新型铸铁冷焊焊条及其焊接技术要求.

新型铸铁冷焊焊条及其焊接技术要求2008-1-8孙斌路万国摘要新型铸铁冷焊焊条，是以结506、507焊条及结426、427焊条为基材改性而成。采用特殊的焊接工艺，如不钻止裂孔、合理的焊接顺序、捶击母材而不捶击焊缝等。可快速焊接（修复）白口、灰口、可锻、球墨铸铁机件。焊接质量与其他铸铁焊条相比，在焊缝杭裂性、加工性、气密性、飞溅物、气孔等方面，拥有综合优势。关键词新型铸铁焊条冷焊法特殊焊接工艺实用新型专利焊条分为A、B两型。A型焊条以结506、507焊条为基材，在原焊条药皮上滚涂某种红色化工粉料，通过皮下过渡的方法，新药粉与原药皮粘合即改性成为铸铁焊条，适用于冷焊法焊接灰口、球墨、可锻铸铁。B型焊条以结426、427焊舞为基材，在原焊条药皮上滚涂两种白色化工药粉混合物，同样迫过皮下过渡的方法，新药粉与原药皮粘合即改性成为铸铁焊条适用于白口铸铁的冷焊。一、新型铸铁焊条的性能及简单理论解释1．性能A型焊条可全位置焊接各种铸铁工件，B型焊条应选用坡平焊位置。焊条防潮性能好，焊接时无需烘干，保管、使用方便焊缝抗裂性好、气孔少、熔合好，基本无咬边现象。焊缝气密性、加工性较好；焊缝颜色与母材相近，给某些特殊需求的产品带来便利。焊接设备无特别要求，交直流焊机均可（但选用交流焊机时，焊机空载电压应＞70V）。B型铸铁焊条打破了白口铸铁“不可焊”的禁区，填补了白口铸铁焊条品种的空白。由于改性焊条所用的药粉市场购买非常方便，可以随用陡买，与镍基焊条相比，价格低廉（几乎与原结构钢焊条价格杆当）。药皮不发红，可以不停弧连续施焊，实现快速焊接。2．简单理论解释由于铸铁含碳量高、强度低、塑性差、刚性大、对温差极为t感，焊接时其残余应力不易通过母材的变形来消除，因此铸铁焊接时极易产生焊接裂纹及其他缺陷。为此，人们通常从焊接冶金和焊接应力方面对焊条进行研究。铸铁组织内部存在着一定量的硅，焊接时，它们逐渐浮在母材表面变成了二氧化硅，导致焊缝易产生未熔合、咬边、夹渣、气孔，并降低了焊缝的抗裂性能，即硅是铸铁焊接时的有害元素。结构钢焊条具有较好的焊接工艺性能，为改善铸铁焊接冶金状态提供了有利条件，它改性时所加药粉的主要作用正好抑制了二氧化硅的形成，即改善了焊缝冶金状况，因此明显提高了焊接接头的抗裂性，大大降低了其他焊接缺陷产生的可能性。另一方面，与焊条相适应的焊接工艺，能卓有成效地控制铸铁焊接时的焊接应力。二、新型铸铁焊条的特殊焊接要求1．焊接接头为非全熔透结构铸铁冷焊的坡口设计与结构钢焊接有很大不同。由于铸铁焊接后焊缝的强度远高于母材，为保证焊接接头性能的均匀，铸铁焊接时不能采用全焊透的结构形式。即必须留出焊根，以促进焊接残余应力的充分释放，同时可减少焊缝的尺寸，因此焊接变形也较小。这种留焊根的坡口设计对防止焊接裂纹的产生将起到重要的作用。2．设计合适的坡口形式焊接时，根据不同的焊件结构及要求设计合适的坡口形式。例如：对于厚度不太大、有防漏及压力要求的对接接头，可采用单面带根（钝边）的Y形或U形坡口（钝边部分不焊）；对于厚大件，为减小焊缝尺寸，不得不采用双面Y或U形坡口，但同样必须留出焊根不焊。需要指出的是，双面坡口的焊接接头只能达到低性能的强度要求，对于有防漏、压力要求的工况总是难以满足。实际铸铁焊接中，开Y形或U形坡口均可以焊接成功，对焊接质量的影响无明显区别，可以根据焊缝所处的位置，酌情选取。立焊时，由于可以利用结422焊条很方便地开取U形坡口，故为首选；其他位置的焊缝坡口则以Y形较多见。3．确保焊机具有较高的空载电压焊机空载电压的高低对焊缝的抗裂性能、飞溅物、成形好坏、气孔、咬边等影响较大。试验证明，铸铁焊接时，焊机空载电压越高，其焊缝气孔越少、抗裂性越好，焊缝飞溅物、咬边也少，焊缝成形美观、引弧快。反之，焊缝缺陷较多。因此，为确保铸件焊接成功，必须根据不同的焊接设备及其相应的电流挡位酌情选取较高的空载电压，并控制在≥70V。