铸铁焊补与焊接.docx

铸铁的铸造缺陷大部分可焊补,铸造车间与铸件加工车间可设置铸铁焊补人员及相应预 热、焊接设备，以提高成品率使用中损坏的铸铁件，绝大多数可焊补修复随着研制和定型生产各种铸铁焊接材料，不断总结交流经验，铸铁焊补与焊接正在成为 被广泛掌握的技术，铸铁已逐渐成为易焊材料此外，可以采用高效率焊接方法制造球墨铸铁一钢、可锻铸铁一钢、灰铸铁一钢及铸铁 —铸铁的焊接件，如汽车传动轴、铸铁管等1.焊接特点（1） 易产生热应力裂纹：热应力是在不均匀的加热及随后的冷却过程中工件不能均匀地 热胀冷缩所引起的应力焊接及不适当的局部预热均可引起较大的热应力与热裂纹及冷裂 纹本质不同，热应力裂纹主要是或者单纯是热应力引起的拉伸应变超过材料薄弱部分的变形 能力而形成的由于铸铁的塑性很差，所以焊补或焊接时，其热应力裂纹倾向比塑性材料大 得多铸铁补焊时，热应力裂纹大致有三种表现形式：1） 在升温过程中，也可能是在焊后冷却过程中补焊区以外的母材断裂其部位多发生 在铸铁件的薄弱断面和断面形状或壁厚突变处其原因是不适当的局部预热或过大的焊接加 热规范2） 焊缝或焊补区在冷却过程中产生横向裂纹，方向大致与熔合线相垂直这种裂纹有 时只发生在紧邻焊缝的母材上,有的与焊缝上的热裂纹接通，也有的横贯焊缝及邻近的母材。

其原因是不合理的焊接操作工艺，特别是焊缝一次焊接过长，也可能是不适当的局部预热所 造成3） 焊缝金属在冷却过程中产生沿熔合线的裂纹，甚至焊缝与母材剥离，这种形式的热 应力裂纹是采用非铸铁质焊条冷焊时，比较容易出现的焊缝材质的强度等级愈高或铸铁母 材强度等级愈低，这种裂纹的倾向愈大坡口越深，填充金属越多越易产生剥离适当提高 工件整体或焊接环境温度，控制焊补区的温度，短焊道断续焊，焊后及时而充分的锤击等也 有利于避免这种形式的热应力裂纹2） 熔合区易产生白口组织：采用铸铁填充金属时，减慢高温（800°C以上）时的冷却速 度，并增强焊缝的石墨化能力（适当提高碳、硅含量）是防止焊缝金属和熔合区产生白口的主 要途径电弧焊冷焊时，采用高镍或纯镍焊条，可减弱熔化区的白口倾向，改善接头的机械 加工性3） 焊缝金属的热裂纹倾向：铸铁组织的焊缝金属不存在热裂纹倾向，采用非铸铁组织 的焊条或焊丝冷焊铸铁时，焊缝热裂纹倾向随焊缝材质的不同而不同焊缝中母材熔合比例 的增加和过分延长焊缝处于高温下的停留时间将加大热裂纹倾向底部圆滑的坡口，小电流， 窄焊道以及短焊道，断续焊等能减小热裂纹倾向2•焊接方法铸铁焊补的各种焊接方法及其特点可参见表10-35。

