灰铸铁手工电弧焊工艺分析15695.docx

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1、 河南机电高等专科学校毕业论文1.绪 论工业中应应用最早早的铸铁铁就是以以片状石石墨存在在于金属属基体中中的灰铸铸铁。由由于其成成本低廉廉，并具具有铸造造性、可可加工性性、耐磨磨性及减减振性均均优良的的特点。迄迄今是工工业中应应用最广广泛的一一种铸铁铁。200世纪880年代代初，铸铸铁材料料发展进进入了顶顶峰期，随随后，世世界的铸铸铁产量量便出现现急剧递递减，然然而铸铁铁仍是当当今金属属材料中中应用最最为广泛泛的基础础材料。灰铸铁在在结晶过过程中，约约有w（CC）为880%的的碳以石石墨的形形式析出出，这就就给灰铸铸铁带来来两方面面的特点点：一方方面，由由于石墨墨强度较较低（RRm20NN/m

2、mm2），且且以片状状的形态态存在，割割裂了基基体的连连续性，因因此灰铸铸铁的强强度不高高，脆性性较大。另另一方面面，由于于石墨的的存在，灰灰铸铁具具有良好好的减震震性、耐耐磨性、切切削加工工性和缺缺口敏感感性。由由于共晶晶结晶过过程中石石墨化膨膨胀，还还有减少少缩松、缩缩孔的倾倾向。同同时，灰灰铸铁还还有较高高的抗压压强度。灰灰铸铁传传统的化化学成分分中Sii/C比比较低（00.4000.55）。适适当提高高Si/C比（00.6550.85），是是提高铸铸铁内在在质量的的重要途途径之一一。提高高Si/C比的的作用是是：可使使连续的的初析奥奥氏体枝枝晶增加加，这就就像混凝凝土中的的钢筋一一样，

3、对对灰铸铁铁起到加加固的作作用，可可扩大稳稳定系和和介稳定定系的温温度差，增增加过冷冷度T，从从而细化化石墨，有有效地扩扩大集体体组织的的利用率率；还可可降低灰灰铸铁的的白口倾倾向，减减小断面面敏感性性，提高高弹性模模量和形形变抗力力。当然然，Sii/C比比较高，会会使铁素素体增加加，强度度和硬度度有所降降低。我我国各种种铸铁的的年产量量现约为为8000万吨，有有各种铸铸造缺陷陷的铸件件约占铸铸铁年产产量的110%15%，即通通常所说说的废品品率为110%15%，若这这些铸件件工报废废,将是是极大的的浪费。采采用焊接接方法修修复这些些有缺陷陷的铸铁铁件，由由于焊接接成本低低，不仅仅可获得得巨大

4、的的经济效效益，而而且有利利于及时时完成生生产任务务。常用用的焊既既接方法法有气焊焊、钎焊焊、电弧弧焊等,其中手手工电弧弧焊应用用最多。但但是铸铁铁件的焊焊补极易易产生白白口和裂裂缝，其其中产生生白口的的主要原原因是冷冷却速度度过快和和石墨元元素不足足;而产产生裂缝缝的原因因主要是是焊接应应力。焊接是一一种将材材料永久久性的连连接，并并成为具具有给定定功能结结构的制制造技术术。几乎乎所有的的产品，从从几十万万吨巨轮轮到不足足1克的的微电子子元件，在在生产制制造中都都不同程程度地应应用到焊焊接技术术。焊接接已经渗渗透到制制造业的的各个领领域，直直接影响响到产品品的质量量、可靠靠性和寿寿命以及及生

5、产的的成本、效效率和市市场反应应速度。近年来，焊焊接已由由一个单单一的加加工工艺艺发展成成为有科科学基础础有广泛泛应用范范围和前前景的焊焊接工程程和焊接接产业，在在这些产产业中，焊焊接在其其中占有有重要地地位，是是决定其其产品使使用安全全的关键键。有些些直接出出焊接产产品或在在现场装装焊接后后投入使使用，有有些是作作成主体体结构然然后在其其上安装装动力和和机电设设备后应应用，有有焊接结结构的质质量和安安全保证证在整体体结构设设计合理理的情况况下，主主要决定定与焊接接联结部部位的结结构、材材料匹配配、工艺艺设计、先先进的焊焊接制造造工艺及及设备和和准确的的无损检检测技术术，这些些都决定定了焊接接

