某船用柴油机机身铸造缺陷的补焊

2015-04-23王宝琴

金属加工(热加工) 2015年22期

关键词：灰铸铁补焊铸铁

王宝琴

某船用柴油机为铸造机身，在加工过程中发现其自由端φ120mm主油道止口处有局部冷豆缺陷，分布范围15mm×8mm，如图1所示。且该机身端面和孔口直径都已加工到规定尺寸，无加工余量。现应生产需求，对该缺陷进行补焊。

1. 缺陷原因分析

油管表面局部有铁锈、油污等，在配箱时没有打磨干净，导致浇注后产生冷豆缺陷。铸件内部或表面的孔洞中有金属珠粒即金属豆，它与铸件本体不熔合但相连接，这种缺陷称为冷豆，常出现在铸件的下表面，其破坏了铸件基体金属的连续性，严重时将导致铸件报废。

2. 补焊工艺

（1）打磨缺陷用砂轮或角磨机对缺陷部位进行打磨，直至露出基体金属，且光滑无尖角、锐棱，整个待焊部位圆滑、光整，打磨后尺寸为φ10mm×8mm深，如图2所示。打磨后进行着色探伤，确认无缺陷后进行补焊。

（2）坡口制备试样确认无缺陷后进行坡口制备，坡口表面应光滑，坡口上大下小呈一定角度，外径应扩大到φ30~φ40mm，深8mm以上，以便补焊操作（见图3）。

图1 铸造缺陷分布

图2 缺陷打磨后样貌

图3 坡口形状

（3）焊前清理清理整个坡口表面及焊接周围20~30mm，至无油、锈及水等污物。

（4）补焊该铸造机身基体为球磨铸铁，其白口化倾向及淬硬倾向比灰铸铁大，焊接时铸铁型焊缝及半熔化区更易形成白口组织，奥氏体区更易出现马氏体组织。另外，由于球磨铸铁的强度、塑性与韧性比灰铸铁高，所以常用于较重要的场合，相应地对接头的力学性能要求更高、更严格，要求焊接接头达到与各强度等级的球磨铸铁的母材相匹配，比灰铸铁更为困难。同时由于该机身已加工到尺寸，无加工余量，因此选择用非球墨铸铁型焊条电弧冷焊法。焊接参数如附表所示。

焊接操作要点如下：

第一，采用短弧、断续、小电流浅熔深进行焊接，焊接速度稍快以缩短高温停留时间，运条时不摆动，可用挑弧焊法尽量减少熔深，减少熔入焊缝的C、S和P杂质，焊接顺序如图4所示。

焊接参数

图4 焊接顺序

第二，焊后用小锤轻轻敲击整个焊道，以消除焊接应力。焊完第一层进行着色检查，对于气孔、未熔合等焊接缺陷用角磨机铲磨后重焊。必须采用断续焊，即焊完第一层，停下待降温至50～60℃时焊下一道（用便携式红外线测温仪测量温度）。焊条角度接近垂直以不咬边为宜。最后一层要使焊缝高度超过母材表面2～3mm方可结束焊补。

第三，对焊补区域进行着色检测，若有缺陷，处理方法同上，但切记补焊次数不可超过两次。

（5）焊后实际应用效果焊后对补焊区分别进行外观检查、着色探伤，未发现任何气孔、夹渣、未熔合、咬边等不良缺陷，焊后补焊区经打磨、抛光，与该铸造机身基体一致，在实际生产应用中安全可靠，补焊区未发现有裂纹和剥离现象。