铸铁件缺陷分析及焊接修复注意要点

孙宪章　石洋

摘 要：铸造是工业生产中的重要工序，在铸件的焊接过程中容易在焊缝中出现裂纹、气孔、未熔合等多种焊接缺陷，从而对铸件的焊接质量造成非常严重的影响。文章将在分析铸件焊补过程中出现焊接缺陷原因的基础上对如何提高铸铁件的焊接质量进行阐述，通过应用这些方法与措施可以有效地提高铸铁件的焊接质量，提高铸铁件焊接的经济效益。

关键词：铸铁件；焊接；缺陷；方法；措施；质量

前言

铸铁件是在工业生产领域中应用较为广泛的钢铁材料，在铸铁件的生产过程中由于环境、铸造工艺以及技术水平等因素的影响经常会在铸铁件的表面产生铸造缺陷，严重影响铸铁件的使用效果，因此，在铸铁件完成铸造后，对其表面进行焊补来弥补铸造缺陷是铸造过程中较为常见的应对措施，提高铸铁件的补焊质量对于提高铸铁件的经济效益有着十分重要的意义。

1 灰口铸铁件焊接缺陷分析

灰口铸铁是在工业生产领域中应用较多的工业材质，在对灰口铸铁焊接的过程中由于灰口铸铁件的焊接性能较差，在灰口铸铁的焊接过程中如果工艺不当容易产生以下的问题：（1）在灰口铸铁件

的焊补过程中，由于铸铁件中所含有的石墨化元素不足和冷却速度较快，因此在铸铁件的焊缝与母材交界的熔合线处极易产生白口组织，严重时白口组织会覆盖整个焊缝，铸铁件出现的白口组织硬度较高但较脆，不利于后期的机械加工，同时机械加工时所产生的应力将会使得焊接区域受力过大而产生裂纹，影响铸铁件的使用效果。（2）灰口铸铁件热传递效果较强，在铸件缺陷焊补的过程中所产生的热应力会使得焊缝表面产生裂纹，尤其是当焊缝接頭处有白口组织时这种热应力裂纹更为严重，严重时这种热应力会导致整个焊缝沿半熔化区从母材上掉落。（3）铸铁件由于晶粒粗大，在铸造的过程中难免会产生残留气孔、疏松、夹砂以及缩孔等铸造缺陷，在铸铁件焊补的过程中混入的油、锈、水等杂质将会对焊接质量产生较为严重的影响。（4）铸铁件焊补过程中会产生大量的热，铸铁件在这些大量热的影响下会导致石墨析出量增多并聚集张大，石墨熔点较高，且难于熔合，长时间的高温将导致铸铁件中的Fe、Mn、Si等物质形成相应的金属氧化物，这些氧化物的熔点较高在铸铁件焊补时与融化后的铁水夹杂在一起严重影响熔池的生成，并导致焊条熔滴打滚影响铸铁件焊补的效果。

2 提高铸铁件焊补质量的方法及措施

铸铁件的冷焊法一般采用焊条电弧焊的方法对铸铁件进行焊接，此种焊接方法工艺简单、产生的环境影响较小，在铸铁件焊补前无需先期预热，铸铁焊件焊接时在冷状态下完成焊接，铸铁件焊补的过程中受热、变形以及熔池影响都较小，在铸铁件焊补的过程中可以进行全位置的焊接，如果采用较为合理的焊接工艺将会使得白口组织层较薄提高了铸铁件的机械加工性能。在铸铁件焊补的过程中需要注意以下要点。

2.1 铸铁件焊补前做好对于铸造缺陷的检查

在铸铁件焊补之前需要对铸件缺陷区域进行详细地检查，在检查的过程中检查工艺如下：（1）使用5-10倍的放大镜检查出铸铁件缺陷裂纹的最终点。（2）对于铸铁件缺陷区域中裂纹不明显的部位，可以使用火焰加热的方法将缺陷区域加热到200℃左右，通过使用热胀冷缩的方式将铸铁件缺陷区域中不明显的裂纹显现出来。（3）对于铸铁件缺陷区域的裂纹检查还可以通过在裂纹区域刷煤油，带煤油渗入裂纹后，擦去表面的油渍后，再在表面撒上一层滑石粉，而后通过使用小锤轻轻地敲击焊接区域，缺陷区域不明显的裂纹就会显现出来。在焊接时可以采用V型或是U型的坡口开口形式，在坡口的底部需要带有圆角，对于坡口开口的角度需要根据铸铁件的厚薄以及缺陷类型、形状等进行确定。通常情况下坡口角度控制在50°～70°之间较为适宜。为避免铸铁件在焊补的过程中由于热应力而导致裂纹的扩展，可以采用钻止裂孔的方式来减缓铸铁件焊补时焊接应力的影响。根据铸铁件缺陷区域厚薄的不同钻孔的孔径控制在Ф6～10mm之间即可，在止裂孔的上端可以采用较大的钻头将钻孔钻成喇叭口的形状，方便后期焊接熔合。