6、联结部部位的的的内在和和外观质质量，形形成了分分布在各各工业和和基础设设施建设设部门各各具特色色的焊接接结构行行业，同同时也形形成了结结构焊接接需要的的焊接设设备行业业和焊接接材料行行业。这这些行业业是互相相关联促促进的行行业。焊焊接结构构已有日日新月异异的发展展:在装装备制造造业结构构中用焊焊接结构构局部或或全部代代替铸件件或锻件件结构和和由局部部铸件或或锻件焊焊接成组组合结构构是大重重型结构构发展的的方向，可可大大节节约大型型铸锻车车间及其其设备的的基本建建设投资资和生产产过程的的能源消消费，同同时还可可缩短生生产周期期;在各各种建筑筑行业广广泛采用用钢质焊焊接结构构代替钢钢筋混凝凝土结构

7、构，可达达到大跨跨度、轻轻自重、工工厂制造造、设计计优、工工程在建建周期短短、环境境污染少少，基础础费用省省，折除除后材料料可循环环使用，因因而符合合目前绿绿色制造造和资源源循环利利用建设设节约型型社会的的大潮流流。目前前我国微微电子及及IT行行业中的的发展，高高强有色色金属、光光钎、超超导和复复合材料料及高分分子材料料的应用用，都对对焊接工工艺、设设备和材材料提出出了很多多新的要要求，因因而得到到了相应应发展。 2.灰铸铸铁铸铁是含含碳量在在2以以上的铁铁碳合金金。工业业用铸铁铁一般含含碳量为为24。碳碳在铸铁铁中多以以石墨形形态存在在，有时时也以渗渗碳体形形态存在在。除碳碳外，铸铸铁中还还

8、含有1133的硅硅，以及及锰、磷磷、硫等等元素。合合金铸铁铁还含有有镍、铬铬、钼、铝铝、铜、硼硼、钒等等元素。碳碳、硅是是影响铸铸铁显微微组织和和性能的的主要元元素。在铸铁焊焊接中，应应用得最最多的是是灰铸铁铁的焊接接，球墨墨铸铁次次之，可可锻铸铁铁最少。2.1.灰铸铁铁的化学学成分灰铸铁以以片状石石墨的形形态存在在于珠光光体、铁铁素体或或二者按按不同比比例混合合的基体体组织中中。其断断口呈灰灰色，且且因此得得名。石石墨的力力学性能能比较低低，使金金属基体体承受负负荷的有有效截面面积减少少，而且且片状石石墨使应应力集中中严重，因因而使灰灰铸铁的的力学性性能不高高，灰铸铸铁的石石墨形式式是以不不

9、同的数数量、长长短及粗粗细分布布于基体体中，因因而对灰灰铸铁的的力学性性能产生生很大的的影响。灰灰铸铁分分HT2250与与HT2220，其其密度分分别为77.355g/ccm;与与7.22g/mm灰铸铁按按其组织织可看成成是碳钢钢的基体体加片状状石墨。按按基体组组织的不不同灰铸铸铁分为为三类：铁素体体基体灰灰铸铁、铁铁素体珠光体体基体灰灰铸铁、珠珠光体基基体灰铸铸铁（FF基体灰灰铸铁、FF+P基基灰铸铁铁、P基基体灰铸铸铁）。常常用灰铸铸铁的化化学成分分为C22.6%3.8%，SSi1.2%3.00%，MMn0.4%1.22%，PP0.44%，SS0.115%。同同一牌号号的灰铸铸铁，薄薄壁件

10、（壁壁厚119600KPaa，或需需表面淬淬火3. 要要求高气气密性1. 重重要机械械零件，如如齿轮、凸凸轮、衬衬套等2.机床床导轨，冲冲床、剪剪床、压压力机、车车床和重重型机床床的床身、机机座、主主轴箱、卡卡盘等3.大型型发动机机缸体、缸缸盖、缸缸套等4. 高高压油缸缸、水缸缸、泵体体、阀体体等5. 圆圆周速度度20-25mms 的带轮轮3.灰铸铸铁的焊焊接性铸铁焊接接中灰铸铸铁的焊焊接最为为常见。灰灰铸铁在在化学成成分上的的特点是是碳高及及S、PP杂质高高，这就就增大了了焊接接接头对冷冷却速度度变化的的敏感性性及冷热热裂纹的的敏感性性。在力力学性能能上的特特点是强强度低，基基本无塑塑性。焊

