解析球铁铸件加工面焊补技术及其应用

聂洪轩

（哈尔滨产业技术创新与育成中心 ，黑龙江 哈尔滨 150028）

随着我国工业的发展，焊接材料种类、焊接方法逐渐增多。在铸件修补中，采用合适的焊补技术不仅能确保铸件合格，而且还能提高铸件的使用性能。所以，在球铁铸件加工中，技术人员应当合理选择焊补技术，完成加工面的修补，保证球体铸件的加工质量。

1 球铁铸件加工面焊补工艺流程

近年来，我国铸件产量逐年递增。目前，我国铸件的年产量已经达到了三千多万吨。但是，由于技术、管理等因素的影响，我国铸件的不良品率仍居高不下。每年产生的不良铸件产品约有三百万吨，造成了非常严重的资源浪费情况。所以，需加大铸件焊补技术的研究，尽可能地提高逐渐合格率。另外，无论是在哪种铸件的焊补工作中，技术人员都应严格按照技术规程，开展焊补工作。

一般情况下，加工面焊补工艺流程可分为焊补前、焊补操作中及焊补后三个阶段。首先，在焊补前，应做好以下准备工作：第一，应清理干净铸件内外部，不能有铁锈、污垢等，以免影响到最终的焊补质量。第二，还应当对进行焊件预热，并严格依照焊补标准选择不同的焊补温度。这样既可以缩小焊接前后温差，也可以消除掉铸件表面的油性物质。尤其能显示出铸件表面的裂纹。第三，还应当采用合理的处理方式，挖除缺陷部位。比如采用刨、凿、磨、钻、据等方法。但一定要根据缺陷大小，合理控制挖除范围。第四，要提前设计好焊补工作位置，从而尽量减少夹渣、气孔问题的出现。

其次，在加工面的焊接操作中，应控制好运条操作。具体需注意以下操作要点：第一，合理控制运条角度，保证焊补操作的顺利进行。第二，在长弧焊接时，完成引弧后应适当提高焊条，并在距离焊件4-5毫米的距离处处其直线移动。这样做能防止焊件母材的提前融化。第三，若是冷焊，在直线运条、熄灭弧时要快速完成焊条运送、移开。第四，短道焊接。一般情况下，在多层焊接中，可选择短道焊接方法。因为若焊道过长，容易造成整个焊着金属的脱落。

另外，在加工面的冷焊焊补中，要合理控制冷焊的焊接速度，尽量进行断续焊接，并合理控制焊缝长度。在完成以小段焊接工作后，还可用小锤敲击焊缝，从而使焊缝更加压实。另外，还可用钢丝刷摩擦焊缝，加快焊缝冷却，直至其焊缝温度达到标准范围内时，才能继续焊补。

需要注意的是一般情况，对加工面的焊补，多是采用小电流、分段倒退焊、短焊、快速焊等焊补工艺，合理控制熔深。若是多层厚件，可采用栽丝法、熔池造型法等进行焊补。若是比较细小的缺陷，可采用冷焊机进行焊补。最后，完成焊补后，还应采取有效的措施完成后续处理工作。比如清理赶紧飞溅毛刺。

2 常见加工面焊补技术

（1）冷焊。所谓冷焊是指铸件的预热温度小于400℃。若是采用冷焊方法，则应注意若是采用铸铁焊条，则在完成焊补后，还应进一步加大电流。在球铁铸件加工面的修补焊接中，多是采用球铁专用焊条。比如107紫铜焊条。另外，在应用冷焊时，还应按照先孔内后机体外部，再机体平面的顺序进行。同时，在完成第一层焊补后，还需进行焊缝打磨，去除部分焊肉。进而再检查是否存在气孔、裂纹。确认之后，才能开始焊补第二层。此时，还需按照先坡口侧、再中间的顺序进行焊补。

（2）栽丝焊。栽丝焊是在焊补前，先对母材坡口钻孔攻丝。此时，要保证孔的均匀分布。然后，再向孔洞中拧螺丝。接下来，先围绕着螺丝焊接。完成后，再焊接螺丝之间。简单地说，就是通过利用螺丝将焊缝与母材固定在一起。这种焊接方式的主要优点就是能有效防止裂纹现象。

（3）熔池造型法。在焊补时，由于高温的作用，焊件上的部分金属会变成液态，进而形成熔池。熔池造型主要是取决于焊缝的形状。但也会受到坡口、金属融化情况、间隙形状等因素的影响。在平焊过程中，熔池造型是能够稳定的，不仅位置固定，而且还能形成比较好的良缝。在实际焊接中，若要形成较好的熔池造型，就需应用焊接变位机。但是在立焊、空焊等作业中，熔池造型不易控制。所以，需要采取特殊的措施合理控制金属溶液重力，形成良好的焊缝。比如利用脉冲电流。需要注意的是一般在多层焊的厚件焊补中可采用熔池造型法。

