铸钢件焊接及缺陷修复

白冬冬 杨宇恩

中车齐齐哈尔车辆有限公司

铸钢件焊接及缺陷修复

白冬冬 杨宇恩

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随着铸造的发展，复杂件、薄壁件越来越多，铸型的强度也得到了很大提高，但是铸钢件由于工艺等的原因导致其工作性能存在很多的缺陷，为更好的提高铸钢件的工作性能需要对铸钢件的缺陷进行修复补焊，因此进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了铸钢件焊接及缺陷修复。

铸钢件；焊接；缺陷修复

1 、铸钢件焊接

1.1 焊前预热

预热主要是减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，减少焊缝及热影响区的淬硬程度，降低焊接应力和焊接结构的拘束度，提高焊接接头的抗裂性。装配定位焊时使用氧乙炔火焰加热，而焊接时必须采用电加热器加热，注重预热效果，尽量采用陶质或防火岩棉的加热片。

预热温度应在100-200℃的区间，预热在坡日两侧200mm范围内，加热应缓慢进行，速度60-100℃/h，即铸钢件最低预热时间不得小于1小时。测量温度应距焊缝中心75mm处，有条件的情况下尽量测量预热的背面，电加热器必须派专人接线、使用、维修、保养，注意使用过程中的安全，预防触电和烫伤。

1.2 焊接过程

在生产中，为确保焊接有可追溯性，应详细记录焊前预热温度、层间温度、焊后热处理温度等。焊接时层间温度、热影响区不得小于预热温度，最高不得大于2500C。当温度大于200℃时，加热片应立即停止加热。考虑到焊缝长短的情况，当焊缝大于lm时，尽量安排多名焊工焊接，每lm焊缝中必须安排一名焊工焊接。应一次焊接完成，尽量避免隔夜二次预热。焊接需从中间向四周焊接，先焊对接缝，后焊角焊缝的顺序进行，当有自由端对接焊缝时，应先焊自由端焊缝，角焊缝先焊立角焊，后焊平角焊。当焊缝较短时，尤其要注意，因为生产人员经常重视生产而忽视质量，由于焊缝较短，焊完一道后，温度还较高，这就需要检验人员实时监督，以防温度过高，又继续焊接。多层焊时每层焊道的焊接方向要一致，各层的焊接方向可以相反，焊道的接头应互相错开，错开距离不小于30mm。除打底层厚度4-6mn外，其余每层厚度控制在3-4mm。建议焊缝宽度，平焊缝延16mm，其它位置延25mm。

1.6 焊后热处理

焊接完毕，应立即将温度加到200-250℃，进行低温回火处理，回火完毕后，用防火岩棉覆盖，使其缓冷，保温时间按板厚确定但不少于2小时。

2 、铸钢件的修复焊接

2.1 铸钢件修复区域开坡口

在铸钢件的补焊过程中较常出现的问题主要有：(1)在铸钢件焊接时由于温度的突然变化导致铸钢件内产生较为严重的焊接应力，随着焊接应力的积聚会使得铸钢件产生较为严重的裂纹及铸件形变；(2)铸钢件修复补焊的部位与铸件本身的性能有较大的差距，无法形成良好的使用性能；(3)融敷金属与母材融合性不高。为提高铸钢件修复补焊的效果需要做好对于铸钢件性能的试验，从而掌握正确的补焊操作方法：(1)做好铸钢件缺陷部位的清理工作，在铸钢件修复补焊之前首先需要对缺陷部位表面的氧化皮、杂质、夹渣等影响补焊的因素去除，从而使得融敷金属能够与母材更好的进行结合，确保铸钢件修复的质量。(2)为提高焊接质量需要在铸钢件修复部位开坡口，从而提高铸钢件焊接的强度，其中，在铸钢件表面开坡口的过程中需要根据铸钢件表面缺陷的特性和铸钢件的特点来进行确定，其中所开的坡口应当使得铸钢件的补焊部分向外扩张，形成口大里小的形状，在开好坡口后需要对所开坡口的表面进行清洁和整理，去除表面的杂质，其中坡口的深度需要达到可以漏出完好的金属，为确保铸钢件补焊熔敷金属与母材形成良好的熔接性并防止裂纹的产生，在坡口的底部及转角都应尽量保持光滑，并去除尖角，同时为了更好地避免开坡口或焊接的过程中裂纹的进一步扩展，在铸钢件缺陷区域开坡口之前应当在裂纹的末端或是距离裂纹末端约5mm～10mm处进行钻孔，钻头选用5mm～10mm的钻头，并将钻孔的深度控制在10mm以内。

2.2 铸钢件修复补焊要点

在铸钢件补焊时根据材料特性选择合适的焊接电流，在铸钢件修复补焊时应当尽可能的使补焊的部位朝上，从而方便焊接操作。对于一些铸钢件表面缺陷区域较大的焊件，需要在修复焊接时采用平面堆焊法，对于高碳钢和合金碳钢等在焊接时无需预热的铸钢件，需要在焊接时每焊完一段或是一层后对其进行敲击，避免热应力积聚而导致新裂缝的产生。

2.3 铸钢件裂纹修复

2.3.1 选择热裂敏感小的铸造合金，严格控制有害元素S的含量

不同铸造合金，对热裂的敏感性也不同。凡是凝固过程中收缩系数较小，凝固时形成的固相的强度较高的合金，其热裂敏感性较小。因此凡有利于提高固相线附近结壳高温强度和降低结壳收缩率的因素都有利于减缓热裂的产生。

2.3.2 严格控制型砂强度及含水量。以水玻璃脂自硬砂铸造为例，型砂强度一般在在3.5-3.8范围内。强度过高，导致型壳退让性降低，使收缩受阻加大了热裂倾向，铸件更易形成裂纹；强度太低，型砂在浇注是易脱落、粉化，造成砂眼气孔，进而导致铸件在凝固过程中因受力不均造成热裂。另造型时可在泥芯中添加草绳，以增加其退让性。

2.3.3 设置防裂工艺肋。如果用户允许铸件结构改进，可以在易产生热裂的部位设置防裂工艺肋。防裂工艺肋不仅可以提高铸件热裂部位的强度，更主要是可起散热片作用，改善散热条件，也可使浇注金属合理分流，从而减缓“热点”集中程度，缓解热裂的产生。因此防裂工艺肋不宜厚，一般为相应部位壁厚的1/3左右，但为保证浇足，厚度应大于2mm。

总之，为提高铸钢件的使用性能需要对铸钢件缺陷进行一定的修复，从而使得铸钢件缺陷区域附近能够得到与铸钢件相近或是相似的组织与使用性能，进一步加强研究非常有必要。

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