11、焊接过程程具有冷冷速快及及焊件受受热不均均匀而形形成焊接接应力较较大的特特殊性。这这些因素素导致焊焊接性不不良。主主要问题题两方面面：一方方面是焊焊接接头头易出现现白口及及淬硬组组织。另另一方面面焊接接接头易出出现裂纹纹。3.1焊焊接接头头的白口口组织灰铸铁焊焊接时，由由于熔池池体积小小，存在在时间短短，加之之铸铁内内部的热热传导作作用，使使得焊缝缝及近缝缝区的冷冷却速度度远远大大于铸件件在砂型型中的冷冷却速度度。因此此，在焊焊接接头头的焊缝缝及半熔熔化区将将会产生生大量的的渗碳体体，形成成白口铸铸铁组织织。焊接接头头中产生生白口组组织的区区域主要要是焊缝缝区、半半熔化区区和奥氏氏体区。现现在

12、分别别予以讨讨论。3.1.1焊缝缝区当焊缝成成分与灰灰铸铁铸铸件（即即同质焊焊缝）成成分相同同时，则则在一般般电弧焊焊情况下下，由于于焊缝冷冷却速度度远远大大于铸件件在砂型型中的冷冷却速度度，焊缝缝主要为为共晶渗渗碳体+二次渗渗碳铁+珠光体体，即焊焊缝基本本为白口口铸铁组组织。焊缝为铸铸铁时我我们一般般采用适适当的工工艺措施施来减慢慢焊逢的的冷却速速度（如如：增大大线能量量）或调调整焊缝缝化学成成分来增增强焊缝缝的石墨墨化能力力。若采用低低碳钢焊焊条（即即异质焊焊缝中）进进行焊接接，常用用铸铁含含碳为33%左右右，就是是采用较较小焊接接电流，母母材在第第一层焊焊缝中所所占百分分比也将将为131

13、14，其其焊缝平平均含碳碳量将为为0.77%11.0%,属于于高碳钢钢（C0.66%）。这这种高碳碳钢焊缝缝在快冷冷却后将将出现很很多脆硬硬的马氏氏体。采用异质质金属材材料焊接接时，必必须要设设法防止止或减弱弱母材过过渡到焊焊缝中的的碳产生生高硬度度组织的的有害作作用。思思路是：改变CC的存在在状态，使使焊缝不不出现淬淬硬组织织并具有有一定的的塑性，例例如使焊焊缝分别别成为奥奥氏体，铁铁素体及及有色金金属是一一些有效效的途径径。3.1.2半熔熔化区半熔化区区的特点点是该区区被加热热到液相相线与共共晶转变变下限温温度之间间，温度度范围11150012250。该区区处于液液固状态态，一部部分铸铁铁

14、已熔化化成为液液体，其其它未熔熔部分在在高温作作用下已已转变为为奥氏体体。其在在半熔化化区对白白口铸铁铁有影响响的有：冷却速速度及化化学成分分对半熔熔化区白白口铸铁铁的影响响冷却很快快，液态态铸铁在在共晶转转变温度度区间转转变成莱莱氏体，即即共晶渗渗碳体加加奥氏体体。继续续冷却则则为碳所所饱和的的奥氏体体析出二二次渗碳碳体。在在共析转转变温度度区间，奥奥氏体转转变为珠珠光体。由由于该区区冷速很很快，在在共析转转变温度度区间，可可出现奥奥氏体马氏体体的过程程，并产产生少量量残余奥奥氏体。当当半熔化化区的液液态金属属以很慢慢的冷却却速度冷冷却时，其其共晶转转变按稳稳定相图图转变。最最后其室室温组织

15、织由石墨墨+铁素素体组织织组成。当当该区液液态铸铁铁的冷却却速度介介于以上上两种冷冷却速度度之间时时，随着着冷却速速度由快快到慢，或或为麻口口铸铁，或或为珠光光体铸铁铁，或为为珠光体体加铁素素体铸铁铁。影响半熔熔化区冷冷却速度度的因素素有：焊焊接方法法、预热热温度、焊焊接热输输入、铸铸件厚度度等因素素。铸铁焊接接半熔化化区的化化学成分分对其白白口组织织的形成成同样有有重大影影响。该该区的化化学成分分不仅取取决于铸铸铁本身身的化学学成分，而而且焊逢逢的化学学成分对对该区也也有重大大影响。这这是因为为焊逢区区与半熔熔化区紧紧密相连连，且同同时处于于熔融的的高温状状态，为为该两区区之间进进行元素素扩

