铸铁电弧焊补工艺在电机铸件的应用研究

2014-04-09马朋飞

黑龙江科学 2014年4期

关键词：补焊试板焊条

马朋飞，连军

（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯 154002）

电机铸铁工件材料牌号主要为HT250，不可避免会出现各种缺陷，包括铸造内部缺陷、磕碰等问题。铸铁含碳量很高，补焊后焊接接头容易出现问题。各生产厂都是根据经验采取补焊等措施，焊接的关键要素不明确，缺少工艺数据和可靠的试验基础。

1 灰铸铁焊接性分析

灰铸铁力学性能的特点是强度低、基本无塑性，焊接接头发生裂纹的敏感性比较大。其主要问题有：第一，焊接接头易形成白口铸造铁与高碳马氏体组织。第二，焊接接头易形成裂纹［1］。

目前铸铁焊接的方法分为冷焊、半热焊和热焊3种［2］，半热焊或热焊需要较长的预热及准备时间，不适宜实际生产，因此在实际生产中尽量采用冷焊，但是对于修补量比较大的工件，冷焊则不适宜，理论上应采用热焊。

2 试验内容及试验过程

2.1 试件及输助准备

为检测接头的性能，反映出补焊的接头性能，试件采用厚板开坡口焊接，开坡口焊接时焊量大，产生的应力更为明显，对接头的考核更加严格，从而更能代表补焊结构。选用保温棉作为焊接时保温工具，在焊接完毕后，将试板整体覆盖起到缓冷的作用。工件采用火焰预热，预热温度用红外线测温枪测量。

2.2 试件焊接过程

2.2.1 Z308、Z208焊条焊接

第一，先用Z308分别焊接一组试板，采用冷焊(不预热)，焊条直径φ3.2mm，焊接电流:100～120A；电源极性:交流；焊接位置:水平。采用多层多道焊，焊接时将另一组试板垫在下面，作为另一组试板间接预热。焊接过程中没有发现裂纹出现，焊接后当时没有出现裂纹。

第二，Z308焊条焊接完一对试板后，间接加热垫在下面的一对试板，预热温度100℃左右，用Z208焊条焊接这对试板，焊接过程中产生了裂纹,再接着焊接仍出现裂纹。

第三，上述两件试样放置12h后，第2d观察到Z208焊接的试板沿整个焊缝中心开裂，板厚方向裂透，稍加冲击力试板裂为两半，可以看到Z308焊条适于冷焊，这在实际生产过程中冷焊散热片也得到证实。Z208冷焊时，不论在焊接过程中还是焊接后裂纹不可避免出现。

第四，将Z208焊接开裂的试板焊道打磨掉，重新开坡口，打磨过程中发现焊道比母材硬度大很多，打磨火星亮度很暗且少，磨削量远小于母材，说明Z208焊接后不经预热处理或预热温度较低时焊缝产生非常脆硬的马氏体，在焊接应力的作用下产生脆性裂纹。Z208焊接前用火焰对试板进行预热，预热温度600℃～700℃，加热后迅速用保温棉覆盖，焊接时只露出焊接位置，焊接参数不变，焊接过程中没有发现裂纹存在。

2.2.2 Z408、Z508焊条焊接

第一，先用Z408半热焊焊接一组试板，试板预热至400℃左右，预热后迅速用保温棉包裹运到焊接位置，焊接时只露出焊缝，焊条直径φ3.2mm，焊接电流:100～120A；电源极性:交流；焊接位置:水平。采用多层多道焊，焊接时将另一组试板垫在下面，作为另一组试板间接预热。焊接过程中没有发现有裂纹出现，焊接后当时没有出现裂纹，焊接后试板用保温棉进行保温处理。

第二，Z408焊条焊接完一对试板后，间接加热垫在下面的一对试板，预热温度100℃左右，用Z508焊条焊接这对试板，焊接后用保温棉包裹进行缓冷，放置12h后，第2d观察Z408焊接的试板没有出现裂纹，而Z508焊接的试板沿焊缝表面有两段断续裂纹。

第三，为此，需进一步做508焊条焊接试验，试板需预热，用原来有裂纹的试板，沿焊缝纵向砸开，在试板两侧面重新用砂轮开出坡口，按上面的方法预热至400℃，按同样的焊接参数进行焊接，焊后保温处理，经过12h后观察，没有发现裂纹。

2.3 试件加工及检测

试件加工过程中，首先是车削试板平面，Z308、Z408、Z508试板车削没有问题，但Z208试板焊接接头坚硬，车削非常困难。然后对各试件进行拉力及硬度试样检测。试验发现接头的横截面表观都已经焊透，断裂位置在焊缝或熔合线处，接头的抗拉强度在83～155Mpa，其中Z408接头强度最高，Z508接头强度稍低，Z308最低。接头焊缝处的硬度在176～309HV5。