CN102658417A

CN102658417A - 高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺

Info

Publication number: CN102658417A
Application number: CN2012100639317A
Authority: CN
Inventors: 张喜忠; 武斌; 苏晶
Original assignee: Tianjin Heavysteel Mechanical Equipment Co Ltd
Current assignee: Tianjin Heavysteel Mechanical Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: CN102658417B

Abstract

本发明公开了一种高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，采用脉动电流的钨极氩弧焊方式，采用成分与铸件的合金成分基本相同的无药皮焊条；其工艺参数为：输出脉冲电流为35～65A，输出脉冲时间为35～65s，保护气体的流量为1L/min，钨针与铸件的距离为1.1～1.5mm，钨针与焊条的距离为1.3～1.8mm，焊条与铸件表面的夹角为15°，钨针中心线与铸件表面的夹角为75～90°，焊接过程中的本体的温度控制在≤50～60℃。本发明焊补工艺具有良好的抗裂性，耐磨性和耐腐蚀性，焊后不变形，无组织变化，且属于融合焊接可进行后序抛丸砂轮打磨，热处理等后序加工，焊补处无痕迹。焊道处材质(化学成分)、性能(例如硬度)、金相组织、焊补处颜色与本体完全一致。

Description

高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，特别涉及用一种高铬铸铁焊条对高铬铸铁铸造缺陷的焊补工艺。

背景技术

高铬铸铁(一般铬含量≥20％以上)是一种优良的抗磨材料。目前在国内外都有广泛的应用，诸如球磨机衬板、磨球、风扇磨冲击板、板锤、颚板、搅拌机叶片，抛丸清理设备备件如叶片、分丸轮、护板等采用高铬铸铁后都取得了满意的效果。是目前国内外公认的抗磨性能最好的材料。

但是，高铬铸铁成本高且韧性低属于脆性材料，是高铬铸铁应用中的主要问题。高铬铸铁件主要采用铸造方法生产的，由于铬易于氧化，在铸造生产中容易产生氧化夹渣及二次氧化，造成铸件由于夹渣而报废。产生的铸造缺陷无论多么细小无法像焊补铸钢件那样对缺陷进行焊补修复，废品损失较大。

无法焊补的主要原因：一是，高铬铸铁焊接过程中在热应力冲击下，铸件表层残余奥氏体诱发马氏体，引起体积膨胀，产生破碎状裂纹，在内应力下，尖角处裂纹扩张直至铸件断裂。使得高铬铸铁采用常规焊补工艺方法无法焊补铸造缺陷，只能报废。对于生产高铬铸铁件的厂家，由于铸造缺陷造成的报废铸件，每年会有几十万甚至上百万元人民币的经济损失。二是，焊补处组织、性能与母材匹配困难。目前一些工艺采用金属修补机，其原理采用电阻焊或电火花可以修复大型机床导轨面的损伤，大型轴类件磨损修复，以及铸铁件的修复。但因采用低碳薄金属片或铸铁车屑或市场销售的氩弧焊丝作为焊补材，属于非熔化焊补。但高铬铸铁件用于磨料磨损，铸件表面受到凿、铲、削、碰撞冲击、研磨等恶工况。电阻焊或电火花焊补部位因焊材与母材结合强度低很易脱落，即使不脱落，焊补处与母材成分不一致，组织性能无法匹配。焊补处使用中急剧磨损，形成一个磨损源，铸件很快失效。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种利用自己研制的焊条进行高铬铸铁缺陷修补的焊接工艺，而且具有良好的抗裂性，抗磨性和耐腐蚀性，焊后不变形，无组织变化，最重要的是由于焊条材质(如化学成分)与母材完全一致，因而后序热处理后硬度、抗磨性、金相组织也完全与母材一致，且属于融合焊接可进行后序抛丸砂轮打磨，热处理等后序加工，焊补处无痕迹。

为了解决上述技术问题，本发明高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺予以实现的技术方案是：采用脉动电流的钨极氩弧焊方式，包括以下步骤：

