【正文】 — 焊芯 成分 EZFe2 ≤ ≤ ≤ ≤ 高釩焊條 EZV ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ V 8%~13% 鑄鐵 同質(zhì) 焊絲 灰鑄鐵 焊絲 RZC1 ~ ~ ~ ≤ ~ — — RZC2 ~ ~ ~ ≤ — — RZCH ~ ~ ~ ~ ~ — ~% 球墨鑄鐵 焊絲 RZCQ1 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ Ce ≤ 球化劑 %~ % RZCQ2 ~ ~ ~ ≤ ≤ — — 鎳基藥芯焊絲 ET3ZNiFe ≤ ≤ ~ ≤ — 45~60 ≤ Al≤% 鎳基氣體 保護(hù)焊焊絲 ERZNi ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≥90 ≤ ERZNiFeMn ≤ ≤ 10~14 余 34~45 ≤ Al≤% 電弧熱焊工藝 ： 焊前準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接、焊后緩冷及 加工等過(guò)程 圖 67 缺陷造型示意圖 a) 較大缺陷 b) 邊角缺陷 造型材料：型砂加水玻璃或黃泥，內(nèi)壁放置耐高溫的石墨片 1）焊前準(zhǔn)備 ：清理、開(kāi)坡口 對(duì)于較大缺陷或邊角缺陷，防止熔化金屬流失，保證 原定的焊縫成型，需 焊前造型。 注意：控制加熱速度 →使鑄鐵件溫度均勻，減小熱應(yīng)力 →防止加熱過(guò)程中出現(xiàn)裂紋 3）焊接： 從缺陷中心引弧，逐漸向外擴(kuò)展，連續(xù)焊接將缺陷焊滿焊補(bǔ)過(guò)程中為保持預(yù)熱溫度，要求在最短的時(shí)間內(nèi)焊完，故宜采用 大電流 、 長(zhǎng)弧 、 連續(xù)焊 4）焊后緩冷： 常用保溫材料覆蓋，最好隨爐冷卻重要 鑄件焊補(bǔ)后馬上入爐進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，保溫一段 時(shí)間后隨爐冷卻 焊接電流與焊條直徑經(jīng)驗(yàn)公式： I=（ 40～ 50） d 式中 d－焊條直徑（ mm） 同質(zhì)焊條 不預(yù)熱焊 ：采用灰鑄鐵芯焊條（如 Z248） 不預(yù)熱焊： 優(yōu)點(diǎn) ：成本低，焊接條件改善，焊補(bǔ)周期短 不足：容易產(chǎn)生白口及淬硬組織，裂紋傾向較大 焊接材料： ? 加入孕育作用的合金元素，如 Ca、 Al、 Ba等促進(jìn)石墨化，防止白口 焊接工藝： ? 大電流、慢速、往復(fù)運(yùn)條連續(xù)焊，降低焊縫冷卻速度 采用：分段焊或加熱減應(yīng)區(qū)法 →減小熱應(yīng)力 氣焊 ?電弧熱焊 及 半熱焊主要 適用于 10mm以上的 中厚鑄件 的大缺陷補(bǔ)焊。 氣焊的特點(diǎn)： 1）冷卻速度慢，有利于石墨化過(guò)程的進(jìn)行，焊縫易獲 得灰鑄鐵組織， HAZ區(qū)也 不易產(chǎn)生白口及淬硬組織； 2）加熱時(shí)間長(zhǎng)，被焊件受熱面積大，焊接熱應(yīng)力較大， 有一定裂紋傾向。 w（ C+Si） %=% 適用于熱焊氣焊 w（ C+Si） %=% 普通氣焊 焊縫夾渣： 2Na2CO3 + SiO2 = 2（ Na2O） 去除：加入以 堿性氧化物 (Na2CO3 、 K2CO3 、 NaHCO3 ) 為主要組成的熔劑，使其互相結(jié)合成為低熔點(diǎn)的 熔渣，浮到熔池表面，便于清除 。 加熱減應(yīng)區(qū)法： 在焊件上選定一處或幾處加熱后可使應(yīng)力減小的部位，作為所謂 “減應(yīng)區(qū)”，焊前及焊接過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行加熱和保溫，以降低或轉(zhuǎn)移焊接接頭拘束應(yīng)力；焊后同步冷卻，加熱部位與焊接處一起收縮，從而 減小焊接應(yīng)力 ， 防止裂紋 。 