灰口铸铁与碳钢的焊接

文章出处: - 发布时间:2015-07-14 14:39

铁素体基体上。石墨片相当于孔洞和裂纹,割裂基体的连续性,降低了接头的力学性能。


② 焊接接头承受拉伸应力时,容易在片状石墨尖角处产生应力集中,因而裂纹倾向增加,并容易产生气孔。


③ 当焊接接头承受压缩应力时,石墨割裂基体和造成的应力集中很小。因此具有较高的抗压强度。

④ 灰口铸铁与碳钢的焊缝中石墨数量越多、越粗大、片状分布越明显,割裂基体作用越大,力学性能也越差。


⑤ 由于铸铁中含碳量高、杂质多,焊接接头容易产生白口组织,在焊接应力作用下极易发生裂纹和断裂。


⑥ 灰口铸铁与碳钢的焊接性差,必须选择合适的焊接方法及填充材料,采取特殊的焊接工艺措施,才能获得优良的焊接接头。


(2)灰口铸铁与碳钢的焊接工艺

灰口铸铁与碳钢焊接时,所采用的焊接方法主要是手工电弧焊(包括热焊法、冷焊法)。此外,还可以采用CO2气体保护焊、氩弧焊(TIG、MIG)、等离子弧焊、钎焊和扩散焊等方法。


1) 灰口铸铁与碳钢的电弧热焊

所谓电弧热焊,就是焊前将铸铁母材被焊部位预热到400~700℃(暗红色),然后进行焊接,焊后再进行缓冷的焊接方法。施焊前去除铸铁和钢表面的氧化皮、油脂、水分。焊条可选用Z208、Z408或结构钢焊条J422、J507。电弧热焊的工艺过程如下。


① 焊前将铸铁件被焊部位加热到400~600℃,此时铸铁的屈服点很大,内应力很小,可以大大减少裂纹倾向,防止出现白口组织。


② 选用铸铁芯焊条(在焊芯外面涂石墨化药皮),通过焊芯和药皮向焊缝过渡碳、硅等石墨化元素。也可选用钢芯石墨化药皮焊条(Z208),通过药皮向焊缝过渡石墨化元素。


③ 热焊时,电弧稍倾向铸铁母材金属侧,焊接过程中两种母材金属温度不低于400℃,否则易出现裂纹。采用直径为4mm的Z208焊条焊接时,电弧长度为3~5mm;采用直径为10mm的铸铁芯焊接时,电弧长度为8~10mm。


④ 焊接电流的选择可参考单独焊接灰口铸铁的工艺参数。焊接电流过大,两种母材金属熔化量过金我,对焊缝石墨化不利。


⑤ 焊接坡口根部和边缘时,不要用电弧直接加热,通过熔池金属将热量传至坡口使之熔化,这样既可保证焊缝的熔合比,又能避免咬边或熔合不等缺陷。


⑥ 焊后进行消除应力热处理,将冷却至100~200℃的焊接接头加热到600~620℃,每25.4mm保温1h,然后缓冷(冷却速度28℃/h),以防止产生裂纹,降低硬度。也可采用石棉垫或草木灰覆盖缓冷至常温。


2) 灰口铸铁与碳钢的电弧冷焊

所谓电弧冷焊,就是焊前对铸铁被焊部位不预热,或低温预热(400℃以下)再进行焊接的方法。电弧冷焊与电弧热焊相比,焊前母材金属不预热,减少了工艺过程,节省焊接时间,具有一定的推广价值,焊

接生产中应用较多,焊件形状和大小不受限制,易于大批量生产。电弧冷焊的工艺过程如下。


① 焊前认真清理灰口铸铁与碳钢的接头表面,露出纯净的基体金属。焊接坡口参照碳钢的坡口形式及尺寸。采用对接接头时,灰口铸铁一侧开35°~45°的单面V形坡口;碳钢一侧开15°~25°的V形坡口。搭接时,灰口铸铁一侧开20°~25°的V形坡口。


② 灰口铸铁与碳钢装配时,装配间隙要尽量小,通常为0.5~2.0mm。为了提高焊接接头的强度,可在坡口上钻孔、攻丝及拧上螺钉,螺钉可装在坡口一侧或两侧

③ 焊接有白口倾向的铸铁和刚度大的碳素钢时,先对被焊接头进行退火或回火处理,以便消除残余应力。


④ 当用电弧冷焊法对灰口铸铁与碳钢进行焊接时,宜选用高镍、镍铁等焊机。电弧冷焊焊条的选择见表10。填充材料必须进行150~200℃烘干,保温时间为1~2h。

⑤ 电弧冷焊时,通常先在铸铁一侧坡口中堆焊过渡层,在过渡层上堆焊一层中间层,以利于碳素钢的连接。然后用碳钢焊条将中间层与碳钢连接起来。


⑥ 施焊过程中应采用小电流、短弧、小线能、窄道焊、锤击焊道松驰应力等工艺措施。电弧冷焊过程中,灰口铸铁一侧的热量应占20%,碳钢一侧的热量应占25%,焊条热量占30%,电弧热量占25%。


⑦ 电弧冷焊后的焊接接头必须缓慢冷却,出现裂纹等缺陷时用电弧吹掉,重新焊接。


⑧ 钎焊 采用钎焊方法时,在450~510℃催化的熔融盐池中清除石墨、表面氧化物等,以改善钎料在铸铁表面的润湿性。钎焊时母材不熔化,不参与冶金反应,这时铸铁焊接非常有利。


灰口铸铁与碳钢的钎焊工艺要点。


① 灰口铸铁与Q235低碳钢钎焊,多采用氧-乙炔焰作热源,有时也采用氩弧(TIG)作为热源。


② 多采用铜基钎料,一般铜为52%~56%,其余为锌。这种钎料接头强度低(117.6~147MPa),焊后钎缝颜色为黄色,与铸铁颜色相差很大。若要求钎缝颜色与铸铁、钢表面颜色相近,可以采用如下钎料:Cu 48%~50%,Mn 9.5%~10.5%,Ni 3.5%~4.5%,Sn 0.3%~0.7%,Al 0.2%~0.4%,其余为Z。


③ 一般采用硼砂作为钎剂。


④ 钎焊前清理工件表面,利用喷砂或火焰清除灰口铸铁表面上的石墨。


⑤ 为提高钎焊缝的强度,钎焊后可在700~750℃退火处理20min,以利于增强钎料与母材互相扩散



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