CN106216819B - 一种变质球墨铸铁的焊接技术 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种变质球墨铸铁的焊接方法，以解决母模底板变质后，焊接过程中出现裂纹、层间开裂、熔合不良甚至无法熔合，并出现“滚珠”的问题。本发明的步骤包括：焊前准备、焊接和焊后检查。本发明提供的变质球墨铸铁的焊接方法采用栽丝、小焊接规范、减少熔合比、分段焊、多层多道焊、焊后锤击焊缝及提高冷却速度等工艺，避免了焊后产生裂纹或层间开裂现象，延长了母模底板的使用寿命降低成本，取得了良好的经济效益，解决了球墨铸铁母模底板焊补修复的技术问题。

Description

一种变质球墨铸铁的焊接技术
技术领域
本发明属于冷焊焊接技术，具体涉及一种变质球墨铸铁的焊接方法。
背景技术
在火法冶金中母模底板作为浇铸阳极板模具的母模，母模底板材质为球墨铸铁，在浇注铜阳极板模具过程中存在高温、应力集中、滲铜氧化、基体组织改变等现象，导致底板表面开裂、双耳成块脱落及基体四周开裂，必须进行焊接修复。母模底板长期在高温状态下工作，导致母模底板变质，对焊接操作造成困难，易产生熔合不良甚至无法熔合，出现所谓“滚珠”现象。并且，母模底板焊接时容易出现焊接裂纹或层间开裂现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种变质球墨铸铁的焊接方法，以解决母模底板变质后，焊接过程中出现裂纹、层间开裂、熔合不良甚至无法熔合，并出现“滚珠”的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种变质球墨铸铁的焊接方法，包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
a、将缺陷及开裂部位切割出斜边U型坡口，清理坡口内渗碳层，打磨清理母模底板表面杂质，在裂纹两端钻止裂孔，在坡口内两侧钻孔、攻丝并设置高强螺栓；
b、采用碱性焊条，焊条经250-350摄氏度烘焙后存放在保温筒中，随取随用；
步骤二：焊接
a、焊接电源选用直流焊机，直流反接，在保证电弧稳定燃烧的前提下，采用85-100A的焊接电流，将熔合比控制在30-40%，最大限度地避免母材金属中的有害杂质进入焊缝引起裂纹；
b、先焊接高强螺栓四周，再交替焊接坡口两侧斜坡焊道，第一层和第二层焊道采用直线型运条方法，焊接时间控制在20-30秒，降低温升，保证热输入量小，线能量小；第一层焊道遇到不熔合产生滚珠现象时，采用断续焊方法，缩短电弧燃烧时间，电弧燃烧的时间控制在1-2秒范围内，以便降低熔合比，焊点要薄面积要小，焊点直径5-8毫米范围内，厚度控制在1-1.5毫米范围内，强制冷却焊缝，避免热影响区温度过高产生较大焊接应力；
c、焊接过程中，每焊一段立即用小锤锤击焊缝，消除焊接应力，锤击在700-900摄氏度下进行，频率每分钟70-100次，焊道厚度在1-1.5毫米范围内；
d、在60-70摄氏度下焊接中间填充层和补焊区，每层焊接完成后彻底清渣、消除缺陷并打磨金属飞溅物；盖面层焊接前层焊道的1/2-3/4范围处，焊条角度控制在55-75度范围内；
步骤三：焊后检查
焊接完毕确认无缺陷后在焊道与母材的交汇处加焊一道退火焊缝，检查补焊处焊缝有无缺陷，将母模底板焊接修复区域打磨、整形、矫正尺寸，母模底板焊补后的性能即可满足生产需要。
为更好地实现本发明，选用型号为E5016 φ3.2的碱性焊条，该型号焊条的抗裂性较好，并且成本较低。
为更好地实现本发明，U型坡口深度达到裂纹缺陷底部，从而保证裂纹可被全面打透，防止残留的裂纹在焊接中难以焊接完全，出现漏焊和空洞。
