CN1066015A - 铸铁件的快速焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸铁件的快速焊接方法，属铸铁 焊接领域。本方法采用三种不同焊条顺序施焊，有效 利用了焊条酸碱性、强度、直径的不同作用，U形坡 口、小电流、短焊道、断续、分散、快速施焊减少焊缝在 红热状态时间，外敷湿物泼水急冷亦保证焊缝热影响 区处于较低温度以杜绝裂纹产生，确保焊件质量。该 方法焊接工效高、劳动强度低、成本低、效益显著，最 适合修复如发动机、电动机、减速机等对焊补条件苛 刻的铸铁件。

Description

本发明涉及一种铸铁件的快速焊接方法。特别是在铸件不宜采用热焊法时，可采用本发明方法修复，它属铸铁焊接领域。

铸铁广泛应用于国民经济各个部门，由于铸铁含碳量高、塑性差，对冷却速度极为敏感，所以其可焊性极差，根据焊补过程的工艺特点，铸铁焊补可分为热焊法、半热焊法、不预热焊法（包括加热减应法）和电弧冷焊法。在本发明前，电弧冷焊法一般多采用铸铁专用焊条，而且焊后都要采用缓冷、锤击消应力方法，因此，它的工作效率较低。如88年8月吴元亨申请的CN1040533A“铸铁焊接双平衡法”发明专利，该方法较好地解决了铸件焊补时热量和应力的平衡，但是该方法要求焊前先在铸件焊区外围100～200mm处预热150～200℃，焊丝在焊缝外围加热，避风缓冷。该方法显然也不能应用于不宜加热的铸件的修复。

本发明的目的是克服目前铸铁焊补方法的各种不足，提供一种新的铸铁件的快速冷焊方法。

本发明的目的可通过下列措施加以实现：即在焊补处开U型坡口，硅整流焊机或直流弧焊机反接法;90～170A小电流焊接，其特征在于焊接时在焊缝热影响区敷吸热快的湿物，采用两种具有不同酸碱性、不同直径、不同强度的结构钢焊条和一种铸铁焊条，三种焊条顺序多层多道施焊，快速短弧直向焊接，每焊一段在焊缝和敷物上泼冷水使其急剧冷却，擦干焊缝再继续施焊，并由工件厚薄决定三种焊条顺序焊接的循环次数，焊至坡口填满，焊条引向母材作圆周运动收弧。

本发明的方法焊接过程是：

1.焊前将工件待焊处的油污、锈斑清除干净，在裂纹终端钻上止裂孔，孔径大小视工件厚度而定，磨掉疲劳层，开设坡口，坡口呈带圆形的U型。若采用对接焊时，则应留间隙2～3mm，以使之能单面焊双面成形。

2.选用的三种不同类型的焊条在150℃烘烤一小时，随烘随用。

3.在坡口周围20～30mm处用吸热快的湿物如湿纱布、调湿的红粘土等堆敷20～50mm厚，作为防热扩散的隔热层。

4.用硅整流焊机或直流弧焊机反接法。

5.选用的焊条性质、直径的大小应视工件的形状、大小、厚度和材质而定。一般选φ2.5～4mm为宜。最好选用两种酸碱性不同的结构钢焊条打底和施焊，最后用铸铁焊条施焊和盖面。三种焊条多层多道顺序施焊，其特征在于先选用含碳量较高的小直径结构钢焊条，电流90～100A，短弧焊，弧长2～3mm，采用分段单层单道、断续焊接，每焊20～40mm，即将焊条引向母材作圆周运动回填弧坑熄弧，然后立即向敷物和焊缝泼冷水使之急冷，再选另一种直径相同或稍大，而性能不同的结构钢焊条，用电流100～130A施焊，对前道焊缝进行回火补肉，弧长亦偏短，熄弧后亦向焊缝和敷物泼冷水急冷，两种焊条交替施焊各一次后，再选用一种铸铁焊条施焊，焊条直径较前两种焊条大些，电流用130～170A，逆向施焊，错开接头;若工件焊后不加工，焊毕亦泼冷水急冷，若工件焊后要加工，最后用铸铁焊条盖面焊以不烫手为准，焊后自然冷却。