焊后：使減應(yīng)區(qū)與焊補(bǔ)區(qū)域 同步冷卻 加熱減應(yīng)區(qū)氣焊法修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋裂紋 ① 焊前： A、 B、 C三處同步加熱 ② T≈600℃ ：對(duì) C 繼續(xù)加熱使之 熔化并形成坡口以保證焊透 ③ A、 B兩處 T↗ →650℃ ： 開(kāi)始對(duì) C處焊接 ④ 焊后：三處同步冷卻 結(jié)果：可獲得良好焊補(bǔ)質(zhì)量 不會(huì)出現(xiàn)裂紋 焊補(bǔ)位 電弧冷焊 （ 1）鑄鐵型焊縫的電弧冷焊 電弧冷焊： 焊前不預(yù)熱 ?優(yōu)點(diǎn)：焊工工作條件好，工藝簡(jiǎn)便，焊接成本較低。 （ 2）異質(zhì)焊縫（非鑄鐵型）電弧冷焊 電弧冷焊焊接鑄鐵異質(zhì)焊縫是最常用的焊接方法 異質(zhì)焊縫冷焊主要是通過(guò) 調(diào)整焊縫化學(xué)成分 的方法，以改善接頭的組織和性能。由于焊縫中C的存在形式得到改變，增加了焊縫的塑性，可避免白口組織和淬硬組織的產(chǎn)生，提高了抗裂能力。焊縫為奧氏體加點(diǎn)狀石墨，硬度低，塑性較好，抗熱裂紋性能較好 。 鎳基焊條 2） 鎳鐵 鑄鐵焊條 EZNiFe1（ Z408） 焊芯為鎳鐵合金（ Ni～ 55%,Fe～ 45％） 優(yōu)點(diǎn)： 鎳鐵焊縫具有較高的強(qiáng)度，塑性較好，適合焊 接強(qiáng)度較高的鑄鐵，線膨脹系數(shù)小，抗裂性能好。 缺點(diǎn)：含鎳量較低，半熔化區(qū)的白口比純鎳焊條寬， 接頭硬度也較高，機(jī)械加工性能稍差，但仍能加工。 但是鎳銅合金的收縮率大，焊縫的裂紋傾向較大，鎳銅焊條在鎳基焊條中性能最差，成本比鎳鐵焊條高，逐漸被鎳鐵焊條所取代。 銅與碳不形成碳化物，也不溶解碳，而且銅的強(qiáng)度低、塑性很好，銅基焊縫金屬的固相線溫度低，這些特性對(duì)防止焊接接頭冷裂紋及熔合區(qū)剝離性裂紋 很有利。 (4) 異質(zhì)焊縫電弧冷焊工藝 使用異種焊接材料進(jìn)行鑄鐵電弧冷焊時(shí)，在保證焊縫金屬成形與母材熔合良好的前提下，盡量用小規(guī)格焊條和小規(guī)范施焊，并采用短弧焊、短段焊、斷續(xù)焊、分散焊及焊后立即錘擊焊縫等工藝措施，適當(dāng)提高焊接速度，不作橫向擺動(dòng)，并注意選擇合理的焊接方向和順序，來(lái)降低焊接應(yīng)力，減小半熔化區(qū)和熱影響區(qū)寬度，改善接頭的加工性及防止裂紋產(chǎn)生，并采用退火焊道降低焊縫的淬硬性開(kāi)裂傾向。 當(dāng)鑄鐵件的缺陷尺寸較大、情況復(fù)雜、焊補(bǔ)難度大時(shí)，可以采用 鑲塊焊補(bǔ)法、栽絲焊補(bǔ)法 及 墊板焊補(bǔ)法 等特殊焊補(bǔ)技術(shù)。 圖 612 鑲塊焊補(bǔ)法 a)凹形低碳鋼板鑲塊 b)平板低碳鋼板鑲塊 ①可以將該缺陷整體加工掉，按尺寸準(zhǔn)備一塊厚度較薄的低碳鋼板。 ②用平板在其中間 切割一條窄縫 ， 目的是降低拘束度。按順序分段焊接，最后焊好中間的切縫，保證缸體壁的水密性。由于焊補(bǔ)量大，為了降低成本采用鋼基焊縫時(shí)，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度高，收縮率大， 容易產(chǎn)生剝離性裂紋 ，使焊補(bǔ)失敗。 要領(lǐng)： 先繞螺釘焊接，再焊螺釘之間；螺釘根部與母材要焊住，螺釘盡可能少熔化 墊板焊補(bǔ)法 坡口尺寸更大時(shí)，甚至可以在 坡口內(nèi)放入低碳鋼板 ，用焊縫強(qiáng)度高、抗裂性好的鑄鐵焊條（如 EZNiFe、 EZV焊條）將鑄鐵母材和低碳鋼板焊接起來(lái)，稱之為 墊板焊補(bǔ)法 。 