鑄鐵焊接

鑄鐵焊接(weld of cast iron)

焊接方法視鑄件的材質、大小、厚薄、複雜程度、缺陷類型和尺寸，以及切削加工和技術要求等來選擇不同焊接方法。並按不同的焊接要求作焊前準備，如清除油污及夾砂、開坡口或預熱等。焊接方法有氣焊、釺焊、手工電弧焊、手工電渣焊。其中氣焊分為熱焊法、加熱減應區法、不預熱氣焊；手工電弧焊分為冷焊、半熱焊、不預熱焊和熱焊。

焊條選擇一般根據焊後技術要求來選擇焊條。灰口鑄鐵非加工冷焊法可用氧化型鋼芯鑄鐵焊條(中國牌號Z100)、鐵粉型鋼芯鑄鐵焊條(中國牌號Zll2Fe)和低碳鋼焊條(中國牌號J422、J506等)；加熱400℃以上的熱焊，可用鋼芯石墨化鑄鐵焊條(中國牌號Z208)；加工面不預熱的，可用鑄鐵芯鑄鐵焊條(中國牌號Z248)；要求可加工、抗裂但強度不高又可冷焊的，可採用銅鎳焊條(中國牌號Z508)；要求抗裂性好、加工性差、強度較低的，可用銅鐵鑄鐵焊條(中國牌號Z607、Z612)；重要鑄件要求可加工的，可用純鎳鑄鐵焊條(中國牌號Z116、z117)；高強度灰口鑄鐵、球墨鑄鐵可冷焊的，可用鐵鎳鑄鐵焊條(中國牌號Z408)和鋼927芯石墨球化通用鑄鐵焊條(中國牌號Z268)；球墨鑄鐵加熱焊時，可用鋼芯球墨鑄鐵焊條(中國牌號Z238)；薄壁鑄件可用鋼芯石墨球化通用鑄鐵焊條(中國牌號Z268和Z607、Z612)Z268可加工。還有焊接新材料CaO—BaO一caF2渣系鋼芯石墨化焊條，利用貝氏體和馬氏體兩次相變應力鬆弛效應來提高抗裂性能。中國Z238SnCu焊條，力學性能高，白口傾向小，抗裂性好，可用於球墨鑄鐵件。焊接缺陷及其防止白口焊接時，在焊縫及熔合區產生白口，其原因是焊縫冷卻速度快，同質焊條的焊縫石墨化元素不足或存在阻礙石墨化元素。防止白口的辦法是：增強同質焊條的石墨化能力，同時減慢800 ℃以上時的冷卻速度；根據不同鑄件壁厚可預熱400～700 ℃，以防止白口；採用鎳基、銅基、高釩鋼等異質焊條和其他措施或釺焊也都可以防止產生白口。

熱應力裂紋當焊接應 ℃力超過鑄鐵強度時，沿焊補區的薄弱處、熔合區或熱影響區開裂，使焊縫剝離。防止這種裂紋，主要從減小應力着手：(1)採用熱焊法，焊前把鑄件預熱到600～700℃，焊接過程保持在40℃以上。（2）採用加熱減應區法，正確選擇加熱位置和方法將鑄件加熱，使原裂紋間隙張大，然後焊補。(3)正確運用電弧冷焊，改變焊縫的化學成分和合金系統，使焊縫具有較好的塑性和較低的硬度，同時採用短焊道錘擊焊縫以及控制焊補區的温升等工藝措施。

熱裂紋熱裂紋總是與焊縫魚鱗紋垂直，有縱向、斜向和橫向。產生的主要原因是焊縫金屬中碳、硫、磷及硅等元素含量增高。高釩鑄鐵焊條因釩與碳充分結合，不易產生熱裂紋，焊縫金屬在高温時的低塑性區間停留過長，窄而深的熔池都易引起熱裂紋。防止辦法有：首先是提高焊條的抗熱裂性能，如增強藥皮鹼度，降低硫、磷含量，適當加入稀土、錳鐵等脱硫能力強的物質，選擇鹼性低氫焊條。其次是採用較小電流以減少熔深，把焊縫位置傾斜，採用半立焊和立焊，加快焊接速度，焊條不橫向移動，使坡口底部為圓弧形、避免尖角，收弧時填滿弧坑等。

1、根據鑄鐵焊接產品圖及技術條件、產品的批量及需用日期，結合工廠實際條件選擇鑄造方法。

2、繪出鑄鐵焊接各視圖上的加工餘量及不鑄孔、溝槽等工藝符號。

3、鑄鐵焊接繪出澆注系統、冒口的位置、形狀、尺寸和數量，同鑄試樣的形狀、位置和尺寸。

4、鑄鐵焊接標出與分型面垂直壁的起模斜度。

5、標出鑄鐵焊接澆注位置和分型面。

6、繪出砂芯形狀、砂芯分塊線（包括分芯負數）、芯頭間隙、壓緊環和防壓環、積砂槽，標出有關尺寸和砂芯負，必要時設計芯骨形狀、尺寸和吃砂量。

7、分析鑄件的結構工藝性，判斷缺陷傾向，提出結構改進意見和確定鑄鐵焊接凝固原則。

8、模樣的分型負數，分模面及活塊形狀，反變形量的大小和位置、形狀、非加工壁厚的負餘量，工藝補正量的加設位置和尺寸等。

9、冷鐵和鑄筋的位置、形狀、尺寸和數量，固定組合方法及冷鐵留縫大小等。

電弧的長度與焊條塗料種類和藥皮厚度有關係。但都應儘可能採取短弧，特別是低氫焊條。電弧長可能造成氣孔。短弧可避免大氣中的O2、N2等有害氣體侵入焊縫金屬，形成氧化物等不良雜質而影響焊縫質量。

適宜的焊接速度是以焊條直徑、塗料類型、焊接電流、被焊接物的熱容量、結構開頭等條件有其相應變化，不能作出標準的規定。保持適宜的焊接速度，熔渣能很好的覆蓋着熔潭。使熔潭內的各種雜質和氣體有充分浮出時間，避免形成焊縫的夾渣和氣孔。在焊接時如運棒速度太快，焊接部位冷卻時，收縮應力會增大，使焊縫產生裂縫。

焊絲的選擇要根據被焊鋼材種類、焊接部件的質量要求、焊接施工條件（板厚、坡口形狀、焊接位置、焊接條件、焊後熱處理及焊接操作等待）、成本等綜合考慮。

焊絲選用要考慮的順序如下：

①根據被焊結構的鋼種選擇焊絲 對於碳鋼及低合金高強鋼，主要是按“等強匹配”的原則，選擇滿足力學性能要求的焊絲。對於耐熱鋼和耐候鋼，主要是側重考慮焊縫金屬與母材化學成分的一致相似，以滿足耐熱性和耐腐蝕性等方面的要求。

②根據被焊部件的質量要求（特別是衝擊韌性）選擇焊絲 與焊接條件、坡口形狀、保護氣體混合比等工藝條件有關，要在確保焊接接頭性能的前提下，選擇達到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。

③根據現場焊接位置對應於被焊工件的板厚選擇所使用的焊絲直徑，確定所使用的電流值，參考各生產廠的產品介紹資料及使用經驗，選擇適合於焊接位置及使用電流的焊絲牌號。

焊接工藝性能包括電弧穩定性、飛濺顆粒大小及數量、脱渣性、焊縫外觀與形狀等。對於碳鋼及低合金鋼的焊接（特別是半自動焊），主要是根據焊接工藝性能來選擇焊接方法及焊接材料。