16、散提提供了非非常有利利的条件件。某元元素在两两区之间间向哪个个方向扩扩散首先先决定于于该元素素在两区区之间的的含量梯梯度（含含量变化化）。元元素总是是从高含含量区域域向低含含量区域域扩散，其其含量梯梯度越大大，越有有利于扩扩散的进进行。提高熔池池金属中中促进石石墨化元元素（CC、Sii、Nii等）的的含量对对消除或或减弱半半熔化区区白口的的形成是是有利的的。用低碳钢钢焊条焊焊铸铁时时，半熔熔化区的的白口带带往往较较宽。这这是因为为半熔化化区含CC、Sii量高于于熔池，故故半熔化化区的CC、Sii反而向向熔池扩扩散，使使半熔化化区C、SSi有所所下降，增增大了该该区形成成较宽白白口的倾倾向。3.

17、1.3奥氏氏体区奥氏体区区被加热热到共晶晶转变下下限温度度与共析析转变上上限温度度之间。该该区温度度范围约约为8220111500，此区区无液相相出现该该区在共共析温度度区间以以上，其其基体已已奥氏体体化，加加热温度度较高的的部分（靠靠近半熔熔化区），由由于石墨墨片中的的碳较多多地向周周围奥氏氏体扩散散，奥氏氏体中含含碳量较较高；加加热较低低的部分分，由于于石墨片片中的碳碳较少向向周围奥奥氏体扩扩散，奥奥氏体中中含碳量量较低，随随后冷却却时，如如果冷速速较快，会会从奥氏氏体中析析出一些些二次渗渗碳体，其其析出量量的多少少与奥氏氏体中含含碳量成成直线关关系。在在共析转转变快时时，奥氏氏体转变变为

18、珠光光体类型型组织。冷冷却更快快时，会会产生马马氏体，与与残余奥奥氏体。该该区硬度度比母材材有一定定提高。熔焊时，采采用适当当工艺使使该区缓缓冷，可可使奥氏氏体直接接析出石石墨而避避免二次次渗碳体体析出，同同时防止止马氏体体形成。3.2 焊接接接头裂裂纹灰铸铁属属脆性金金属，抗抗裂性能能差，在在焊接应应力的作作用焊接接接头很很容易开开裂。灰灰铸铁在在焊补时时，接头头所产生生的裂纹纹多为低低温裂纹纹，属冷冷裂纹范范畴；而而在某些些焊接条条件下也也能产生生热裂纹纹，下面面分别予予以分析析。可发生在在焊缝或或热影响响区上，其其分为焊焊缝处冷冷裂纹、发发生在HHAZ的的冷裂纹纹。3.2.1冷裂裂纹 焊

19、缝处冷冷裂纹一一般产生生部位铸铸铁型焊焊缝当采采用异质质焊接材材料焊接接，使焊焊逢成为为奥氏体体、铁素素体，铜铜基焊缝缝时，由由于焊缝缝金属具具有较好好的塑性性，焊接接金属不不易出现现冷裂纹纹。启裂裂温度一一般在4400以下。原原因有两两方面，一一方面是是铸铁在在4000以上时时有一定定塑性；另一方方面焊缝缝所承受受的拉应应力是随随其温度度下降而而增大。在在4000以上时时焊缝所所承受的的拉应力力较小。由于焊接接过程中中由于工工件局部部不均匀匀受热，焊焊缝在冷冷却过程程中会产产生很大大的拉应应力，这这种拉应应力随焊焊缝温度度的下降降而增大大。当焊焊缝全为为灰铸铁铁时，石石墨呈片片状存在在。当片

20、片状石墨墨方向与与外加应应力方向向基本垂垂直，且且两个片片状石墨墨的尖端端又靠得得很近，在在外加应应力增加加时，石石墨尖端端形成较较大的应应力集中中。铸铁铁强度低低，4000以下基基本无塑塑性。当当应力超超过此时时铸铁的的强度极极限时，即即发生焊焊缝裂纹纹。当焊焊缝中存存在白口口铸铁时时，由于于白口铸铸铁的收收缩率比比灰铸铁铁收缩率率大，加加以其中中渗碳体体性能更更脆，故故焊缝更更易出现现裂纹。其影响因因素主要要与焊缝缝基体组组织、石石墨形状状或焊补补处刚度度、体积积大小及及其长短短有关。焊缝中渗渗碳体越越多，焊焊缝中出出现裂纹纹数量越越多。当当焊缝基基体全为为珠光体体与铁素素体组成成，而石石