5. 灰鑄鐵的釬焊與噴焊 釬焊： 采用釬焊方法焊補(bǔ)鑄鐵缺陷，母材不熔化，故對(duì)避免灰鑄鐵焊接接頭出現(xiàn)白口是非常有利的，使接頭具有優(yōu)良的加工性能。 使用銅基釬料，氧乙炔火焰作熱源，對(duì)加工面鑄造缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)。 焊接接頭強(qiáng)度偏低，焊縫硬度低，顏色與母材差別大，釬焊時(shí)加熱溫度 900℃ ，超過(guò)灰鑄鐵的共析溫度，快冷下熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn) M或 B，影響接頭加工性。 加 Mn和 Ni： 利用這兩種元素在 Cu和 Fe中的固溶度均較大的性質(zhì)，可以提高液態(tài)釬料在灰鑄鐵表面的潤(rùn)濕性，促進(jìn)釬料成分向灰鑄鐵中擴(kuò)散，從而提高接頭強(qiáng)度。 用 CuZnMnNi釬料釬焊灰鑄鐵 HT200，接頭最高硬度 230HBW, σb≥600MPa。 噴焊粉： F103為鎳基噴焊粉，噴焊層硬度為 20～ 30HRC，加工性良 好，顏色接近母材。 噴焊 球墨鑄鐵的焊接工藝特點(diǎn) 氣焊、電弧焊 ? 球墨鑄鐵由于含有球化劑，加劇了焊縫和半熔化區(qū)液相金屬的過(guò)冷傾向，促進(jìn)形成白口鑄鐵。因此，球墨鑄鐵的 焊接性比灰鑄鐵差 。 1．氣焊 氣焊具有火焰溫度低、焊接區(qū)加熱及冷卻緩慢的特點(diǎn)，對(duì)降低焊接接頭的白口及淬硬組織形成傾向有利。 焊絲 RZCQ1 RZCQ2 均含球化劑 輕稀土鎂合金 Y基重稀土合金 2. 電弧焊 同質(zhì)焊縫（球墨鑄鐵型） 球墨鑄鐵焊條： 問(wèn)題 ： 1）很難獲得石墨穩(wěn)定球化的焊縫； 電弧溫度很高，球化元素容易蒸發(fā)、氧化，難以過(guò)渡到熔池中 2）球化劑都有增大白口傾向，在石墨球化的同時(shí)促進(jìn)焊縫白口。 Z258：鑄鐵焊芯外涂強(qiáng)石墨化藥皮 EZCQ Z238：低碳鋼焊芯外涂強(qiáng)石墨化藥皮 工藝： 500℃ 以上預(yù)熱，焊后保溫緩冷 2）異質(zhì)焊縫（非球墨鑄鐵型）電弧焊 球墨鑄鐵同質(zhì)焊縫電弧焊時(shí)，焊接材料價(jià)格較低，但一般要求高溫預(yù)熱。 鎳鐵鑄鐵焊條： 抗熱裂紋性能較好，但力學(xué)性能不足 高釩鑄鐵焊條： 細(xì)小的碳化釩起到彌散強(qiáng)化作用，提高焊縫金屬的力 學(xué)性能，但白口鑄鐵層較寬，接頭加工性能較差 思考題 1. 工業(yè)上常用的鑄鐵有哪幾種？簡(jiǎn)述碳在每種鑄鐵中的存在形式和石墨形態(tài)有何不同，對(duì)力學(xué)性能各有什么影響？ 2. 分析影響鑄鐵型焊縫組織的主要因素有哪些？ 3. 分析灰鑄鐵電弧焊焊接接頭形成白口與淬硬組織的區(qū)域特點(diǎn)、原因及危害。 5. 說(shuō)明用鎳基鑄鐵焊條電弧冷焊鑄鐵時(shí)，焊縫易產(chǎn)生熱裂紋的原因及防止措施。 7. 球墨鑄鐵焊接性特點(diǎn)是什么？焊接過(guò)程中應(yīng)采用什么樣的工藝措施？ 8. 簡(jiǎn)述采用鑄鐵同質(zhì)焊條對(duì)焊接工藝有何要求？ 9. 說(shuō)明鑄鐵異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊工藝要點(diǎn)“短段斷續(xù)分散焊，較小電流熔深淺，每段錘擊消應(yīng)力，退火焊道前段軟”的具體內(nèi)容。缸體材料為灰鑄鐵，壁厚為 12mm，請(qǐng)擬定焊修方案（包括焊接材料選擇與焊接工藝制定）