（4）镶补法。镶补法的思路是先对缺陷、裂纹部位进行深挖，然后镶补板材做出凹鼓。最后，在完成焊补后，焊缝会收缩，进而使得板材被拉伸，形成平板。这样做能消除裂纹现象。对于板材材质选择可依据实际焊补情况。比如可采用低碳钢板材。

3 球铁铸件加工面焊补技术

就球铁铸件来说，在允许范围内若出现空洞类缺陷，且不影响使用性能，就可采用合适的焊补处理措施，从而弥补这些缺陷，保证铸件质量。但结合实际情况来看，在采用焊补技术进行修补时，还可能会出现以下问题：第一，由于温度、电流等因素的影响，焊点硬度偏高，造成白口组织问题。第二，依照传统热处理标准进行处理后，若焊点硬度过高，就会导致加工工序打刀、孔偏等问题。所以，企业应采用合适的焊补技术解决加工面缺陷。文章就此以这两种加工面缺陷为例，探讨了球铁铸件加工面焊补技术的应用。

（1）技术试验。首先，文章选择了THZ308球体专用焊条、Z238DFZ铸铁冷焊焊条作为试验材料，并选择了普通氩弧焊机、硬度仪、显微镜等试验设备。其次，文章采用的试验方法是采用两种焊条，在200A、230A、260A的情况下，分别用普通氩弧焊机、普通电弧焊机对铸铁球面进行焊补。同时，应用硬度仪记录了焊点的硬度。结果发现，在电流确定的情况下，采用普通氩弧焊机进行焊补时，冷焊条下的焊点硬度与球铁焊条下的焊点硬度接近。但是若是采用普通电弧焊机，电流对焊点硬度会产生比较大的影响。然后，本文又采用了两种不同的热处理方式，对上述样件进行热处理。第一种处理方法是采用空冷热处理方法，主要是采用一个相对固定的阶段温度进行处理。第二处理方法是采用了空冷两阶段热处理方法，主要是采用了两个阶段的温度进行处理。完成热处理，再次对焊点硬度、焊补进行组织进行了观察、对比。结果发现：焊补方式不会影响到球铁石墨的分布，而且热处理也不会引起石墨扩散；无论采用哪种焊补方式，只要是采用性球铁焊条，球铁石墨也不会发生变化。最后，对不同焊条下的热处理焊块后，又进行了三种电流情况下的焊点硬度检测。结果发现：若是采用球铁焊条，无论是哪种焊接方式，都会引发白口组织问题，且硬度不达标。

（2）情况验证。为了确定采用哪种方法能够解决上述问题，文章采用了三种焊补技术，并对其最终焊补结果进行了分析、对比。首先，第一种焊补技术方案是采用球铁焊条、电弧焊机、空冷单阶段热处理。第一，用电弧焊机进行焊补后，再进行单阶段热处理。这时，白口组织仍是维持现状。然后，对焊点硬度进行了检测，发现焊点硬度较高。而且焊点处的外部颜色与球铁铸件本身的颜色并不相同。当焊点硬度过高时，还会出现凸台、孔偏等问题。其次，第二种焊补技术方案是采用去过药皮的球铁焊条、氩弧焊焊机、空冷双阶段热处理工艺，进行加工面补焊。结果发现：采用这种技术方案后，焊点硬度满足了设计要求，且焊点处的外部颜色与球铁铸件的本体颜色也相同。同时，凸台、孔偏等现象也被消除了。这就能证明这种技术方案可用于消除加工面白口组织缺陷。再者，第三种技术方案是采用冷焊焊条、氩弧焊焊机、空冷热处理工艺。经过焊补后，发现焊点硬度在标准范围内，且焊点外观与铸件本体颜色一致。尤其是不存在断刀、孔偏等问题。最后，为了判断第二种技术方案、第三种技术方案的优劣。该研究运用这两种技术，进行大批量的球铁铸件加工面焊补工作。结果发现：第二种技术方案的优点是成本低。但修补效率、热处理效率都比较低。第三种技术的优点是修补效率、单阶段热处理效率都比较高。所以，可将第二种技术方案应用在热处理工艺的铸件焊补中。将第三种技术处理方案应用在热处理后的铸件焊补中。由此可见，加工面焊补技术的应用应当结合实际情况。

综上所述，球铁铸件加工面焊补技术可有效降低铸件的不合格率，减少钢铁资源的浪费。所以，在实际应用加工面焊补技术时，应先深入了解各种焊补技术概念、优缺点及适用范围。然后根据有关技术规程，明确加工面的焊补工艺流程。最后，再结合实际情况，综合应用各种加工面焊补技术，从而找到解决加工面缺陷的最佳技术方案， 只有这样才能充分发挥出加工面焊补技术的优势，提高球铁铸件的产品质量。