为更好地实现本发明，焊条烘焙时间为1-2小时，保证焊条被充分烘干。
为更好地实现本发明，第一层和第二层焊道在焊接时压低电弧，不摆动，匀速运条，采用短段焊，降低温升，保证热输入量小，线能量小。
为更好地实现本发明，步骤二的步骤b中断续焊的焊缝焊接时焊道长度在30-40毫米范围内，从而降低熔合比，改善熔合性，使母材和焊道熔合。
为更好地实现本发明，焊缝周围放置黄泥或湿布，从而起到强制冷却的作用。
本发明提供的变质球墨铸铁的焊接方法采用栽丝、小焊接规范、减少熔合比、分段焊、多层多道焊、焊后锤击焊缝及提高冷却速度等工艺，避免了焊后产生裂纹或层间开裂现象，延长了母模底板的使用寿命降低成本，取得了良好的经济效益，解决了球墨铸铁母模底板焊补修复的技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种变质球墨铸铁的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：焊前准备
a、采用离子切割将缺陷及开裂部位切割出斜边U型坡口，坡口深度要达到裂纹缺陷底部，用角向磨光机清理坡口内渗碳层，并打磨清理母模底板表面污物、氧化皮等，用磁力钻在裂纹两端钻止裂孔，在坡口内两侧钻孔、攻丝并载好高强螺栓；
b、采用型号为E5016 φ3.2的碱性焊条，焊条经250摄氏度烘焙1小时后存放在保温筒中，随取随用；
步骤二：焊接
a、焊接电源选用ZX7-400直流焊机，直流反接，在保证电弧稳定燃烧的前提下，采用尽量小的焊接电流85A、减小熔合比，熔合比控制在30%；
b、先焊接高强螺栓四周，再交替焊接坡口两侧斜坡焊道，第一层和第二层焊道采用直线型运条方法，压低电弧，不摆动，匀速运条，短段焊，焊接20秒，防止温度过高，焊缝颜色为银白色最好；第一层焊道遇到不熔合产生滚珠现象时，采用断续焊方法，缩短电弧燃烧时间，电弧燃烧1秒，从而降低熔合比，焊点直径5毫米，厚度1毫米，焊接1秒，在焊缝周围放置黄泥或湿布强制冷却；
c、焊接过程中，每焊一段立即用小锤锤击焊缝消除焊接应力，在700摄氏度下锤击焊缝，锤击部位应靠近焊缝，力度适中，频率为每分钟70次，焊道长度为30毫米，厚度为1毫米；坡口内引弧，接头部位应错开，收弧时采用回焊收尾法填满弧坑；
d、焊接过程中分别采用短道焊、断续焊、分散焊、短弧焊及焊后锤击焊缝金属，降低焊接应力，减少裂纹的产生；中间层（填充层）多层多道焊时操作方法与一、二层相同；严格控制层间温度及补焊区温度在60摄氏度后再焊下一层，每层焊后应彻底清渣、消除缺陷和打磨金属飞溅物；盖面层焊接时采用多道焊、交叉焊、对称焊直线运条，起弧时不要使电弧偏向母材,选择前层焊道1/2部位，焊条角度为55度，焊条熔化后依靠电弧吹力将液态金属向母材推进熔化，让熔化的填充金属与母材完全熔合防止咬边，严格控制温度，确保焊缝质量；
步骤三：焊后检查
g、焊接完毕确认无缺陷后在焊道与母材的交汇处加焊一道退火焊缝，降低焊缝硬度，提高焊缝塑性，仔细检查焊补处焊缝有无缺陷，按要求将母模底板焊接修复区域打磨、整形、矫正尺寸，母模底板焊补后的性能完全达到了满足生产需要。
实施例2：
一种变质球墨铸铁的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：焊前准备
a、采用离子切割将缺陷及开裂部位切割出斜边U型坡口，坡口深度要达到裂纹缺陷底部，用角向磨光机清理坡口内渗碳层，并打磨清理母模底板表面污物、氧化皮等，用磁力钻在裂纹两端钻止裂孔，在坡口内两侧钻孔、攻丝并载好高强螺栓；
b、采用型号为E5016 φ3.2的碱性焊条，焊条经350摄氏度烘焙2小时后存放在保温筒中，随取随用；
步骤二：焊接