21、墨化过过程又进进行得较较充分时时，由于于石墨化化过程伴伴随有体体积膨胀胀过程，可可以松弛弛部分焊焊接应力力，有利利于改善善焊缝的的抗裂性性。粗而长的的片状石石墨容易易引起应应力集中中，会减减小抗裂裂性。石石墨以细细片状存存在时，可可改善抗抗裂性。石石墨以团团絮状存存在时，焊焊缝具有有较好的的抗裂性性能。焊补处刚刚度大，焊焊补体积积大，焊焊缝越长长都将增增大应力力状态，促促使裂纹纹产生。而防止冷冷裂纹产产生的措措施有两两条，一一是对焊焊件进行行整体预预热（55507000）能降降低焊接接应力。二二是向铸铸铁型焊焊缝加入入一定量量的合金金元素（MMn、NNi、CCu等）使使焊缝金金属先发发生一定定

22、量的贝贝氏体相相变，接接着又发发生一定定量的马马氏体相相变，则则利用这这二次连连续相变变产生的的焊缝应应力松弛弛效应，可可较有效效地防止止焊缝出出现冷裂裂纹。在其的同同时还要要防止焊焊缝二次次相变产产生焊缝缝应力松松弛。金金属及合合金在相相变过程程中塑性性增加，这这种特性性称相变变塑性。贝贝氏体与与马氏体体的比容容较奥氏氏体、珠珠光体及及铁素体体都大，相相变过程程中的体体积膨胀胀也有利利于松弛弛焊缝应应力。还还有就是是加入既既能改变变石墨形形态又能能促使石石墨化的的元素。例如：CCa电弧弧冷焊时时，发现现焊缝含含一定量量Ca时时，既能能促使焊焊缝石墨墨化，又又能改变变焊缝石石墨状态态。焊缝缝中

23、Caa为0.00227%时时焊缝缝中C=3.889%、SSi=22.855%，焊焊缝部分分球化，另另有部分分蠕虫状状石墨及及少量片片状石墨墨，焊缝缝中无白白口铸铁铁组织。在在焊条中中加入一一定量CCa能改改善抗冷冷裂性能能。3.2.2发生生在HAAZ的冷冷裂纹主要发生生在含有有较多渗渗碳体及及马氏体体的HAAZ，也也可能发发生在离离熔合线线稍远的的HAZZ。其原原因有三三方面：一在电电弧冷焊焊情况下下，在半半熔化区区及奥氏氏体区产产生铁素素体及马马氏体等等脆硬组组织（白白口铸铁铁的抗拉拉强度为为1077.81666.8MMpa，马马氏体铸铸铁的抗抗拉强度度也不超超过1447Mppa）。当当焊接

24、拉拉应力超超过某区区的强度度时，就就会在该该区发生生裂纹：二在半半熔化区区上白口口铸铁的的收缩率率（1.6%2.33%）比比其相应应的奥氏氏体的收收缩率（00.9%1.3%）大大得多。在在该二区区间产生生一定的的切应力力：三是是在焊接接薄壁铸铸铁件（55100mm）导导热程度度比厚壁壁铸件差差的多，加加剧了焊焊接接头头的拉应应力。使使冷裂纹纹可能发发生在离离熔合线线稍远的的HAZZ上。发生HAAZ的冷冷裂纹的的防止措措施主要要有以下下三条：采取工工艺措施施来减弱弱焊接接接头的应应力及防防止焊接接接头出出现渗碳碳体及马马氏体。如如采用预预热焊。采用屈屈服点较较低而且且有良好好塑性的的焊接材材料焊