6.若坡口大而深，则可按三种焊条焊接顺序再次循环一次或数次。注意焊波的高度不宜过高。层与层的焊渣一定要清除干净，避免夹渣影响焊补质量。

本发明能有效防止焊接裂缝产生其措施之一是采用了三种不同类型的焊条合一施焊，即两种酸碱性不同的结构钢焊条与一种铸铁焊条，三种类型焊条能起到取长补短的作用。先选含碳量较高的结构钢焊条打底，由于焊接线能量小，熔深小，焊接应力也小。另外结构钢焊条工艺性能比铸铁焊条好，气孔少，无大气泡滚球。打底后，再选另一种酸碱性质不同的结构钢焊条施焊，第二种结构钢焊条直径可选相同或稍大点，增大焊接线能量，对前道焊肉起高温回火作用，施焊时还可防止空气中的氢过多地侵入熔池而产生气孔和裂纹。在采用分段、多层、多道施焊时，力求半溶化区域浅、白口层薄，熔合比小，这样做即发挥了结构钢焊条物美价廉的特点，又可使焊条直径规格、电流的选择余地加大，加上其强度等级不同，酸碱性质不同，可以互相补充。最后选用铸铁焊条，利用铸铁焊条药皮的氧化性，把母材过渡到熔池中的碳、硅部分烧掉或利用铸铁焊条的强石墨化作用以得到塑性较好的焊缝。

本发明可有效防止焊缝产生裂纹的措施之一还在于焊缝两侧堆敷吸热快的湿物、泼水急冷。这种急冷的方法与传统的缓冷方法截然不同，它能控制焊接接头的热量，加之所采用的短段、断续、低温施焊就完全可以避免局部温度过热，使焊区始终保持在较低的温度状态，以减少基材碳、硅向焊缝的熔入，减少白口层的厚度。

本发明可有效防止焊缝产生裂纹的措施之一还在于焊补时讲究快速，即在焊接过程始终采用较快的焊速，缩短焊缝在高温状态的时间，加速熔池的结晶，减少晶粒之间存在的低熔点物质的液态薄层，使之在焊接应力作用下不致产生热裂纹。

本发明的方法用实施例进一步详述：

实施例一：一台60KW电动机外壳底脚连同散热片50mm处均成粉碎性破损和裂纹，在破损处需用普钢板与铸铁基体进行拼接，要求在不拆卸电机转子，不损坏绝缘层的情况下进行抢修，底脚厚50mm，外壳片厚10mm，破口长400mm，宽270mm。

其焊接工艺是：先清除破损处的油污、杂物，用手提电动砂轮磨削破损处，并露出金属光泽，整理成便于施焊的有规则坡面，同样，待拼接的钢板厚度形状大小要与母材破损处能吻合，对接成U型坡口，钢板与母材间留有2-3mm间隙，单面焊双面成型，在离坡口20～30mm的周围敷盖约25mm厚的用水调稀的红粘土作为防热扩散的隔热层。

选用φ3.2mm的J507焊条、φ3.2mm的J422焊条和铸100焊条，三种焊条在150℃烘烤1小时，随烘随用。

用硅整流弧焊机施焊，先用J507焊条，电流100A，对称点焊，再采用分段、间断施焊，焊条单层单道直线运动，电弧尽量压低，不作横向摆动。每焊20～40mm后立即在焊缝处和敷盖物上泼冷水加速冷却，以防止热量的扩散，擦干焊缝再继续用J422焊条，130A电流施焊，方法同上，再用铸100焊条，电流170A施焊，方法同上，每焊30-40mm时熄弧泼水，三种焊条循环焊数次，最后熄弧时焊条作圆周运动，然后离开熔池拉断电弧，防止突然断弧产生弧坑。该焊件无需再加工，焊接过程中熄弧时均采用泼水急冷。经两小时的快速抢修，投入运行至今设备仍很正常。

