鑄鐵零件的常用焊接方法

    由于鑄鐵的一些優(yōu)點(diǎn)，在汽車制造材料中占有很大的比重。鑄鐵零件大多是加工精度高、價(jià)格昂貴的基礎(chǔ)零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速器殼體等。鑄鐵零件在制造及使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔、損壞等情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車在正常使用情況下，這類零件達(dá)到磨損極限時(shí)，其尺寸變化只有0.08％～0.40％，質(zhì)量損失只有0.1％～1.8％，此時(shí)將零件報(bào)廢，無(wú)疑是非常浪費(fèi)的。因此，研究和利用先進(jìn)的修理經(jīng)驗(yàn)，合理地修復(fù)鑄鐵零件是十分必要地。焊接就是一種非常有效地修復(fù)鑄鐵零件的方法。
    鑄鐵含炭量高、雜質(zhì)多，并具有塑性低、焊接性差、對(duì)冷卻速度敏感等特性， 焊補(bǔ)后容易出現(xiàn)白口組織和產(chǎn)生裂紋。為改善鑄鐵零件的焊補(bǔ)質(zhì)量，可采取以下方法。
1．熱焊法
    焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600～700℃ ， 補(bǔ)焊過(guò)程中不低于400℃，焊后緩慢冷卻至室溫。采用熱焊法可有效減小焊接接頭的溫差，從而減小應(yīng)力，同時(shí)還可以改善鑄件的塑性，防止出現(xiàn)白口組織和裂紋。
    常用的焊接方法是氣焊和焊條電弧焊。氣焊常用鑄鐵氣焊絲，如HS401或HS402，配用焊劑CJ201，以去除氧化物。氣焊預(yù)熱方法適于補(bǔ)焊中小型薄壁零件。焊條電弧焊選用鑄鐵芯鑄鐵焊條Z248或鋼芯鑄鐵焊條Z208，此法主要用于補(bǔ)焊厚度較大(大于10mm ) 的鑄鐵零件。
    熱焊法的焊接設(shè)備主要有加熱爐、焊炬、電爐(油爐或地爐)等，焊接工藝如下：
1)焊前準(zhǔn)備和預(yù)熱：清除缺陷周圍的油污和氧化皮，露出基體的金屬光澤：開(kāi)坡口，一般坡口深度為焊件壁厚的2／3， 角度為70°～120°；將焊件放入爐中緩慢加熱至600～700℃(不可超過(guò)700℃)。
2)施焊：采用中性焰或弱碳化焰(施焊過(guò)程中不要使鐵水流向一側(cè))，待基體金屬熔透后，再熔入焊條金屬；發(fā)現(xiàn)熔池中出現(xiàn)白亮點(diǎn)時(shí)，停止填入焊條金屬，加入適量焊劑，用焊條將雜物剔除后再繼續(xù)施焊；為得到平整的焊縫， 焊接后的焊縫應(yīng)稍高出鑄鐵件表面， 并將溢在焊縫外的熔渣重新熔化， 待降溫到半熔化狀態(tài)時(shí)，用焊絲沿鑄件表面將高出部分刮平。
3)焊后冷卻：一般應(yīng)隨爐緩慢冷卻至室溫(一般需48h以上)，也可用石棉布(板)或炭灰覆蓋，使焊縫形成均勻的組織， 同時(shí)防止產(chǎn)生裂紋。
2．冷焊法
    此方法是焊前不對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，或預(yù)熱溫度不超過(guò)300℃。常用焊條電弧焊進(jìn)行鑄鐵冷焊。根據(jù)鑄鐵工件的要求，可選用不同的鑄鐵焊條，如補(bǔ)焊一般灰鑄鐵零件非加工面選用Z100焊條，補(bǔ)焊高強(qiáng)度灰鑄鐵及球墨鑄鐵零件選用Zll6或Z117焊條。
