一、概述

铸铁是一种含碳量大于2%的铁-碳合金工业铸铁除含铁和碳之外,还含有一定量的硅、锰元素以及硫磷杂质。

通常按铸铁中碳的形式的不同,一般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。其中,灰口铸铁制造成本低,铸造性能好,减震性和耐磨性良好,切削加工性能优良,应用非常广泛但是在应用过程产品受到损坏并出现裂纹等缺陷,使其报废

冷焊可以利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理修复铸件缺陷由于冷焊热影响区域小,不会造成基材退火变形,不产生裂纹、没有硬点、硬化现象此外熔接强度高,补材与基体同时熔化后的再凝固,结合牢固,可进行磨、铣、锉等加工,致密不脱落。

因此,冷焊是修补主灰口铸铁的理想工艺。若能及时用焊接方法修复,不仅有利于生产,而且可以节约大量资金。因此,灰口铸铁的冷焊工艺在日常生产中得到广泛使用。

 

二、状况分析

1、铸铁的组织性能分析

灰口铸铁的组织相当于在钢的基体上分布片状石墨夹杂,由于石墨的强度较低,这就相当于在钢的基体中有许多孔洞和裂纹,破坏了基体的连续性,并且在外力的作用下,裂纹尖端处容易引起应力集中而产生破坏。

灰口铸铁的抗拉强度和疲劳强度都很低,塑性和冲击韧性几乎为零,当基体组织相同时,其石墨越多,片越粗大,分布越不均匀,铸铁的抗拉强度和塑性越低。由于片状石墨对灰口铸铁有着决定性影响,即使基体组织从珠光体改变为铁素体,也只会降低强度而不会增加塑性和韧性因此,在日常生产中,应用最广泛的灰口铸铁为珠光体铸铁。

在下面的补焊工艺介绍中,主要针对珠光体灰口铸铁进行介绍。

 

2、灰口铸铁冷焊工艺特点和存在的问题

灰口铸铁冷焊的特点是焊前对需焊补的工件不预热,焊工劳动条件好,焊补成本低,焊补过程短,焊补效率高。所以电弧冷焊铸铁是一个发展方向,但它也存在许多局限性,如焊缝强度低,塑性差,焊补刚性较大时易出现裂纹。此外,由于冷却速度快,焊缝很容易出现白口现象和大面积的淬硬组织。

灰口铸铁补焊存在两方面问题:一方面,焊接易出现白口及淬硬组织、塑性极差且难以进行机加工;另一方面,焊接接头易出现裂纹,导致补焊失败甚至工件的报废。灰口铸铁的化学成分和力学性能决定其焊接性很差。因此,一般灰口铸铁的焊接加工仅用于铸铁缺陷焊补和损坏铸件的修复。

 


3、选材及原因

为解决以上问题,通过实践和分析证明镍基焊条能使焊缝不出现淬硬组织且使焊缝有较高的塑性和韧性。镍是扩大奥氏体区的元素,当-合金中含镍量超过30%时,合金凝固后一直到室温都保持硬度较高的奥氏体组织,不发生相变,所以镍基焊条形成的焊缝有一定的塑性和强度,且硬度较低。同时,镍为促使石墨化元素,其扩散能力很强,对减弱半熔化区白口的宽度很有利。有研究表明,焊条不同含镍量对白口区宽度的影响,其结果是当焊缝含镍量为50%时,可减低到0.1mm,当焊缝含镍量为98%时,可减低到0.05mm,而且白口呈断续状,故采用镍基焊条可减弱白口现象,提高焊缝强度和塑性,改善焊缝接头加工性,所以在冷焊灰口铸铁时尽量采用镍基铸铁焊条,如镍基182焊条其焊缝具有较高力学性能。

 


2020年03月11日

冷焊的常用工艺概述
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