孕育铸铁件的焊补

赵志群

我厂是生产各种系列车床的生产厂，在这些车床铸件中，有许多是孕育铸铁件，从HT200到HT300小的几十公斤，大的有一顿多重，在实际生产中，毛坯铸件经常会产生夹砂、气孔，这种现象也会在机械加工中，出现砂眼、气孔、缺肉等铸造缺陷。这些产品完全可以通过焊补来挽救这些铸件产品，经焊补过的铸件，是能够满足机械加工和使用要求的，这些既可以避免铸件报废所产生的损失，也可以减少由于机械加工后，发现缺陷导致铸件废品而发生的工作损失和影响正常组织产生而引发的损失。

然而长期以来，由于孕育铸铁是珠光体基体，融化金属时易产生硬而脆的相，导致机加困难打损刀具现象时而发生，加之焊条不当和焊补工艺不理想，产生硬而脆的相更加严重，长此以往，给人们形成一种孕育铸件焊补可加工的错误观念，发生了一些可以用焊补白白报废的铸件废品，造成人力、物力的浪费和不必要的经济损失。

基于上述原因，我通过采用不同的焊条和焊补方法，进行焊补试验，终于解决了珠光体为基体的孕育铸件，容易产生硬而脆相，导致硬度差，不能加工的难题。现将有关技术介绍如下：

1.金相分析

金属的融化焊补使用焊剂，金属以及一部分母才处于融化状态。灰铁焊补比碳钢困难的根本原因在于他们的含碳量高，由于含碳量高共晶碳化物（Fe3c）以及马氏体和呗氏体都能在焊接金属与母材交接出和热影响区内发现。在孕育铸铁中的这些硬而脆显微组织的形成能引起机械加工困难并产生内应力，偏析和裂纹。

上述问题是属于金相范畴，要获得满意的焊件必须注意如下事项：

（1）灰铁基体的类型及成分。

（2）焊条的选择。

（3）焊补前后及操作过程中热量的控制。

2.灰铁的基体类型及成分

从焊接性的观点来看铁素体一般是最适合焊接的。很显然，铁素基体与低碳钢的组织最接近，并且在热影响区内出现硬化而产生的问题也比珠光体灰铁少，这是由于对马氏体开始形成温度M3影响最大的元素是碳，石墨成核数多，能减少在重凝时碳化物的形成。

3.焊条的选择

低碳钢焊条比较便宜，但是，不适用于灰铁的焊接，这是由于它迅速吸收碳而引起材质硬化，并产生裂纹，因此，焊条的材质主要是选择那些有一定吸收碳的能力，并能使其不会损害焊条缝性能的材料。由于上述理由，铸508镍铜焊条（EZNiGu-I）3.2—4，成分Ni63.5%/Cu26.2、Mn1.16、CI.0Si0.65，最使用焊接补光体灰铁镍的碳化物（Ni3c）比铁的碳化物（Fe3c）稳定性强的多。在大多数凝固条件下，碳分离成石墨的形式存在。

4.热条件的控制

要使得焊补达到合理一致的性能，热量输入与冷却速度的控制是最基本的。

在金属电弧焊完成之后，焊补处会立刻以每秒300c的速度冷却，为了使已经形成的碳化物分解，并避免氏体的形成，减少焊补时间，采取瞬时点焊，减少温度差和冷却速度。

5.表面准备

（1）再焊补处附近的铸造表皮必须清除。

（2）焊补面应是刚刚摩削或机械加工过的。

（3）必须清除交界面上的锈斑、尘土、油污及绣皮。

（4）再焊补缺陷时，焊补处应有清洁的表面。

6.焊补方法

目前灰铸铁常用的电弧补焊方法可分为三类：

（1）热焊法：焊前把整个铸件全部预热到600—700摄氏度。而且焊接过程中始终保持这个温度，焊后保温绥冷。采用铸铁心或钢心石墨铸铁焊条，用来焊补缺陷较大部位，可以防止白口和裂纹。

（2）半热焊发：即将铸件上的缺陷局部预热到300—500摄氏度后，进行焊补，操作要领是要连续堆焊，采用长弧焊，使用较大电流，不锤击，焊后应缓冷。

（3）l冷焊法：即铸件不育要预热，就可以焊补，其工艺要点是短段、继续、分散焊，采用小电流，每段焊缝均应用锤击消除应力，可采用多层焊。

电弧焊是电弧在自耗电板与工件之间放点，所产生的热量使工件熔化，镍铜508焊条有特殊配方的焊条药皮，能产生软而不穿透的电弧，热输入值正好与减少热影响区内形成硬而脆的相的愿望一致。

采用尽可能低的能量输入，可以减少碳化物区城以及硬质点区域，这与 短期内保持足够金属熔化及供给液态焊料金属并不矛盾。

7.生产效果

经过十多年的生产使用，基本强度达到珠光体母材的60%硬度，在焊补边缘即边界只比母材高出HB20-30度左右，芯部基本与母材相近，减少和避免不必要的的经济损失。现已能焊补机床铸件中，任何一种铸件产品，并能达到并满足加工和使用要求，取得了可观的经济效益。