25、接接，通过过焊缝的的塑性变变形松弛弛焊接接接头的部部分应力力。在修复复厚大件件的裂纹纹缺陷时时，可在在坡口两两侧进行行栽丝法法焊接（坡坡口大、焊焊层多、积积累焊接接应力大大。为防防止HAAZ冷裂裂发展成成剥离性性裂纹。3.2.3热裂裂纹 一般采用用低碳钢钢焊条与与镍基铸铸铁焊条条冷焊时时，焊缝缝较易出出现属于于热裂纹纹的结晶晶裂纹。铸铸铁型焊焊缝对热热裂不敏敏感，高高温时石石墨析出出过程中中有体积积增加，有有助于减减低应力力。产生原因因是当用用低碳钢钢焊条焊焊铸铁时时，即使使采用小小电流，第第一层焊焊缝中的的熔合比比也在113144，焊缝缝平均含含碳量可可达0.711.0%，铸铁铁含S、PP量

26、高，焊焊缝平均均含S、PP也较高高，焊接接表层含含C及SS、P较较低，越越靠近熔熔合线，焊焊缝含CC及S、PP越高。CC与S、PP是促使使碳钢发发生结晶晶裂纹的的有害元元素，故故用低碳碳钢焊条条焊接铸铸铁时，第第一层焊焊缝容易易发生热热裂纹。这这种热裂裂纹往往往隐藏在在焊缝下下部，从从焊缝表表面不易易发觉。利利用镍基基铸铁焊焊条焊接接铸铁时时，由于于铸铁中中含有较较多的SS、P，焊焊缝易生生成低熔熔点共晶晶，如NNi-NNi3SS2,6644,Nii-Nii3P,8800,故焊焊缝对热热裂纹有有较大的的敏感性性。解决措施施主要从从两方面面着手:一冶金金方面：调整焊焊缝化学学成分，使使其脆性性温

27、度区区间缩小小，加入入稀土元元素，增增强脱SS、P反应，使使晶粒细细化，以以提高抗抗热裂性性能。二二采用正正确的冷冷焊工艺艺，使焊焊接应力力减低，以以及使母母材是的的有害杂杂质较少少熔入焊焊缝。4.灰铸铸铁的手手工电弧弧焊焊接接性分析析由于灰铸铸铁的焊焊接性可可知，灰灰铸铁在在焊接中中主要是是容易产产生白口口组织和和出现裂裂纹，故故应从防防止上述述缺陷入入手，从从多方面面考虑来来选择和和制定合合理的焊焊接方法法及工艺艺。4.1 同质焊焊缝（铸铸铁型）的的熔焊工工艺与焊焊接材料料同质焊缝缝就是铸铸铁型焊焊缝。它它的焊条条电弧焊焊工艺可可分为热热焊（包包括半热热焊）和和冷焊（又又称不予予热焊）两两

28、种。4.1.1 电弧热热焊与半半热焊铸铁焊接接时，白白口组织织和冷裂裂纹的产产生，主主要由于于熔池体体积小而而使冷却却速度过过大造成成的。针针对这一一问题，人人们在铸铸铁焊接接时就最最先应用用了热焊焊工艺，以以达到减减小铸件件温差，降降低冷却却速度的的目的。将将工件整整体或有有缺陷的的局部位位置预热热到60007000（暗红红色），称称为热焊焊，预热热温度33004000称为半半热焊对结构复复杂而焊焊补处拘拘束度又又大的工工件，宜宜采用整整体预热热。若对对这种件件采用局局部预热热焊接，可可能会增增大应力力，有时时会在焊焊补处再再出现裂裂纹，甚甚至会在在离焊补补处有一一定距离离的位置置上又出出现

29、新的的裂纹。对对于结构构简单而而焊补处处拘束度度又小的的工件可可采用局局部预热热。灰铸铸铁工件件预热到到6000-7000，不仅仅有效地地减少了了焊接接接头上的的温差，而而且铸铁铁有常温温完全无无塑性改改变位有有一定塑塑性，其其伸长率率达2%-3%,再加加以焊后后缓慢冷冷却，故故焊接接接头应力力状态大大为改善善。此外外由于6600-7000预热及及焊后缓缓冷，可可使石墨墨化过程程进行充充分，焊焊接接头头可完全全防止白白口铸铁铁，缓冷冷又可防防止淬硬硬组织的的产生，从从而有效效的防止止裂纹的的产生，并并改善了了其加工工性。在在合适成成分的焊焊条配合合下，焊焊接接头头的硬度度与母材材很相近近，有优

