淺論鑄鐵冷焊技術(shù)的應用與發(fā)展

【摘? 要】本文論述了鑄鐵冷焊技術(shù)的應用與發(fā)展，為鑄鐵冷焊技術(shù)的應用走可持續(xù)發(fā)展的道路提供了一定的見解。

【關(guān)鍵詞】鑄鐵冷焊技術(shù);應用與發(fā)展

1、引言

鑄鐵冷焊技術(shù)，是使用鑄鐵冷焊焊條，采用特殊的焊接工藝，在常溫下對鑄件進行焊接的新技術(shù)。其具有焊接結(jié)合強度高，牢固可靠;焊縫結(jié)合處無白口組織，硬度基本上與原有母材相似，焊后既能機械加工，又能手工刮研等特性。其在焊接過程中，基本上能做到不變形或少變形;焊縫顏色美觀，基本上與修件顏色一致;焊縫與導軌磨損一致，沒有焊縫脫落現(xiàn)象。

2、對鑄鐵冷焊技術(shù)的應用現(xiàn)狀的分析與認識

2.1、焊接材料

鑄鐵零件冷焊時焊接材料選用的主要原則：焊縫金屬與母材金屬強度相近、熔合性及塑性良好，且不易形成裂紋、白口、氣孔等缺陷。

2.1.1、鑄308（Z308）純鎳鑄鐵焊條

鑄308是純鎳焊芯，強還原性石墨型藥皮的鑄鐵焊條。其施焊時焊件不預熱，具有良好的抗拉性能和加工性能，但價格昂貴。該焊條交直流兩用，操作方便，適用于鑄鐵薄件及加工面的補焊。如汽缸蓋，發(fā)動機座，齒輪箱以及機床導軌等重要灰口鑄鐵件。

2.1.2、鑄408（Z408）鑄鐵冷焊焊條

鑄408焊條為鎳鐵焊芯焊條.其為強還原性石墨藥皮的鑄鐵焊條，具有強度高、塑性好、線脹系數(shù)低等特點。其抗拉性與鑄308差不多（對灰口鑄鐵）。但對球墨鑄鐵來說，其比鑄308強。對含磷較多（0.2%P）的鑄鐵，其也有較好的效果。但其切削加工性能比鑄308稍差。對用于灰口鑄鐵和球墨鑄鐵的焊接，可在常溫下進行或稍經(jīng)預熱（200℃）。該焊條交直流兩用，電弧穩(wěn)定，操作方便。

2.2、焊接工藝

2.2.1、清洗與擴大導軌表面?zhèn)蹨喜?/p>

首先用汽油把研傷部位擦洗干凈，依選定最小焊條直徑，用手砂輪或油槽鏟擴大研傷溝槽，使其斷面成約60V 型開口角度，并見其新茬。若在同一導軌面上有并列兩條以上的傷溝，而間距小于4mm時，則需要把傷溝闊寬成一個凹槽，溝槽長度視傷痕情況而定。

2.2.2、焊條選擇

盡可能用最小直徑的308焊條。由于這種純鎳鑄鐵焊條，具有良好的工藝性和抗裂性，因此其強度也高于灰口鑄鐵，而硬度與灰口鑄鐵近似。

2.2.3、電流調(diào)整

其可參見焊接電流選擇附表（表7）。其也可用一塊與母材相同的材料做試驗。其在保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊透的前提下，盡量調(diào)小電流來焊接。若其電流過大，則易產(chǎn)生剝離現(xiàn)象（俗稱咬邊），或出現(xiàn)白口組織等弊病。

2.2.4、輔助工具

除一般焊具備外，還應準備下列物品。

①、手動砂輪機、油槽鏟。這些工具為了擴大傷溝磨剔成V型坡口槽和修理焊縫用。

②、帶圓頭而半徑小于R3mm的直柄鏨和扁鏨。這些工具用于錘擊焊縫，松弛焊接應力。為安全起見，鏨子不可淬火，需多備用幾把。

③、石棉板、石棉布，鋪設(shè)在焊縫周圍的導軌上，防止火花飛濺，避免燙傷和碰傷導軌。

④、內(nèi)酮、毛刷、鋼絲刷。用這些工具清洗溝槽和清洗焊渣。

⑤、紫銅擋板。用它夾持焊縫，穩(wěn)定焊接電弧，防止炸邊咬邊。

⑥、準備安全手提燈，五倍放大鏡，以便觀察焊縫和氣孔。

2.2.5、焊接次序和施焊

一般先焊溝槽中段和寬凹槽的中間，然后再交錯延伸到溝槽的兩端和凹槽的兩側(cè)。

施焊前還需要丙酮、毛刷重新擦洗坡口并烤干，再用紫銅擋板夾持平放在焊補槽兩邊，板與槽邊相距，1mm-1.5mm。用較細直徑的鑄308焊條，在選用較小電流的情況下，從擋板上引弧，用中?。ɑ￠L3mm-4mm）短道（每段焊道長度約10mm-15mm）速度稍快，移動直拉，但不可橫向擺動。收弧時應把電弧壓低，稍稍加快移到焊縫上部，以充滿和縮小弧坑，并迅速在擋板上滅弧。隨即對焊縫進行輕而快的錘擊，從弧坑開始，延伸到焊縫中間，然后再錘擊焊縫兩側(cè)，直到焊縫上密布麻點為止。這樣就避免焊縫裂紋。

