铸铁件的焊修

王雷 唐先良 尹成军

铸铁零件在农业机械中占很大比重，而且大多是重要的基础件，这些零件的特点是重量大、形状复杂、造价高。使用中如果因为一些小的缺陷（如裂纹或小的破洞等）而报废，是很不经济的。所以，铸铁件的修复，日益受到人门的重视。在铸铁件的修复实践中，焊修工艺也得到了广泛的应用、发展和提高。

一、铸铁件焊修的特点

铸铁零件的可焊性很差，反映在如下几个方面：

一是容易形成白口：铸铁在由液态凝为固态时，常因冷却速度快，使石墨来不及析出而形成白口。白口最易形成的区域是在熔焊金属与基体金属的分界线上，熔合区是白亮的一片或一圈。白口组织硬而脆，极易开裂，易造成脆性破坏且加工困难。二是容易产生裂纹：铸铁是脆性材料，抗拉强度低，塑性差。不象低碳钢那样，在应力作用下容易产生塑性变形。铸铁则往往随着焊修区温度的降低，焊接应力不断增大，当超过一定限度时，就在焊缝横断面薄弱处炸裂（当焊缝强度低于母材强度时）。如果焊缝强度较高，而母材强度较低，牵制不住焊缝的收缩，则往往在结合处母材被撕裂 （或剥离）。焊缝裂纹经常在焊修区冷至红色消失时突然发生，有明显的炸裂响声。三是焊缝内容易产生气孔和夹渣缺陷，铸铁中含碳、硅等元素较多，这些元素容易烧损形成氧化物，产生大量气体和夹杂物。而铸体从液态凝为固态的过程很快，气体和夹杂物来不及从金属中排出，焊缝内易形成气孔和夹渣。四是容易流失：铸铁加热从固态变为液态时，不经过半流体状态，这就使得在气焊修复时很容易流失，一般只能平焊。

二、保证铸铁焊修质量的途径

为克服铸铁可焊性差的缺点，保证铸铁焊修质量，要着重从工艺和材料两方面来解决。

（一）合理选用施焊工艺：

1.严格控制冷却速度。冷却速度在0.6℃/s以下时，能使石墨析出，采用预热缓冷的方法能有效地防止白口化和减小应力。

2.冷焊时，应力求减小母材熔池深度，缩小热影响区。操作时应根据具体情况采用分段短道间歇焊或多层堆焊，取较小电流值，坡口形状要合理，以达到减小应力防止白口的目的。

3.合理采用锤击焊缝、局部加热减应法等各种减小应力防止裂纹的有效方法。

（二）合理选用施焊材料改变焊缝化学成分：

1.增加焊缝中强石墨化元素的含量。增加焊缝中强石墨化元素碳、硅、铝的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。

2.采用非铸铁组织的焊接材料。采用塑性较好的有色金属或其合金焊接材料，如镍、镍铁、镍铜、铜铁、高钒钢等，可以避免或减轻焊缝金属产生白口，而且在一定程度上也可以防止裂纹的产生。

三、铸铁焊接材料

（一） 铸铁电焊材料。目前国内生产的铸铁电焊条基本上分为两大类；一类是用铸铁、紫铜和低碳钢作焊条芯，外涂各种类型涂料的铸铁焊条。这类电焊条得到的焊缝金属硬度较高，难于进行切削加工，焊缝抗裂性也较差，但价格低，供应较多。另一类是采用高合金材料作焊芯，如纯镍、镍铁、镍铜铸铁电焊条。此类铸铁电焊条可以进行冷焊和半热焊，焊缝有良好的抗裂性。但价格昂贵，供应较少。在生产中，可根据具体情况，将钢焊条和镍合金焊条配合使用（如底层用结506焊条打底，封面用镍合金焊条），这样既可将低维修费用，又节约贵重的镍金属，同时还可以提高焊缝接头的强度。焊修铸铁件时，可根据不同的材料，不同的加工要求及焊件受力情况等，选用合适的铸铁电焊条。

（二）铸铁气焊材料

1.国产铸铁气焊条（又称焊丝）： 铸铁气焊条的截面有圆形及方形两种， 直径或边长有 3.15、4、5.6、9、10mm, 长度为250mm.

2.铸铁气焊条的自制和代用。（1）浇铸铸铁气焊条。将柴油机废汽缸套或HT21-40、HT24-44，敲成碎片放入地炉坩锅内，并按重量放入1%左右的75%硅铁。当铁水温度达1300℃时即可浇铸。型砂可由稲谷糠灰、烟煤粉拌成。造型时，可按所需直径大小，选取铁丝或元条，矫直后即可造型。浇铸前型砂应烘干，浇铸后应待其冷却后缓慢取出，并将其表面的氧化皮、黑皮、砂粒等杂物除去即可使用。这种焊条适用于热焊、半热焊，也可用于冷焊。焊缝具有良好的塑性、致密性和加工性能，硬度、强度和颜色与母材相似，焊后不易炸裂。（2）直接熔化铸铁气焊条。将柴油机废缸套敲成块状，用三角铁作为型槽，直接用氧炔火焰进行熔化，使熔化的铁水在型槽内成为连续而断面适当的焊条。熔化时温度不宜过高，只要能熔化为液态即可，以免过多地降低硅、碳的含量。该种焊条适用于热焊和半热焊。焊缝具其有较好的塑性和加工性能，硬度、强度和颜色与母材相似，焊后不易开裂。当用于冷焊时，如工艺掌握不当，冷却速度较快，则硬度较高，加工性较差，焊缝易开裂。（3）代用铸铁气焊条。废旧气环（镀鉻环除外）可作为代用的铸铁气焊条，使用时，先将气环上的锈蚀、油污擦洗干净，随后一段一段地焊接起来，使其具有适当的长度即可使用。一般用于焊补后不要求表面加工的铸铁件。其焊缝硬度较高，加工性较差，操作工艺不当和冷却速度过快时，易产生白口和开裂，多用于热焊或半热焊。

3.焊接熔剂。气焊时除采用铸铁气焊条外，还必须使用熔剂。熔剂的主要作用是使难熔的氧化物质变成易熔的盐类而除去，使焊渣容易浮起，并起保护焊缝的作用。