2.2 铸铁件焊补前的准备工作

在铸铁件焊补之前需要做好对于焊接区域的清理，将铸铁件缺陷区域中所含有的油、水、锈等杂质清理干净，避免在铸铁件焊补的过程中因杂质混入而影响焊接质量，在铸铁件焊补前的清理时以漏出金属光泽为宜。对于铸铁件焊补中所使用的焊接材料，由于铸铁件材质不同，其中的金属成分以及含碳量的不同，铸铁件缺陷部分的内部腐蚀渗透液不同，因此在铸铁件焊补焊接材料的选择上应当看焊条熔化时对焊件的熔合是否良好，与母材熔合良好，能均匀稳定地进行焊接。采用镍基铸铁焊条，其抗裂性及机加工性均好，能溶解碳而不形成脆硬组织，同时镍是较强的石墨化元素，对减弱熔合区白口层有利，不易出现裂纹。但价格较贵，不利于大量或大面积的铸铁补焊时使用。采用镍基焊条焊过渡层，再用普低钢焊条填充坡口。实践证明，选用该方法进行铸铁冷焊，不但焊接质量令人满意，而且大大降低了焊接材料成本。同时在焊接时采用气体保护焊的焊接方式也可取得较好的效果。当采用热焊法时，需要在前期对焊接区域进行预热，预热的过程中需要均衡焊接区域的温度，做好对于白口层的控制，减少焊接时所产生的热应力。通常采用的加热方式是使用乙炔焰将坡口两侧加热至150℃左右，加热过程要均匀，避免集中在某一点。

2.3 铸铁件焊接时注意要点

在焊接的过程中，需要控制好焊接电流的大小，焊接时尽量选取小直径的焊条，使得焊液能够充满坡口，提高焊接的质量。焊接时的电流可以按照附表选取。在焊接的过程中，对于焊条的运条以直线划小圈为宜，焊道宽窄要合适，多取直线（呈划小圈运条）不宜月牙或锯齿等两边摆动的运条法施焊。为避免焊接时的温度过高产生较大的热应力，应当做好焊接时的温度控制，在控制焊接电流与运条手法的基础上，还可以通过控制一次焊缝的长度、速度的方式，避免电弧在某一焊接区域停留时间过程造成局部温升过高。焊接时需要按照“先短后长”、“先里后外”、“分段退焊”和“分段跳焊”的焊接顺序做好铸铁件的焊接。每完成一段焊道的焊接，需要立即私用尖头小铁锤锤击焊肉，确保其能够均匀的分布在焊坑中。在铸铁件的焊接过程中如果遇到一些厚度较大的铸铁件，可以使用窄焊道、多层堆焊法来完成焊道的焊接。对于一些缺陷区域较大且缺陷较为严重的铸铁件，在焊接的过程中需要将缺陷较为严重的区域去除，而后按照挖除后的区域尺寸下料进行挖补镶焊（材料用低碳钢板或从废弃的铸铁中取料均可），而后使用铸铁焊焊接工艺完成镶嵌材料的焊接完成对于铸铁件缺陷区域的焊补作业。

3 结束语

铸件加工是工业生产中的重要一环，在铸铁件生产的过程中由于铸造工艺、周边环境等都会对铸铁件的铸造质量造成一定的影响，在铸铁件表面形成夹砂、砂眼、裂隙等缺陷区，影响铸件的使用性能，通过使用焊接方式对铸铁件表面缺陷区域进行处理可以有效地提高铸件表面的使用性能，完成对于铸铁件的修复，文章在分析铸铁件缺陷的基础上对如何做好铸铁件焊接修复进行了分析阐述。

参考文献

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