灰铸铁的缺陷焊补

张艳红

摘 要：由于铸造工艺的特点，灰铸铁件往往存在着各种不同程度的缺陷，在生产中也有许多因各种原因而损坏的铸件，因此铸铁的焊接其实是对铸铁的缺陷或者损坏的铸铁件进行焊补。铸件的补焊可以为国家节约大量的物力、人力和财力，具有十分重要的意义。

关键词：灰铸铁；电弧热焊；电弧冷焊

中图分类号：TG246 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0028-01

灰铸铁中因断口为灰色而得名，其中的碳全部或者大部分以片状石墨的形式存在，因其具有优良的铸造性、减震性、耐磨性，具有优良的切削加工性能，较小的缺口敏感性，是最普通、最常用的铸铁。

1 灰铸铁的焊接性

灰铸铁的焊接性能较差，在焊接过程中会产生一系列缺陷，其中危害最严重的是白口组织和裂纹。

1.1 白口组织

焊缝金属为铸铁成分时，熔池的冷却速度非常快，渗碳体来不及析出石墨，以Fe3C形态存在，产生白口组织；焊缝金属为非铸铁成分时，常用EZNi纯镍等焊条进行补焊，熔合区的冷却速度同样很快，也会产生白口组织。

防止产生白口组织的措施：（1）减小焊接过程中和焊后的冷却速度，采用焊前预热、焊时保温、焊后缓冷等措施。（2）利用石墨化元素，促进渗碳体分解出石墨，以减少白口组织；同时要限制阻碍石墨化元素含量。

1.2 裂纹

灰铸铁的内部以片状石墨的形式存在，塑性差，强度低，承受塑性变形的能力很低，容易开裂；在焊补过程中由于是局部加热和冷却，容易产生焊接应力，因而产生裂纹。

防止裂纹的工艺措施：（1）焊前预热、焊接过程中保温和焊后缓冷；（2）在焊补大铸件时，应采用窄坡口、坡口内栽丝或填垫板等；（3）采用熔敷金属的屈服点较低的铸铁焊条。

2 灰铸铁焊补工艺

2.1 焊接方法

生产中最常用的铸铁焊补方法为焊条电弧焊和气焊。

2.2 焊接材料

焊接材料除了用GB10044-88《铸铁焊条及焊丝》规定的之外，还可用18-8型不锈钢焊条及其他高铬镍焊条。

2.3 焊前准备

为确保焊补质量，首先要确定缺陷的位置、大小、走向和性质等，通常确定缺陷的方法有：用肉眼或放大镜观察，用水压试验检查，用气焊火焰将缺陷处加热等。缺陷性质确定以后，若是裂纹，应离裂缝3～5mm处钻出直径为4～6mm的止裂孔，以防止焊接时裂缝扩展。随后，用气焊火焰清除缺陷附近的油污；用风铲、砂轮等工具对缺陷进行清理，露出金属光泽，最后根据焊件具体情况、缺陷类型等加工出坡口。

2.4 坡口形式

通常较薄铸件的裂纹深度为逐渐厚度的2/3，以开V行坡口为宜，坡口角度在70°～80°范围内，若厚度或刚度较大时，采用U形或双U形坡口。

2.5 焊条电弧焊焊补灰铸铁

（1）焊缝金属为非铸铁成分的电弧冷焊：①焊接电流应尽可能小。减小母材与焊接处的温差，防止开裂，减小熔深，减少母材铸铁融入量，同时焊接的热输入量少，还可以减小焊接应力。②短段、断续分散焊及锤击焊段。一般厚壁件取30～40mm，薄壁件每次焊接焊缝10～20mm，每焊一小段后，迅速锤击处于高温的具有塑性的焊缝，这样可以松弛焊接应力、增加焊缝的致密性。焊补过程中，当溫度降至50～60℃时，再焊下一道焊道。③合理安排焊接顺序。对于厚度较大的焊件多层焊，在坡口上堆焊一层，再进行填充焊接，这样的焊接顺序抗剥离性裂纹效果较好。④栽丝焊。焊前在坡口内钻孔攻螺纹，拧入钢制螺钉，先围绕螺钉焊接，再焊螺钉之间，使螺钉承担大部分焊接应力。⑤装加强筋焊。焊补厚大铸件时，需要开较深的坡口，为提高焊补接头的强度和刚性，可以在坡口内加装并焊接低碳钢加强筋，这样大大减少了焊缝金属，提高了焊补效率。（2）焊缝金属为铸铁成分时的电弧焊工艺：①一般情况下需要预热到400℃（半热焊），焊后缓冷，或预热到600～700℃（热焊）。若有些焊缝能自由收缩，不易产生热应力裂纹，可以不预热。②采用大直径焊条、大焊接电流、长电弧、连续焊接工艺，减缓焊接接头的冷却速度，提高焊接热输入量，促进药皮中大量高熔点石墨化元素充分熔化和反应。

2.6 气焊焊补灰铸铁

气焊焊补分为热焊和不预热焊。热焊法主要用于缺陷所在位置刚性大、易裂纹，焊后需进行机械加工的重要的受力铸件，此方法是指将铸铁整体加热或较大范围的局部加热到600～700℃。焊前不预热焊法主要用于缺陷于边、角棱且刚性不大，不易开裂，焊后不需加工的铸件。

2.7 气焊的焊补工艺

（1）为加大火焰能率，消除焊补时的夹渣、未焊透、白口、气孔等缺陷，宜选用大号焊嘴和大号焊炬。操作时，须用弱碳化焰或中性焰，结束时宜用碳化焰使焊补区缓冷，以减少硅和碳的烧损，防止白口硬化。（2）对焊件开始施焊时，火焰在焊补处周围20～30mm范围内作往返加热，待焊接处达到熔化状态，才能加入焊丝，以保证母材与填充金属良好溶合。施焊中，要用火焰始终盖住熔池，并保持焰心距熔池15～20mm。焊炬火焰不断平稳有节奏地向前移动的同时，应作横向锯齿形或圆圈形摆动，焊丝除向前移动及横向摆动外，还要适当地在熔池内搅拌，并不时将氧化物等杂质拔出熔池。（3）焊接快结束时，要对焊缝进行整形，即将有一定余高的焊缝，趁其还没有完全凝固时，对其立即重复加热进行溶实、展平，刮去表面的氧化物及多余部分，使焊缝更加致密，有效地排除气孔（缩孔）、夹渣、疏松等缺陷。（4）焊后缓冷是铸件焊补所必须的工艺措施，最好的方法是焊后立即将焊件放在600℃左右的电炉内冷却；也可以用火焰大面积反复加热焊接区的周围，并逐步抬高火焰，经过十几分钟后停止加热，之后将焊件盖上耐火保温材料，再用火焰补充加热较少时间就可以了。