步骤一、准备好高铬铸铁焊条：该焊条没有药皮，只有焊芯，所述焊芯的合金成分与需要焊补铸件的合金成分相同，焊条的直径有1.0、1.2、1.6和2.0mm之分；

步骤二、将需要进行焊补的缺陷表面清理干净，直至露出金属光泽；

步骤三、焊补，其工艺参数如下：输出脉冲电流为35～65A，输出脉冲时间为35～65s，电弧电压为220V，电弧长度为2～3mm，焊条直径为1.0～2.0mm，采用单点焊或连续焊，若采用连续焊其送丝速度为1-3mm/；保护气体的流量为1L/min；钨针与铸件的距离为1.1～1.5mm，钨针与焊条的距离为1.3～1.8mm，焊条与铸件表面的夹角为15°，钨针中心线与铸件表面的夹角为75～90°，焊接过程中的本体的温度控制在≤50～60℃；若本体温度一旦超过60℃，则暂停焊补，待温度降低后再继续焊补，以此类推，直至完成；

步骤四、焊补完成后用电动砂轮机对焊补处进行打磨，修复铸件表面至原有形状。

进一步讲，所述焊芯由以下组分按重量百分比组成：C 2.75-2.85％，Si 0.50-0.80％，Mn 0.70-0.80％，Cr 28-29％，Ni 0.40-0.60％，Mo 0.40-0.60％，Cu 0.40-0.60％，P≤0.04％，S≤0.04％，其余为Fe；其中，Cr与C之比在9.8-10.5之间。用中频感应电炉熔炼铁水，采用水玻璃砂二氧化碳硬化砂型或粘土砂型，并以重力或真空浇注方法制造该焊条。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将用于模具修补，机床加工面焊补，大型轴类焊补的精密焊补机应用于高铬铸铁铸造缺陷的修补，利用焊补机工作电流、脉冲时间可精确控制焊接过程的热输入，从而可使输入的能量仅够用于焊件与铸件之间的熔合焊接，没有将过多的能量施加于铸件，将对铸件的热影响降到最低，达到铸件热影响最小，焊补处无裂纹的效果。

为了使得焊补处其颜色、性能完全一致，我们采用铸造方法生产的高铬铸铁(新加的字)焊条，通过对高铬铸铁抛丸机叶片、分丸轮、定向套，冶金行业上导向板等铸件的修补，修补件熔敷金属与母材结合强度极高，焊后可进行抛，磨等后续加工，焊道与铸件本体化学成分、颜色、以及性能例如硬度HRC等完全一致，取得良好的修补效果。此工艺可广泛用于抗磨耐腐蚀等要求较高的零部件的焊接修补。

附图说明

图1是本发明焊补工艺中钨针形状及其与焊枪、铸件相互位置示意图；

图2是图1中I部局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

实现本发明的高铬铸铁缺陷修补的焊接工艺使用高能精密修补机，采用脉动电流的钨极氩弧焊方式，利用氩气保护，可以采用工业用瓶装氩气，其气体压力为5Mpa，一般情况调节节流阀在1L/min，焊接时铸件无需预热，直接冷焊进行铸件缺陷处的修补。可修补的缺陷包括铸造过程中产生的诸如砂眼、气孔和渣眼等。

本发明一种高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，包括以下步骤：

步骤一、准备好高铬铸铁焊条：该焊条没有药皮，只有焊芯，所述焊芯的合金成分与需要焊补铸件的合金成分基本相同，具体讲，所述焊芯由以下组分按重量百分比组成：C2.75-2.85％，Si 0.50-0.80％，Mn 0.70-0.80％，Cr 28-29％，Ni 0.40-0.60％，Mo 0.40-0.60％，Cu 0.40-0.60％，P≤0.04％，S≤0.04％，其余为Fe；其中，Cr与C之比在9.8-10.5之间。用中频感应电炉熔炼铁水，采用水玻璃砂二氧化碳硬化砂型或粘土砂型，并以重力或真空浇注方法制造该焊条。焊条的直径有1.0、1.2、1.6和2.0mm之分；

步骤二、铸件焊补前，将需要进行焊补的缺陷表面清理干净，包括将要焊补的部位渣滓、砂眼、气孔用手持小电动砂轮机或旋转锉将缺陷表面清理干净，去除油污、锈蚀、结垢、氧化皮等杂物，直至露出金属光泽；

步骤三、焊补，其工艺参数如下：

输出脉冲电流为35～65A，输出脉冲时间为35～65s，电弧电压为220V，电弧长度为2～3mm，焊条直径为1.0～2.0mm，采用单点焊或连续焊，若采用连续焊其送丝速度为1-3mm/；保护气体的流量为1L/min；钨针与铸件的距离为1.1～1.5mm。