一般地，电焊机的容量越大，其空载电压可调范围也较大，且易引弧，是焊接铸铁最适宜的焊机。对于交流焊机，空载电压的高低与电流挡位值成反向变化。对于直流焊机，焊接电流挡位值越大，相应空载电压值越高。4．采用独特的焊接顺序正确的焊接顺序，能有效地控制焊接裂纹的产生，增加焊缝的抗裂性能，达到快速焊接的目的。对于裂纹较多、较复杂的铸铁件的修复，一方面各条裂纹可以通过选取合理的焊接次序，结合各条焊缝的分层焊接，不仅可以达到交替不停弧焊接，实现快速焊接的目的，而且能有效控制焊缝的层间温度，从而增加焊接接头的抗裂性能。另一方面，可取消传统的止裂孔，在裂纹起止处适当留出若干长度的后焊部位，待主要部位焊接完成后，再将留焊处焊接。留焊处焊接后，原裂纹处受到的应力属于压应力，故不必钻止裂孔。这种留后焊处的工艺，使焊缝的残余应力降低，从而有效地控制焊接裂纹的产生。图1是较复杂的铸件裂纹成功修复时的焊接顺序。5．严格控制焊缝层间温度铸铁焊接时，焊缝层间温度应严格控制在80℃以下，有利于限制工件变形量，并提高焊缝抗裂性能。控制方法可采用：较小电流、较小直径的焊条；坡口不宜过宽过深；焊条角度尽量大一些；低电弧；坡口周围要求无水、无油无氧化物；较薄工件选用点焊、分段焊；切勿垂直收弧；选取合理的焊接顺序，特别是对于多条裂纹的工件焊接；确保焊机空载电压≥70V；如果焊缝温度＞80℃，应采用点焊、分段焊工艺或停止焊接，待焊缝温度＜80℃再进行焊接。6．焊件捶击正确的捶击能有效地松弛焊接残余应力，增加焊缝抗裂性能。实践证明，铸铁焊接时，捶击母材比捶击焊缝效果更好，但应注意捶击的方法。①当工件裂缝处于立位时，用结422焊条开坡口，坡口开完后，用小锤沿坡口周围轻轻敲击1～2s。②进行点焊时，在点焊后亦应用小锤沿坡口周围轻轻敲击1～2s。③同时焊接，同时敲击工件，要求敲击的力落在工件上，敲击的振动能传导到焊缝。④焊缝成形后，敲击的力要在热影响区上，从热影响区内部对称地向外部敲击，直到焊缝温度降到常温时，敲击结束。必须注意，所有的敲击方向都是从贴近焊缝处向工件发散，不能敲击焊缝。7．新裂纹的补焊如果焊缝成形后，在焊缝或在热影响区又产生新的裂纹，可按如下工艺来返修：①裂纹处用手动砂轮机修出坡口；②选用比原来较细的焊条来进行补焊；③选用铸308、铸408焊条补焊；④选用较小电流、点焊工艺；⑤补焊后用手动砂轮机修磨焊缝；⑥焊接捶击，以松弛焊缝残余应力。三、焊接实例1．煤气发生炉铸铁灰盘一台间歇式煤气发生炉，炉径2.75m，运行不到一年，由于煤渣结块，致使铸铁灰盘超负荷运转，造成灰盘多处裂纹及断裂。采用A型改性焊条及相应的焊接工艺快速地完成了焊接修复。灰盘修复后运行了两年多才被换下。2．铸铁曲轴箱体一台31.4MPa的氢、氮气压缩机，由于连杆头螺栓损坏，致使连杆头冲坏铸铁曲轴箱体。采取固定位置焊修法。焊接时，用A型改性焊条及相应的焊接工艺（包括交替不停弧焊接工艺），快速修复了箱体。经检查，未发现裂纹、夹渣、咬边、气孔等缺陷，满足了用户要求。3．白口铸铁搅拌装置底盘某化工厂的浮选机安装时，发现搅拌装置底盘断裂，其材料为白口铸铁，采用B型改性焊条及相应的焊接工艺，一次修复成功。四、结束语运用新型铸铁焊条快速、成功修复机件已近百例。以结构钢焊条改性而成的新型铸铁冷焊焊条，具有较好的抗裂等性能，配套采用某些独特的焊接工艺，可用于快速焊接（修复）白口、灰口、可锻、球墨铸铁机件，其焊接质量能达到或超过国内其他的铸铁冷焊焊条。由于该种焊条继承了结构钢焊条的优良焊接特性，因此它具备较好的综合焊接性能，是一种经济、实用的铸铁冷焊焊条，具有较好的应用前景。参考文献1周振丰等．金属熔焊原理及工艺（下）．机械工业出版社，北京：1987.62田锡唐等．焊接结构．机械工业出版社，北京：1987.63黄石生等．弧焊电源．机械工业出版社，北京：1987.6