   冷焊法的焊接設(shè)備為普通的電弧焊設(shè)備，焊接工藝如下：
1)焊前準(zhǔn)備：清除焊修表面的油污及雜質(zhì)，使其露出基體的金屬光澤：如果存在裂紋，應(yīng)在裂紋兩端各鉆一個(gè)止裂孔， 以免施焊時(shí)裂紋延伸；沿裂紋開(kāi)出坡口，其型式和大小由焊修部位的厚度和工藝要求而定。如果是大型鑄件，還可以在焊縫處擰上一定數(shù)量的螺釘，使接頭得到加強(qiáng)。螺釘直徑一般不超過(guò)16mm(如果壁厚小于15mm，則螺釘直徑應(yīng)小于或等于6mm )，螺釘?shù)臄?shù)量可按斷面面積計(jì)算， 即螺釘?shù)目倲嗝婷娣e不大于鑄件裂紋斷面面積的25％ ， 且這些螺釘應(yīng)均勻分布在裂紋兩邊。
2)焊修規(guī)范的選擇：焊條直徑由焊修部位的厚度確定，一般應(yīng)盡量選用小直徑的焊條， 以減少輸入焊件的熱量：在保證焊條金屬與基體熔合的情況下，焊修電流也應(yīng)盡量選用小的， 以免焊件溫度過(guò)高產(chǎn)生應(yīng)力； 電弧長(zhǎng)度一般是焊條直徑的0．5～1．1倍， 以保證燃燒穩(wěn)定：如果采用直流電源，則一般選焊件為負(fù)極，以免焊件受熱，溫度過(guò)高。
3)操作工藝要求：一般應(yīng)遵循“先內(nèi)后外(先孔內(nèi)，后機(jī)體外側(cè)，再后機(jī)體上平面)、短段、斷續(xù)、分散焊、多層多道(第一層焊完后，用砂輪在整個(gè)焊縫上磨去一些焊肉，檢查確實(shí)不存在氣孔、裂紋后再焊第二層；每層先從坡口兩側(cè)焊起，后焊中間)、小電流、錘擊焊縫”的原則。
① 將整條焊縫分成若干小段，不可連續(xù)施焊，每段長(zhǎng)度視焊件厚度而定，一般在10～50mm：每段焊完后，應(yīng)冷卻至室溫再焊下一段：每個(gè)小焊波不要橫跨到坡口兩側(cè)，這樣有利于未焊部分自由收縮，并避免電弧在坡口兩側(cè)停留太久。
② 焊后金屬溫度在800℃左右時(shí)， 應(yīng)錘擊焊縫， 使其表面呈麻點(diǎn)狀，以松弛焊接應(yīng)力，清除裂紋和氣孔：溫度低于300℃ 時(shí)不能再錘擊，以免產(chǎn)生冷脆裂紋。
③ 施焊中以直線劃小圈式運(yùn)條手法為佳，焊縫應(yīng)與母材呈圓滑過(guò)渡，以利于焊縫應(yīng)力走向。
3．加熱減應(yīng)焊法
    此方法是不事先加熱焊件，而在施焊前和施焊中加熱焊件的“加熱減應(yīng)區(qū)”， 使其不阻礙焊縫的收縮，從而減少內(nèi)應(yīng)力， 避免產(chǎn)生裂紋。加熱減應(yīng)區(qū)可選取一處或多處，其選取原則為：
1)應(yīng)是阻礙焊縫膨脹的部位。當(dāng)該部位加熱冷卻時(shí)， 使焊縫有獲得自由熱膨脹和冷收縮的可能。
2)應(yīng)是與其它部位聯(lián)系不多且強(qiáng)度較大的部位。
3)自身的變形對(duì)其它部位應(yīng)無(wú)很大影響，不至于因它的變形而損壞其它部位。
在選擇焊接方法時(shí)應(yīng)注意以下原則：
① 針對(duì)不同的切削加工性、顏色、強(qiáng)度等選擇不同的焊接方法。焊條電弧焊熱焊法對(duì)于要求質(zhì)量高、切削加工性好的鑄件最適合，焊條電弧焊冷焊法則適宜于機(jī)加工的表面及不便于預(yù)熱的大型鑄件。
② 針對(duì)不同的焊件體積、形狀、厚度及使用條件等選擇不同的焊接方法。對(duì)于中小型薄壁零件(如氣缸)采用氣焊、冷焊、熱焊均可，對(duì)于較大的零件應(yīng)采用氣焊熱焊法。