所述钨针为钨铈电极针，焊接平面或突出的棱角时，将钨针端部磨成70-90°的圆锥状，钨针直径为1.6～2.5mm，焊补棱角部分和平面的少量缺陷采用直径1.6mm的电极，焊补量较大(一般指深度＞5mm、长度×宽度≥64mm²的缺陷)时，焊接电流较大，则选用2～2.5mm直径的电极。

焊接时，控制好焊条、铸件相互位置关系，如图1和图2所示，氩弧焊枪的钨针1端部与需要焊补的铸件2之间的距离V为1.1～1.5mm，钨针1与高铬铸铁焊条3之间的距离L为1.3～1.8mm，焊条与铸件表面的夹角A为15°，钨针中心线与铸件表面的夹角B为75～90°，以有利于氩气对焊道的完全保护。

焊接过程中应注意温度的控制，由于高铬铸铁是高碳粗大马氏体组织导致严重脆化，焊接冷裂倾向严重，所以焊接时易于出现冷裂纹，为此大缺陷焊补应注意铸件焊接时本体温度，焊接过程中的本体的温度控制在≤50～60℃即可保证无裂产生。若本体温度一旦高过此温度范围时，则暂停焊补待温度降低后再继续焊补，以此类推，直至完成。

焊补时，根据焊补处缺陷面积的大小，从下表中选择焊条的直径和有关的工艺参数：

注：根据焊补量的多少选择焊接设定的不同模式，其中，自模式1至模式4，其输出电流由最小至最大。

步骤四、焊后用电动砂轮机对焊补处进行打磨，修复其铸件原有的形状。检查如有漏焊，则再次焊补。检验合格后与成品高铬铸铁件一起进行热处理及抛丸。

本发明焊补工艺的特点如下：

1、由于采用脉动电流的钨极氩弧焊，热输入和热影响区极小，可防止焊补时铸件表面残余奥氏体诱发马氏体，引起体积膨胀产生破碎状裂纹。

2、由于采用的焊条和铸件具有基本相同的合金成份，焊后无色差，而且焊后可进行后期热处理，其性能完全匹配一致。

3、采用高能精密修补机进行精密氩弧焊，结合强度极高，焊后可进行抛，磨等后续加工，无焊补痕迹。

4、铸件无需预热常温冷焊修复，无变形和残余应力极低，铸件组织不发生变化。

采用本发明不仅仅可对高铬铸铁缺陷进行焊补修复，而且可以对球墨铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁的铸造缺陷进行修补。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，采用脉动电流的钨极氩弧焊方式，其特征在于：包括以下步骤：

步骤三、焊补，其工艺参数如下：

输出脉冲电流为35~65A，输出脉冲时间为35~65s，电弧电压为220V，电弧长度为2~3mm，焊条直径为1.0~2.0mm，采用单点焊或连续焊，若采用连续焊其送丝速度为1-3mm/；保护气体的流量为1L/min；钨针与铸件的距离为1.1~1.5mm，钨针与焊条的距离为1.3~1.8mm，焊条与铸件表面的夹角为15°，钨针中心线与铸件表面的夹角为75~90°，焊接过程中的本体的温度控制在≤50~60℃；若本体温度一旦超过60℃，则暂停焊补，待温度降低后再继续焊补，以此类推，直至完成；

2.根据权利要求1所述的高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，其特征在于，所述焊芯由以下组分按重量百分比组成：C 2.75-2.85%，Si 0.50-0.80%，Mn 0.70-0.80%，Cr 28-29%，Ni 0.40-0.60%，Mo 0.40-0.60%，Cu 0.40-0.60%，P≤0.04%，S≤0.04%，其余为Fe；用中频感应电炉熔炼铁水，采用水玻璃砂二氧化碳硬化砂型或粘土砂型，并以重力或真空浇注方法制造该焊条。

3.根据权利要求1所述的高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，其特征在于，焊条中Cr与C之比在9.8-10.5之间。

4.根据权利要求1所述的高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，其特征在于，所述钨针为钨铈电极针，钨针直径为1.6~2.5mm。

5.根据权利要求1所述的高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，其特征在于，所述钨针端部为70-90°的锥角。

6.根据权利要求1所述的高铬铸铁的铸造缺陷的焊补工艺，其特征在于，所述保护气体为氩气，其气体压力为5Mpa。