a、焊接电源选用ZX7-400直流焊机，直流反接，在保证电弧稳定燃烧的前提下，采用尽量小的焊接电流100A、减小熔合比，熔合比控制在40%；
b、先焊接高强螺栓四周，再交替焊接坡口两侧斜坡焊道，第一层和第二层焊道采用直线型运条方法，压低电弧，不摆动，匀速运条，短段焊，焊接30秒，防止温度过高，焊缝颜色为银白色最好；第一层焊道遇到不熔合产生滚珠现象时，采用断续焊方法，缩短电弧燃烧时间，电弧燃烧2秒，从而降低熔合比，焊点直径8毫米，厚度1.5毫米，焊接2秒，在焊缝周围放置黄泥或湿布强制冷却；
c、焊接过程中，每焊一段立即用小锤锤击焊缝消除焊接应力，在900摄氏度下锤击焊缝，锤击部位应靠近焊缝，力度适中，频率为每分钟100次，焊道长度为40毫米，厚度为1.5毫米；坡口内引弧，接头部位应错开，收弧时采用回焊收尾法填满弧坑；
d、焊接过程中分别采用短道焊、断续焊、分散焊、短弧焊及焊后锤击焊缝金属，降低焊接应力，减少裂纹的产生；中间层（填充层）多层多道焊时操作方法与一、二层相同；严格控制层间温度及补焊区温度在70摄氏度后再焊下一层，每层焊后应彻底清渣、消除缺陷和打磨金属飞溅物；盖面层焊接时采用多道焊、交叉焊、对称焊直线运条，起弧时不要使电弧偏向母材,选择前层焊道3/4部位，焊条角度为75度，焊条熔化后依靠电弧吹力将液态金属向母材推进熔化，让熔化的填充金属与母材完全熔合防止咬边，严格控制温度，确保焊缝质量；
步骤三：焊后检查
g、焊接完毕确认无缺陷后在焊道与母材的交汇处加焊一道退火焊缝，降低焊缝硬度，提高焊缝塑性，仔细检查焊补处焊缝有无缺陷，按要求将母模底板焊接修复区域打磨、整形、矫正尺寸，母模底板焊补后的性能完全达到了满足生产需要。

Claims (5)

1.一种变质球墨铸铁的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
a、在缺陷和开裂部位切割斜边U型坡口，U型坡口深度达到裂纹缺陷底部，清理坡口和母模底板杂质，在裂纹两端钻止裂孔，在坡口内两侧钻孔、攻丝并设置高强螺栓；
b、采用碱性焊条，焊条经250-350摄氏度烘干后保温；
步骤二：焊接
a、焊接电源选用直流焊机，直流反接，采用85-100A的焊接电流，熔合比30-40%；
b、先焊接高强螺栓四周，再交替焊接斜边U型坡口，第一层和第二层焊道采用直线型运条方法，压低电弧，不摆动，匀速运条，采用短段焊，焊接时间控制在20-30秒；第一层焊道遇到不熔合产生滚珠现象时，采用断续焊方法，电弧燃烧时间控制在1-2秒范围内，焊点直径控制在5-8毫米范围内，焊点厚度控制在1-1.5毫米范围内，强制冷却焊缝；
c、焊接过程中，在700-900摄氏度下锤击焊缝，频率为每分钟70-100次，焊道厚度为1-1.5毫米；
d、在60-70摄氏度下焊接中间填充层和补焊区，填充层多层多道焊时操作方法与第一层和第二层焊接方法相同；
e、盖面层焊接前层焊道的1/2-3/4，焊条角度控制在55-75度范围内；
步骤三：焊后检查
在焊道与母材的交汇处加焊一道退火焊缝，检查有无缺陷，打磨、整形、矫正母模底板焊接修复区域的尺寸。
2.根据权利要求1所述的变质球墨铸铁的焊接方法，其特征在于：所述碱性焊条型号为E5016 φ3.2mm碱性焊条。
3.根据权利要求2所述的变质球墨铸铁的焊接方法，其特征在于：所述焊条烘焙时间为1-2小时。
4.根据权利要求3所述的变质球墨铸铁的焊接方法，其特征在于：所述焊缝焊接时焊道长度在30-40毫米范围内。
5.根据权利要求4所述的变质球墨铸铁的焊接方法，其特征在于：所述焊缝周围放置黄泥或湿布。
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