30、优良的加加工性，有有与母材材的基本本相同的的力学性性能，颜颜色与母母材一致致。焊后后焊接接接头残余余应力很很小，故故热焊的的焊接质质量是非非常满意意。其缺缺点是能能源消耗耗大，劳劳动条件件差，生生产率低低。预热温度度在3000-4400时，人人们称之之为“半热焊焊”。3000-4400可有效效防止热热影响区区产生马马氏体，改改善焊接接接头的的加工性性。由于于预热温温度低，焊焊接接头头各部分分温差较较大，焊焊接接头头已形成成较大拉拉伸应力力，对结结构复杂杂，且焊焊补处拘拘束度大大的工件件来说，焊焊后发生生冷裂纹纹的可能能性增大大。铸铁热焊焊时虽采采取了预预热缓冷冷的措施施，但焊焊缝的冷冷速一般般

31、大于铸铸铁铁液液在砂型型中的冷冷速，故故为了保保证焊缝缝石墨化化，不产产生白口口组织且且硬度合合适，焊焊缝的CC+Sii总量还还应大于于母材。热焊时采采用大直直径铸铁铁芯焊条条（66mm）配配合采用用大电流流可加快快焊补速速度，缩缩短焊工工从事热热焊时间间。焊前应清清除铸件件缺陷内内砂子及及夹渣，并并用风铲铲开坡口口，坡口口要有一一定的角角度，上上口稍大大，底面面应圆滑滑过渡。对对边角较较大缺陷陷的焊补补常需要要在缺陷陷周围造造型，其其目的是是防止焊焊接熔池池的铁液液流出及及保证焊焊补区焊焊缝的成成形。热焊法系系同质铸铸铁焊接接工艺。焊焊前对铸铸件缺陷陷稍加修修整, 再将铸铸件置于于炉中垫垫平

32、, 整体缓缓慢加热热至6000 6500 (此此时铸件件产生足足够大的的塑性, 由于于要照顾顾到硬度度要求, 预热热温度不不得超过过7000) , 保温温一定时时间,铸铸件出炉炉后立即即施焊, 须保保持铸件件在4000以上焊焊接,填填充材料料为同质质铸铁材材料。常常规焊接接操作, 不锤锤击焊道道, 焊焊后及时时修整焊焊缝并须须保温缓缓冷(重重新回炉炉或表面面加煤粉粉等)。该该工艺本本质上是是在铸件件缺陷处处用焊接接热造一一汪铁水水“重新铸铸造”。为补补充有益益元素烧烧损和促促进石墨墨化, 要在填填充材料料中加入入较母材材内多量量的合金金(如碳碳、硅、锰锰及稀土土等)。这这种工艺艺较易操操作,

33、焊接质质量容易易保证是是其突出出优点。其其缺点是是劳动条条件差, 焊修修周期长长, 设设备投资资大。较较适合于于大批量量中小件件铸铁焊焊接。热热焊用铸铸铁焊条条典型的的有“铸2448”和“铸2338”, 是是较早用用于生产产中的两两种焊条条。铸2248 是在母母材成分分基础上上添加大大剂量石石墨化元元素(如如碳硅) , 多用于于灰口铸铸铁焊接接。铸2238 焊条是是在铸2248 焊条基基础上再再添加大大剂量球球化剂(如镁等等元素) , 适合于于球墨铸铸铁件的的焊接。气气焊用焊焊丝典型型产品为为“丝4001”和“丝4002”。两者者仅因石石墨化元元素多少少分别用用于灰口口铸铁的的热气焊焊和冷气气

34、焊。以以上焊接接材料的的不断改改进常借借鉴铸铁铁熔炼原原理, 主要是是调整焊焊接材料料的化学学成分, 改变变焊缝的的石墨片片形态、数数量及基基体类型型, 不不断推出出实用新新型焊接接材料, 如电电焊条铸铸2388F、气气焊用钇钇基重稀稀土焊丝丝等。为为保证“重新铸铸造”顺利进进行, 热焊铸铸铁在工工艺上要要求采用用大功率率焊接(如采用用大电流流、慢焊焊速, 连续焊焊) 。4.1.2 电电弧冷焊焊电弧冷焊焊是指焊焊前对被被焊铸铁铁件不预预热的电电弧焊，所所以电弧弧冷焊可可节省能能源的消消耗，改改善劳动动条件，降降低焊补补成本，缩缩短焊补补周期，成成为发展展的主要要方向。但但正如前前面所分分析过的

