铸铁焊接

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铸铁是碳的质量分数大于2%的铁碳合金，其中还含有硅、锰元素及硫、磷杂质元素．有时还加入不同的合金元素，以获得具有不同性能的合金铸铁．球墨铸铁及蠕墨铸铁中还加入了少量的球化剂及蠕墨化剂．

按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同，可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁五类．

在所有铸铁中，灰口铸铁的应用最为广泛，本节也主要以灰口铸铁焊接性来进行分析．灰口铸铁化学成分上的特点是碳与硫、磷杂质含量高，这就增大了其焊接接头对冷却速度变化与冷、热裂纹发生的敏感性．其力学性能的特点是强度低，基本无塑性，使其焊接接头发生裂纹的敏感性增加．这两方面的特点，决定了灰口铸铁焊接性不好．其主要问题有两点．其一是焊接接头易出现白口及淬硬组织；其二是焊接接头易出现裂纹．

10．2．5．1 灰口铸铁焊接性

1．焊接接头白口组织

铸铁在焊补时，由于石墨化元素不足和冷却速度快，焊缝和熔合区容易产生白口组织．防止产生白口组织的措施有以下两点：

(1)减小焊接过程中和焊后的冷却速度，可采用焊前预热、焊时保温、焊后缓冷等方法．焊缝为铸铁时，一般预热至400～700℃，焊缝为非铸铁时，则采用不预热的冷焊方法．

(2)利用石墨化元素，促使渗碳体分解出石墨，以减少白口组织，同时要限制阻碍石墨化的元素含量．一些元素对石墨化影响趋势可大致排列如下：

此外，还可以采用非铸铁型焊接材料，如镍基焊条、铜钢焊条、高钒焊条等进行焊补，得到非铸铁组织焊缝，并采用小电流、浅熔深的焊接工艺．

(3)采用钎焊法，母材不熔化，防止产生白口组织．

2．焊接接头裂纹

图10-12 加热减应区焊补示意图

1—加热处；2—焊补处

灰口铸铁本身强度较低，塑性更差，焊接过程为局部加热和冷却过程，焊接应力大，冷却速度快，当焊接接头为白口组织时，应力更加严重，容易引起开裂．防止产生裂纹的主要措施有：

(1)焊前工件预热，焊后缓冷，使焊件温度分布均匀并防止产生白口，减小应力．

(2)采用加热减应区法，即在焊件上选择适当的区域进行加热，使焊接区域有自由热胀冷缩的可能，以减小焊接应力，如图10-12所示．减应区的选择原则是：应在阻碍焊缝膨胀收缩的部位；应与其他部位联系不多，而且强度较大；该区的变形对其他部位没有很大影响．

(3)调整焊缝化学成分，采用非铸铁型焊接材料，以得到塑性好、强度高的焊缝．

(4)冷焊时采用合理的焊补工艺，如采用细焊丝、小电流、浅熔深，焊后立即锤击焊缝，并采用分散焊、断续焊等减小应力的措施．

10．2．5．2 灰口铸铁焊接方法及焊接材料

1．灰口铸铁焊接方法

灰口铸铁焊接方法如表10-42所示．

表10-42 灰口铸铁焊接方法

2．灰口铸铁焊接材料

焊接材料除了国标GB10044—88《铸铁焊条及焊丝》规定的外，还可用18-8型不锈钢焊条及其他高铬镍焊条．铸铁手工电弧焊常用的焊条如表10-43所示．

表10-43 常用铸铁焊条

10．2．5．3 灰口铸铁焊补工艺

各种焊接方法焊补铸铁的工艺要点如表10-44所示．

表10-44 各种焊接方法焊补铸铁的工艺要点