為使焊縫銜接處牢靠，應用鏟子把弧坑及兩側(cè)凸起金屬鏟掉，隨之可接連焊補下一段，以此交錯循環(huán)操作焊補整條焊縫。

2.3、鑄鐵件電弧冷焊法

鑄鐵件的電弧冷焊法具有裝備簡單、焊前工件不用加溫、焊后工件變形較小、運用靈活、適應性強等優(yōu)點。其尤其適用于大型復雜機件的焊修。但電弧冷焊時冷卻速度快，工件受熱不均，極易形成白口和裂紋。因此，其應正確選擇焊條，采用合理的焊修工藝，以消除電弧冷焊法的缺點和不足。

2.3.1、焊條選用

電弧冷焊一般采用非鑄鐵焊條，所得到的焊縫組織（不包括熔合區(qū)及近縫區(qū)），塑性好，硬度不太高。其通過錘擊焊縫可以降低焊接應力，以避免產(chǎn)生裂紋。

電弧冷焊焊條按焊后加工性能可分為兩類：一類用于焊后無須加工的焊條，如銅鐵焊條、高釩鑄鐵焊條和氧化型鋼芯鑄鐵焊條以及普通低碳鋼焊條;另一類為焊后可加工焊縫的焊條，即鎳基焊條。另外，為了得到溶深和熱影響區(qū)都小的焊縫，防止產(chǎn)生白口，其應采用小直徑焊條，一般以Φ2mm-Φ4mm為宜。

2.3.2、電弧冷焊工藝

（1）、焊前準備

清理焊修部位四周的油污、氧化物等雜質(zhì)，可減少氣孔，有利于熔敷金屬與基體金屬的結(jié)合。

（2）、在裂紋兩端鉆止裂孔

止裂孔大小視工件厚度而定;若焊件厚度6mm-12mm，孔徑為Φ6mm-Φ8mm;若焊件厚度12mm-15mm，孔徑為Φ8mm-Φ12mm;若焊件厚度在25mm以上，可以不鉆孔。

（3）、沿裂紋開底部為圓弧形的坡口

為使熔敷金屬與基體金屬熔合良好，應沿裂紋開底部為圓弧形的坡口，且坡口表面要光潔。若焊件厚度15mm以下，則可開V形坡口;若焊件厚度超過15mm，應開X形坡口。

（4）、施焊操作。焊接的要點是“小電流、溶深淺、短段、斷續(xù)分層焊，錘擊焊縫除應力，退火焊道前段軟”。

2.4、焊后處理

對有密封要求的鑄件，焊后應進行水壓試驗，試驗發(fā)現(xiàn)焊修處漏水時，可用小尖沖子將漏水處輾補封閉，若此法無效，應將該處鏟去重新焊補。

3、依靠技術(shù)進步，以促進鑄鐵冷焊技術(shù)的應用的可持續(xù)發(fā)展

3.1、鑄鐵件的冷焊技術(shù)

3.1.1、缺陷檢查

焊前對鑄件缺陷（主要指裂紋）的檢查是非常重要的。其只有全部發(fā)現(xiàn)問題，才能處理徹底。其做法如下：

①、用5倍-l0倍放大鏡查出裂紋的最終點。

②、將裂紋不明顯的部位用火焰加熱到200℃左右。用熱脹冷縮法將不明顯的裂紋顯示出來。

③、還可以采用煤油滲透法來檢查。其滲煤油后，擦去表面的油漬，在撒上一層滑石粉，用小錘輕敲，不明顯的裂紋就會顯露出來。

3.1.2、坡口形式

坡口可開成V型或U型。坡口底部要求帶有圓角，坡口角度視鑄件厚薄、缺陷形狀而定。其一般50-70為宜。這樣可減少母材在焊縫中的融合比，從而達到減小焊接應力，防止裂紋，避免焊道根部剝離的目的。

3.1.3、場地要求

最好選擇室溫在15℃以上的室內(nèi)施焊。其一般不宜在露天作業(yè)，嚴禁在通風處施焊。

3.2、在焊接中常出現(xiàn)的缺陷與改進措施

在焊縫加工表面上，常出現(xiàn)白亮的不規(guī)則小圓組織，特別是在熔化區(qū)呈現(xiàn)出1mm左右細亮點，是硬而脆的白口組織，給刮削帶來很大困難，即使用銑刨加工，也會出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象。白口組織的出現(xiàn)，主要是在焊接過程中電流較大，焊條運行速度較慢，焊接區(qū)熱溫增高，熔池加深，溫差較大等原因。由于鑄鐵散熱面積大，再加上邊緣母材壁薄厚不均，促使熔接區(qū)迅速冷卻，因此雖然鑄件中的碳較易于溶解在鐵中，但是鑄鐵中和焊條的石墨還不能及時地充分溢出，而成為碳化鐵（FeC），即滲碳體。為了控制和減少白口層產(chǎn)生，可對施焊位置盡可能采取立焊或坡焊，以電弧吹力把鐵水擠推到坡口中和兩側(cè)，避免電弧直接吹向母材，同時焊接電流也可減少，因而熔化深度也就比較淺了。

4、結(jié)束語

鑄鐵冷焊技術(shù)具有焊接質(zhì)量高、修復范圍廣、一焊件無需預熱、工件不易變形等特點。焊接時可全

部或大部分采用碳鋼焊條代替昂貴的鎳基焊條，焊修成本低，是一項操作性很強的實用技術(shù)。

參考文獻：

[1]、宋紅巖等.采用鑄鐵冷焊方法修復機床導軌面[J].鍋爐制造.2002（02）：70-80;

[2]、周文浩.鑄鐵零件冷焊修復的研究[J].太原科技.2006（06）：81-85;

作者簡介：

李文軍（1971，08，15），男，助理工程師，主要從事鋁及鋁合金加工裝備的管理及技術(shù)研發(fā)的工作。

（作者單位：包頭鋁業(yè)有限公司）