其工艺要点见表10-36表10-35用各种焊接方法焊补铸铁的特点焊接方法焊接材料母材焊缝金属db(MPa)手工电弧冷焊EZNi(Z308)灰铸铁>280EZNiFe(Z408)灰铸铁、球墨铸铁、咼强灰铸铁400〜500EZNiCu(Z308)灰铸铁FZV(Z116、 Z117)灰铸铁、球墨铸铁>400铜钢焊条或奥氏体铁铜焊 条灰铸铁EZFe(Z100)、E5015灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸 铁手工电弧半热焊EZC(Z208、Z218)灰铸铁与母材等强度②手工电弧热焊石墨化型药皮铸铁芯焊条灰铸铁铸铁芯焊条不预热电弧焊石墨化型药皮铸铁芯焊条灰铸铁预热气焊灰铸铁焊丝球墨铸铁焊丝灰铸铁、球墨铸铁与母材等强度或接近加热减应 区法气焊灰铸铁焊丝灰铸铁与母材等强度不预热气焊灰铸铁焊丝灰铸铁与母材等强度钎焊黄铜丝灰铸铁、可锻铸铁120〜150银锡钎料灰铸铁Cu-Zn-Ni-Mn 钎料灰铸铁、可锻铸铁240〜280气电焊高钒钢焊丝球墨铸铁、灰铸铁>400镍钛合金焊丝球墨铸铁、咼强度铸铁400〜500低碳低合金钢焊丝灰铸铁、球墨铸铁手工电渣焊灰铸铁铁屑灰铸铁与母材等强度接头机械加工性能接头致密性热裂纹倾向热应力裂纹倾向备注较好①较好小小预热200°C左右可进一步改善机械加工性；较好①较好小较小母材含磷高时焊缝易产生热裂纹较好①稍差较小小稍差好较小较小多用于非加工面焊补较差稍差较小小很差较差大大较好好不较小多用于小件修复很好好产极小劳动条件较差（硬度分布均匀）生较好好刚度大的劳动条件好，刚度小的部位可代替热焊部位易裂很好好极小多用于中、小件（硬度分布均匀）很好好加热不当多用于汽车、拖拉机缸体、缸盖、齿轮箱、皮时易裂带轮等复杂结构、大刚度部位缺陷的焊补很好好较小用于小件或中小件边角部位焊补较好较差小小也可用于熔焊时不易熔合的铸铁、焊缝颜色与母材差别大很好小多用于导轨面研伤的修复、焊缝颜色与母材差别大很好好小小部分代替预热气焊，焊缝颜色与母材差别小稍差好较小较小用于球铁轧辊辊脖堆焊及汽车传动轴焊接等，CO2保护较好较好小小氩气保护细丝较好较好较小较小CO2保护很好好不产生刚度大的部位易裂用于特厚大件，劳动条件差注：①三者加工性稍有区别：Z308好，Z508次之，Z408再次之。

②对于中等强度的灰铸铁（如HT150 HT200）—般可达到等强度表10-36各种焊接方法焊补铸铁的工艺要点焊接方法工艺要点手工电弧冷焊较小的焊接电流和较快的焊速，不作横向摆动（窄焊道）、多 层焊、尽量不在母材引弧，少熔化母材，短焊道（10〜50mm ）断 续焊，层间冷却到60〜70°C（预热焊时冷却到预热温度）后，再 继续焊，焊后及时充分锤击焊缝金属，一般不预热手工电弧半热焊较大的焊接电流、慢焊速、中等弧长，连续焊，一般预热400 C左右并在焊后保温缓冷手工电弧热焊预热500〜650C并保持工件温度在焊接过程中不低于400C，焊后600〜650C保温退火消除应力，连续焊，熔池温度过高时稍停顿铸铁芯焊条不预热手工电弧焊坡口面积应不小于8cm2，深度应不小于7mm，周围用造型 材料围筑起凸台，较大的焊接电流，长电弧连续焊，熔池温度 过高时稍停顿，焊缝应高出焊件表面5〜8mm，以造成熔合区缓冷的条件预热气焊预热600〜680°C，并保持工件温度在焊接过程中不低于400r,焊后600〜650C保温退火消除应力，较大的火焰功率连续焊加热减应区气焊正确选定减应区，并将它用气焊火焰加热至600〜700C，用 较大功率的气焊炬开坡口（或事先用机械法开坡口），同时保 持减应区温度，缺陷处焊补后与减应区一起冷却，减小焊接热 应力不预热气焊开坡口用较大功率的焊炬，连续施焊钎焊采用气焊火焰或其他热源加热工件并进行钎焊，缺陷处事先用机械法开适当的坡口，并预热清除油污气电焊与手工电弧焊冷焊相同，焊道长度可适当大些手工电渣焊用造型材料造型，用碳电极建立渣池并预热，焊补时用碳电 极加热，另外填充铸铁屑（或直接用铸铁棒电极加热并填充） 连续施焊3. 焊接材料各种铸铁焊条的特性和用途见表10-37。