35、的那样，但但焊缝为为铸铁型型时，冷冷焊焊接接接头易易产生白白口铸铁铁及淬硬硬组织，还还易发冷冷裂纹。在冷焊条条件下，首首先要解解决的问问题是防防止焊接接接头出出现白口口铸铁。解解决途径径可从两两方面着着手：一一是进一一步提高高焊缝石石墨化元元素的含含量，并并加强孕孕育处理理；二是是提高焊焊接热输输入量，如如采用大大直径焊焊条、大大电流连连续焊工工艺，以以缓慢焊焊接接头头的冷速速。这种种工艺有有助于消消除或减减少热影影响区出出现马氏氏体组织织。焊缝的石石墨化元元素含量量可以通通过药芯芯焊丝或或焊条药药皮成分分的变化化在较大大范围内内调整，在在提高焊焊接热输输入的配配合下，使使焊缝较较容易避避免白

36、口口铸铁的的出现。而而半熔化化区原为为母材的的成分，含含碳、硅硅量都不不高，而而该区的的一侧紧紧靠冷金金属工件件，冷速速最快，故故半熔化化区形成成白口铸铸铁的敏敏感性比比焊缝更更大。碳、硅都都是强石石墨化元元素，研研究工作作表明，在在冷焊条条件下，焊焊缝含碳碳4.00%-55.5%、含硅硅3.55%-44.5%较理想想。可以以看出，冷冷焊时焊焊缝的（CC+Sii）比热热焊及半半热焊时时明显的的提高了了，达到到7.55%-110%。过过去一般般都趋向向于提高高焊缝中中含硅量量，使其其达到44.5%-7%，而把把碳含量量在3%左右。对对于适当当提高焊焊缝含碳碳量及适适当保持持焊缝含含硅量较较为理想

37、想。这是因为为提高焊焊缝含碳碳量对减减弱与消消除半熔熔化区白白口铸铁铁作用比比提高硅硅有效，因因为在液液态时碳碳的扩散散能力比比硅强十十倍左右右。提高高焊缝含含碳量及及延长半半熔化区区存在时时间，通通过扩散散可大大大提高半半熔化区区含碳量量，对减减弱或消消除半熔熔化区白白口铸铁铁的形成成非常有有利。在在碳、硅硅总量一一定时，提提高焊缝缝含碳量量比提高高焊缝含含硅量更更能减少少焊缝收收缩量，从从而对降降低焊缝缝裂纹敏敏感性有有好处。焊焊缝的含含硅量大大于5%左右以以后，由由于硅对对铁素体体固溶强强化的结结果，反反而使焊焊缝硬度度升高，而而对碳来来说不存存在这个个问题。在电弧冷冷焊时，仅仅靠调整整

38、焊缝碳碳与硅的的含量，来来提高焊焊缝石墨墨化能力力，往往往还不足足以防止止焊缝因因快冷而而产生白白口铸铁铁。还必必须对焊焊缝进行行孕育处处理，以以加强其其石墨化化过程，使使焊接熔熔池中生生成适量量的Caa、Baa、All、Tii等高熔熔点硫化化物或氧氧化物，它它们能为为异质的的石墨晶晶核，从从而促进进更多石石墨的生生长，有有助于减减弱甚至至消除焊焊缝的白白口倾向向。为减慢电电弧冷焊焊时焊缝缝的冷速速，以防防止焊接接接头产产生白口口铸铁组组织，必必须采用用大电流流、连续续焊工艺艺。焊条条直径越越粗，越越有利于于采用大大电流。这这种工艺艺有利于于增大总总的焊接接热输入入，以减减慢焊缝缝及其热热影响区区的冷速速。除焊焊接工艺艺外，板板厚及所所焊补缺缺陷的体体积都是是影响焊焊接接头头冷速的的重要原原因。被被焊补的的铸件越越厚，液液体焊缝缝及焊接接热影响响区的冷冷速越快快，焊接接接头形形成白口口铸铁及及马氏体体的倾向向越高。缩缩孔是铸铸铁件制制造中常常见的缺缺陷。对对这种缩缩孔的焊焊补，即即使采用用大电流流连续焊焊工艺，若若缩孔体体积很小小，则总总的焊接接热输入入不足，焊焊缝及热热影响区区冷速很很快，焊焊缝及半半熔化区区产生白白口铸铁铁，热影影响区易易出现马马氏体。随随着缩孔孔体积增增大，总总的焊接接热输入入量增多多，焊缝缝及