实施例二：一台日本寇明斯NH-220-C1发动机缸体，因受外力重击破损成撕裂性的洞。破口长280mm、宽160mm、厚14mm，材质为QT50-5球墨铸铁。采用本发明的方法修复后对焊缝进行加工，投入生产后一直未发现漏油漏水现象，效果很好。其焊接工艺如下：

1.先清除破损处的油污，用手提砂轮磨削破损处，整理破损面成为有规则的坡口，母体破损处与普钢板对接处要开成U型坡口，并将坡口周围约30mm磨削到露出金属的光泽，用湿棉纱堆敷在坡口周围30mm处，敷50mm厚，以控制热量扩散。

2.选用φ2.5mmJ422酸性焊条;φ3.2mmJ507碱性焊条;φ4mm的铸308纯镍基焊条，三种焊条在150℃烘烤1小时，随烘随用。

3.选用直流弧焊机采用反接法，用J422焊条打底，电流90A，弧长1.5mm，对称、分段施焊20-40mm熄弧，停弧时焊条作圆周运动，然后离开熔池拉断电弧，以防止突然断弧产生弧坑，避免终端裂纹。熄弧后立即在焊缝和湿棉纱上泼冷水急冷，防止热量的扩散。擦干焊缝的余水，再用J507焊条，电流110A施焊，方法同上，两种焊条各焊一次后，取铸308焊条，施焊电流130A，错开前两道的焊缝接头，每焊20～40mm时，泼水冷却，一段工件的坡口循环三遍即可焊完。第三遍最后盖面用铸308焊条施焊时注意以不烫手为准，焊后让其自然冷却。该缸体焊毕，用手提电动砂轮磨削，经三小时的抢修焊补，投入生产运行至今未发现渗油渗水的现象，效果很好。

本发明铸铁件的快速焊接方法，焊补工效高、劳动强度低、成本低，应用于生产不仅使破损报废的设备起死回生，更重要的是解决了一些紧缺进口备件的急用。尤其如对电动机等重要设备要求在不影响生产，不拆卸电机转子，不损坏绝缘层的条件下，在大缺口处直接施焊，拼接普通钢板等，使用本发明方法均能取得意想不到的效果：快速抢修、投入生产、解决燃眉之急、防止停产，所创造的经济效益相当可观。本发明的方法最适合对补焊条件苛刻的铸铁件的修复。

Claims (2)

1、一种铸铁件的快速焊补方法，在焊补处开∪型坡口，硅整流焊机或直流弧焊机反接法，90～170A小电流焊接，其特征在于焊接时在焊缝热影响区敷吸热快的湿物，采用两种具有不同酸碱性、不同直径、不同强度的结构钢焊条和一种铸铁焊条，三种焊条顺序多层多道施焊，快速短弧直向焊接，每焊一段在焊缝和敷物上泼冷水使其急剧冷却，擦干焊缝再继续施焊，并由工件厚薄决定三种焊条顺序焊接的循环次数，焊至坡口填满，焊条引向母材作圆周运动收弧。

2、根据权利要求1的铸铁件的快速焊接方法所述的三种焊条顺序施焊，其特征在于先选用含碳量较高的小直径结构钢焊条，电流90～100A，短弧焊，弧长2～3mm，采用分段单层单道、断续焊接，每焊20～40mm，即将焊条引向母材作圆周运动回填弧坑熄弧，然后立即向下敷物和焊缝泼冷水使之急冷，再选另一种直径相同或稍大，而性能不同的结构钢焊条，用电流100～130A施焊，对前道焊缝进行回火补肉，弧长亦偏短，熄弧后亦向焊缝和敷物泼冷水急冷，两种焊条交替施焊各一次后，再选用一种铸铁焊条施焊，焊条直径较前两种焊条大些，电流用130～170A，逆向施焊，错开接头;若工件焊后不加工，焊毕亦泼冷水急冷，若工件焊后要加工，最后用铸铁焊条盖面焊以不烫手为准，焊后自然冷却。