如何提高灰铸铁的焊接质量

程新军

摘 要：铸铁由于具有较低的熔点、优良的铸造性能、良好的切削加工性能、良好的耐磨性、减振性、生产工艺简单、成本低合金化以后还具有良好的耐热性和耐腐蚀性等优点，所以被广泛的运用于工业生产的构件中。

关键词：高灰铸铁；提高质量；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.035

1 焊工无法胜任工作的原因

铸铁它的主要成份是由含碳量大于2.11%铁碳合金所构成其中也含有较多的硅锰硫磷等杂质元素，灰铸铁是一种价格便宜的结构材料，应用很广泛约占铸铁总量的80%以上，很多机件的盖、支架、泵体、轴承座、齿轮箱等都是由铸铁件制作的，在焊工维修中经常会到焊接铸铁件的工作但是很多焊工对于焊接铸铁的工作都不能胜任，造成这种况的原因主要有以下几点：

（1）对于铸铁的性质、焊接性质、焊接材料、及焊接方法没有进行系统的学习，在进行焊工培训时也很少对铸铁焊接理论进行系统讲述和实操的培训。

（2）铸铁件焊接比较一般结构焊接较麻烦生产条件比较差、需要其他的辅助设备、因此在焊工培训中对铸铁件焊接往往被忽略。

（3）要使焊工能很好地掌握铸铁件焊接，就要有通俗易懂简明扼要的理论和扎实的实际操作的培训。

2 焊工应具备的素质

（1）首先理论上要明白，在对铸铁零件进行焊接当中，通常在焊缝与母材金属结合的熔合线上会产生白口层，也称之为白口铸铁，导致焊接面白口化，白口层非常硬，机械加工非常困难，出现白口化有两方面原因；一是，焊接部位冷却速度过快，主要是熔合线周围温度快速下降；二是，选择的焊接材料不正确，致使焊接部位的石墨化元素非常低。

（2）铸铁补焊时在焊缝及热影响后均会产生马氏体转变、或淬硬组织硬度近似于白口给机械加工带来很大困难。

（3）铸铁补焊时，一般只针对局部焊接，这导致工件受热不均衡，焊接部位冷却非常快，这产生了非常大的拉力；加之铸铁的抗拉强度偏低，而且温度达到400度时塑性消失，因此，当产生的拉力大于铸铁自身的抗拉强度，会导致焊缝部位出现冷裂纹，如此时焊缝中存在白口铸铁时更加大了冷裂纹的出现。

（4）当采用镍基焊接材料以及一般低碳钢焊条补焊时，焊缝金属对热裂纹较敏感是因为铸铁中含硫磷很高焊接时焊缝材料熔入较多的硫磷碳因此使焊缝的热裂纹增加。

3 焊接灰铸铁采用的工艺

为了克服灰铸铁焊接时出现的焊接缺陷，我们在焊接灰铸铁时一般采用热焊，半热焊与冷焊工艺来克服焊接缺陷达到工艺要求。

（1）热焊：是在焊接之前对工件进行整体或者局部预热，加热温度一般在600-700度之间，并且要这种温度下进行焊接，焊接完毕不能进行快速降温，应采取缓冷措施，热焊对于灰铁效果显著。运用预热和缓冷的措施可以使铸铁受热、冷却均匀，这不但防止了焊接裂纹现象的发生，而且焊接部位也不会出现白口和淬硬现象，为后续机械加工提供了保障。预热温度设定在600-700度，主要有两方面因素，一是，在这个温度时焊缝与母材金属温度差小，可以减少热应力；二是，这个温度下灰铁的延伸率在2%-3%，能够杜绝裂纹的产生。为了得到更好的焊接效果，应选用铸铁专用焊接材料，这能保证焊接部位的化学成分、硬度跟母材金属相近。铸铁热焊能获得最佳焊接、接头达到机械加工等一系列要求、热焊的加热一般是采用焦炭地炉或者是局部用氧乙炔焰来加热，不但污染环境，而且效率低、成本高，劳动强度大，满足不了大规模生产的需要。但是，对于壁厚薄、形状复杂、容易出现裂纹的工件和焊接后对于材质性能与机械性能要求严格的工件可获得良好的焊接效果。

（2）半热焊：把焊件预热到300—400度时进行焊接。由于该方式预热温度低、冷却快，所以需要配合石墨化效果好的焊接材料进行焊接，才能获得灰口组织。一般用氧、乙炔、或汽油喷灯来加温能改善劳动条件、简化补焊工艺但是对于刚性较大的铸铁的补焊还是具有一定的热裂倾向。半热焊一般选用钢芯石墨化型焊条，其牌号为Z208，焊芯为H08A，药皮中含有较多的碳，硅，铝，等石墨化元素，在焊接前要做好一定的准备工作。

1）要去除需要焊接部位的锈斑，油渍等污物，还要加工出焊接坡口，坡口可以使用砂轮机加工，坡口的上缘要稍大，底部位应该半圆平滑过渡，对于靠边角的地方以及穿透性缺陷在补焊以前进行造型处理造型材料的质量比为焦炭的30%耐火砖粉25%耐火土25%磷片石墨粉20%。

2）焊前的预热虽然不像热焊那样的高温预热但是300度至400度的预热温度一般情况下也是采用焦炭地炉来加温，对一般铸铁件来说比较容易达到预热温度而且比较均匀，如果是小型焊件也可用氧乙炔焰来加温预热。

3）焊接之前应对待焊接以外的部位加以保护，可利用石棉进行遮盖。焊接时，应从缺陷的中间位置开始，然后逐步向外焊接。缺陷面积小，则可以连续焊接直至填满缺陷；缺陷面积大，就需要一层一层堆焊直至填满缺陷。

4）焊后保温是半热焊工艺中不可缺少的焊接完毕焊件可放进草木灰中缓冷，大型铸件及结构复杂的需要用预热炉进行加热保温后自然冷却。

焊条电弧冷焊的劳动条件好，工艺过程简单生产效率高成本低易于在条件较差的情况下焊接。但是冷却速度快，接头的白口及裂纹焊条要采用Z248，Z208主要用于大型铸件有大的缺陷。为了获得好的焊接效果，杜绝冷裂纹现象的出现，焊接过程中应划分区域，单段焊接，熔合线要比母材高3-5mm；不能大电流全面焊接，更不可分层焊接。如果是中等缺陷体积在20—50厘米平方时采用连续焊接工艺一次焊完。如果缺陷面积小于20厘米平方除一次连续填满缺陷外再向上堆高3—5mm反复进行三次以上，若缺陷越小或焊件越大，则反复堆高的次数应越多。就能获得好的焊接效果。