表10-37各种铸铁焊条的特性和用途焊条或焊丝名称统一牌号焊丝或焊芯药皮类型焊缝金属氧化型钢芯铸铁焊条EZFe(Z100)碳钢氧化型碳钢咼钒铸铁焊条FZV(Z116)碳钢（高钒药皮）或高钒钢低氢型高钒钢"11%咼钒钢焊丝或咼钒管状焊丝RZV高钒钢"11%咼钒铸铁焊条EZV(Z117)碳钢（高钒药皮）或高钒钢低氢型高钒钢aVll%纯镍铸铁焊条EZNi(Z308)纯镍石墨型镍镍铁铸铁焊条EZNiFe(Z408)镍铁合金(Ni55Fe45)石墨型镍铁合金镍铁合金焊丝RZCH(Ni55Fe45)镍铜铸铁焊条EZNiCu(Z508)镍铜合金(Ni70Cu30)石墨型镍铜合金铜铁铸铁焊条EZFeCu(Z607)紫铜低氢型铜-铁混合(Cu80Fe20)钢铁铸铁焊条EZFeCu(Z612)铜芯铁皮或铜包铁芯钛钙型(Cu80Fe20)铜-铁混合电源种类用途焊缝硬度HB熔合区白口宽度（mm）（正常规格）备注单层二层交直流一般灰铸铁件，抗裂性及加4000.8〜1工性差直流（正接）强度较高的灰铸铁、球墨铸200 〜2500.3 〜0.50.15 〜或交流铁、可锻铸铁0.2强度较高的灰铸铁、球墨铸200 〜250气电焊铁、可锻铸铁及球铁与钢的焊用接直流（正接）强度较高的灰铸铁、球墨铸200 〜2500.3 〜0.50.15 〜铁、可锻铸铁0.2直流（正接）重要灰铸铁，可加工，如机160 〜1700 〜0.20 〜0.15或交流床床面，气缸加工面断续断续直流（正接）或交流球墨铸铁、重要灰铸铁，可加工，但焊缝较铸308、铸508稍硬200 〜230断续断续200 〜230气电焊用直流（正接）或交流灰铸铁、可加工，强度、抗热裂性较差130〜150断续断续直流（反接）灰铸铁、抗裂性好、加工性差、强度较低、常用于气缸非加工面焊补不均匀交直流灰铸铁、抗裂性好、加工性差、强度较低、常用于气缸非加工面焊补不均匀注：1.E5016、E5015、H08Mn2Si焊丝（C02焊）也用作铸铁冷焊填充材料。

2.奥氏体铁铜焊条焊芯为铜管包Cr20Ni80丝，其特点除强度稍高外与铜铁铸铁焊条同4. 球墨铸铁、可锻铸铁及白口铸铁的焊补（1）球墨铸铁的焊补：球化剂增加焊接时产生白口化的倾向，此外热影响区易淬硬成马 氏体，对加工性及抗裂性有不利影响焊接球墨铸铁时，也易产生裂纹减少或防止裂纹的 工艺措施如下：1） 用镍铁合金焊条（Z408）手工电弧焊按电弧冷焊工艺焊接，焊后可加工焊件预热 200〜250°C，或焊后退火或正火处理，或采用短段多层焊，加工性可进一步改善母材含 磷量小于0.1%，有利于防止裂纹用球墨铸铁和低碳钢制造复合零件时，电弧冷焊焊接残余应力不大球铁件焊前进行消 除应力退火可消除铸造应力用镍铁焊条焊接基体为铁素体的球铁时，可以达到或接近与母材等强度2） 用高钒焊条（Z116、Z117）手工电弧焊，工艺与镍铁焊条相同，但熔合区白口层较 厚，加工性能较差焊缝硬度HV210〜260,抗拉强度约430MPa焊后退火可以降低硬 度，改善加工性3） 用低碳钢焊条（E5015。