝或者焊件剥离的情况出现。规则性的施焊方法是在保证焊缝的走向相同的情况下，使用阶梯形及层、道排列的程序进行全面的施焊工作。

1.5 在进行焊接过程中进行迭焊法

在进行焊接过程中进行迭焊法具有一定的优点，它能很好的改善焊缝组织的树枝状结晶，而且能起到很好的退火效果，让进行焊接的缝隙处的晶粒得到很好的细化，并且更加紧实，同时可以很好的避免焊接过程中产生裂缝的现象，也可以很好的避免剥离现象的产生，让焊接的构件更加平滑和完美。

1.6 在进行焊接过程中进行锤击

每焊完一道后，用具有尖口的工具敲击被焊接的零件，让工具的尖口处于焊接的缝隙处，并且进行不断的锤击。在进行焊接过程中进行锤击的目的是对内部的应力进行消除，让焊接件的各个组织更加的紧实。同时，在进行焊接过程中进行锤击也能很好的消除应力，避免气孔和裂缝产生的有效措施。

2 防止冷焊修复断裂铸铁件剥离的措施

冷焊修复断裂铸铁件剥离是在焊接过程中非常容易产生的现象，想要解决这一问题可以采取如下几种措施，如对铸铁件进行平均温度，对铸铁件清理污垢，对铸铁件进行有规律性的，定向的焊接等方面，以下是防止冷焊修复断裂铸铁件剥离的两方面措施。

2.1 针对坡口防止冷焊修复断裂铸铁件剥离的措施

铸铁件坡口的形状对于冷焊修复断裂铸铁件机械的强度具有很大的关联性，同时也对冷焊修复断裂铸铁件剥离产生很大的影响。确定坡口采取什么样的形状要根据进行焊缝的厚度来确定，在焊缝的厚度小于100mm和焊缝厚度大于100mm时，所需要的坡口的形状是不同的。如坡口的形状采取台阶形状，可以让熔合线成为曲线的形状，让应力沿着曲线的方向进行分散，这样可以避免由于多道多层焊接而产生的剥离现象发生。

2.2 针对深坡口多层焊接防止冷焊修复断裂铸铁件剥离的措施

在进行铸铁件的焊接过程中，在坡口的多道多层焊接处很容易发生铸铁件剥离的现象，在处理过程中除了采用对铸铁件进行平均温度，对铸铁件清理污垢，对铸铁件进行有规律性的，定向的焊接等方面，还可以采用根据焊道的多少增加或减慢焊道速度的方法进行处理，保证在焊接坡口300mm范围的温度保持在60～70℃恒温的状态下，焊接过程中要均匀进行，不用急功近利。

3 防止冷焊修复断裂铸铁件白口的措施

白口现象的发生是在进行铸铁焊接时非常容易产生。如果出现白口的现象，很容易产生剥离和裂缝。在进行冷焊断裂铸铁件时，为了有效的避免白口现象的发生，在采用通用的措施，如进行清污、坡口、迭焊退火法等方法外，还要采取以下几种措施：

3.1 选择合适的铸铁件焊条

一般采用铸308纯镍焊条较好，焊接时让它在铸铁表面上熔敷一层，因为镍与碳不生成碳化物。但是，铸308焊条对有些材料会焊不上，即熔滴与母材结合不牢，只要轻轻一击，焊层就会剥落。遇到这种情况，一般用增加过渡焊层的方法来避免，可用铸116或铸117高钒铸铁焊条，或者用结507焊条来解决。焊接方法是采用点熄焊接后，用砂轮磨去厚度的3/5，再用铸308焊条就能焊得上。

3.2 选择合适的铸铁件熔合线

因为铸铁内的碳、硅元素很容易渗入熔合线，加上熔合区域的冷却速度较快，因此，熔合线附近很容易产生白口。防止防止在熔合线区域产生白口组织的办法是：采用前面所述的短、窄、厚、小等焊接工艺。

4 防止冷焊修复断裂铸铁件气孔的措施

在铸铁件焊缝过程中会存在少量的分散性气孔现象，这一现象的发生不是一个严重的情况。这是因为气孔的形是球形的，不容易进行扩散和延伸。但是，一旦出现连续气孔的情况就会产生严重的后果，遇到气孔的情况就要采取必要的措施。具体如下：

4.1 防水分

因为水中含有氧。氮、氢等焊接中的有害气体，尤其是氧气，它很容易与镍形成气孔。“均温”是驱除水分的重要手段，只要始终保持焊接面上有一定的温度，就能保证焊接区域的干燥。此外，还要防止外界水分的侵入，更不允许用水冷却工件。

4.2 弧坑交叉

采用适当的工艺操作后，弧坑性裂缝虽然防止了，但有时弧坑中的小气泡还会出现。其原因大多是由于氧饱和的缘故，这时可以用弧坑交叉的方法来消除。弧坑交叉是要求道道层层的弧坑位置相互错开，这样可将每段焊缝的弧尾引向外侧，即使有小气泡，也能被第二道焊接的焊液消除，如图7所示。

5 强化冷焊修复断裂铸铁件焊缝措施

采用以上措施后，可以防止铸铁冷焊中的四种通病，得到较理想的焊缝，基本上达到与母材等强度的要求。但对于大型重载荷设备，还须采取以下强化焊缝和增强焊口的措施。

5.1 种螺钉

在坡口两侧钻孔、攻螺纹。拧上螺钉，这是增强焊口的有效办法。至于螺钉的大小，需视设备所承受的载荷大小及受力部位而定。一般须遵循以下几点：

（1）钻孔深度为1.1～1.2倍螺钉直径。（2）螺钉拧合后与螺孔间的间隙越小越好。（3）钻孔、攻螺纹时，不能用任何剂。（4）两侧螺钉要对称，相互焊牢，并在工件焊接时，使之熔合于焊缝之中。（5）孔底需交叉开，不允许在一条直线上，这样可以使剪应力分散。（6）焊接时，不允许螺钉受到损伤，但必须使螺钉熔合于焊缝之中。

5.2 渗钢

渗进珠光体、铁元素，也是强化焊缝的有效方法，一般选用结507焊条（拉伸强度50kg/m㎡）进行渗钢。但用507焊条焊接铸铁容易产生微裂缝，因此要采取适当的工艺措施。如图9所示，渗钢是层层交叉渗入的（渗钢时要同时渗铜粉），在沿母材坡口的表面上均匀用铸308焊条。图中“X”是使用结507焊条，其它是使用铸308焊条。

5.3 渗铜粉

为了防止电弧气流的吸吹造成铜料分布的不均匀，可把铜粉与水玻璃搅拌均匀后粘在施焊区域。施焊是，使铜粉与结507焊条充分熔融成强韧的合金，就可以防止因使用结507焊条所产生的微裂纹。但必须注意，铜粉的使用量要适当。太多，达不到强化焊缝的目的；太少，焊缝仍会出现裂纹；只有焊缝表面呈现红黄色，且无裂纹出现，才是渗入铜粉适量。

6 结论

经多年的实践证明，无论何种铸铁材质，设备的功能高低，机件轻与重，裂纹长短，断裂处厚与薄，结构形状的简单或者复杂，无论是铸铁机件发生断裂的现象等，都可以采用冷焊的方法进行铸铁件的修复。对铸铁件进行焊补修复的设备，在长时间的实践过程中发现，不会出现焊接范围内的再次损坏的现象发生。

参考文献

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