焊工实训（高级模块）课件：铸铁的焊接

学习目标1.掌握铸铁的焊接性。2.了解铸铁的常用焊接工艺。

铸铁的焊接一、灰铸铁的焊接性灰铸铁由于碳含量高、杂质多、强度低、塑性差，所以焊接性差，在焊接中易产生白口组织和裂纹等缺陷。1.焊接接头产生白口组织在焊补灰铸铁时，往往会在熔合区产生白口组织，严重时会使整个焊缝白口化，造成焊后难以进行机械加工。（1）产生白口的原因产生白口主要是由于冷却速度快和石墨化元素不足造成的。（2）防止产生白口组织的方法1）减慢焊缝的冷却速度。2）改变焊缝化学成分。2.焊接接头产生裂纹（1）产生裂纹的原因由于灰铸铁的强度较低，塑性极差，而焊接时的局部快速加热和冷却，又造成较大的内应力，故易产生裂纹。（2）防止裂纹的方法1）焊前预热和焊后缓冷。2）采用电弧冷焊减小焊接应力。3）其他措施。如栽丝焊，在基本金属坡口内攻螺纹后，把螺钉拧在坡口上，如图所示，然后进行焊补。栽丝焊示意二、灰铸铁的焊补工艺1.焊条电弧焊（1）热焊法热焊法是焊接前将焊件全部或局部加热到600～700℃，并在焊接过程中保持一定温度，焊后在炉中缓冷的焊接方法。热焊的工艺特点是采用大电流（焊接电流可为焊条直径的50倍），连续焊，焊后保温缓冷。（2）冷焊法冷焊法是指焊件在焊前不预热，焊接过程中也不辅助加热的一种方法，因此可以大大提高焊补生产率，降低焊补成本，改善劳动条件，减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化。目前铸铁冷焊常采用异质焊接材料，如纯镍铸铁焊条EZNi（Z308）、镍铁铸铁焊条EZNiFe（Z408）、铸铁焊条EZNiCu（Z508）、高钒铸铁焊条EZV（Z116）、普通低碳钢焊条等来获得非铸铁焊缝组织（如钢焊缝、有色金属焊缝等）。异质焊接材料电弧冷焊工艺要点如下：1）采用细焊条、小电流、快速焊，以减小铸铁母材在焊缝中的熔合比，降低焊缝中碳、硫的含量。2）采用短段焊、断续焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊10～15mm长度后，立即用小锤迅速锤击焊缝，待焊缝冷却到不烫手（50～60℃）时，再焊下一道，以减少焊接应力，防止裂纹。3）选择合理的焊接方向和焊接顺序。合理的焊接方向和焊接顺序对降低焊接应力具有重要的意义。4）采用栽丝焊等特殊工艺。厚壁铸铁件缺陷补焊顺序a）水平型b）凹字型c）斜坡型（3）半热焊半热焊法是焊接前将焊件预热到300～400℃时进行焊补的一种方法。该法介于冷焊法与热焊法之间，常用于刚度不大的小结构件的焊补。2.气焊气焊火焰温度比电弧温度低得多，因而焊件的加热和冷却比较缓慢，这对防止灰铸铁在焊接时产生白口组织和裂纹都很有利。所以用气焊焊补的铸件质量一般都比较好，因而气焊成为焊补铸铁的常用方法。3.钎焊钎焊加热温度低，焊接速度快，因此焊接应力小。三、灰铸铁煤气发生炉裂纹的焊接修复1.焊接修复工艺设计（1）焊接方法的选择大厚度铸铁件的补焊方法常用的有焊条电弧焊的热焊和冷焊。（2）焊接材料的选用电弧冷焊一般采用异质焊缝的镍基焊条进行补焊。由于焊缝为非铸铁型，所以塑性好，抗裂性能好。镍基焊条常用的有三种:纯镍的EZNi（铸308）,镍铁的EZNiFe（铸408），镍铜的EZNiCu（铸508）。坡口栽丝示意（3）栽丝法工艺由于补焊区坡口大、深、宽，为了防止应力过大，使焊缝剥离，可使用栽丝法焊接。所谓栽丝法就是在坡口两侧钻孔，攻丝后拧入钢质螺钉。螺钉孔排列示意（4）焊接方向及焊接顺序1）采用多层多道焊。EZNiFe（铸408）焊条焊三层铺底及镶边，先绕螺钉焊接，再焊螺钉之间。2）其余焊缝用E5015（结507）焊条多层多道焊接，焊接时每层从坡口中心向坡口边缘方向依次补焊，注意切不可从外向里焊，否则先焊部分可能会被后焊部分拉裂。3）焊道采用短段、断续、分散焊，退焊，焊后锤击焊缝。4）开V形坡口，坡口角度为60°～70°，电源直流反接。2.焊接修复工艺（1）焊前准备1）在裂纹两端外延钻止裂孔，以防止裂纹扩展。2）用角向砂轮机沿裂纹方向打磨出60°～70°坡口。3）用氧乙炔火焰清除尽坡口及附近油、锈、杂质。4）在坡口两侧各钻螺孔15个，并拧入低碳钢M10螺钉（去头）。5）焊前烘干电焊条。EZNiFe（铸408）烘干温度200℃，1～2h，E5015（结507）烘干温度400℃左右，1～2h，烘干后放入保温筒，随取随用。（2）施焊过程1）用EZNiFe（铸408）焊条先焊接三层铺底及镶边，每层焊接时，先焊接螺钉周围，再沿裂纹长度方向焊接螺钉之间，然后焊接螺钉以下的坡口底部部分，最后焊接螺钉以上的坡口边缘部分。2）铺底、镶边过渡层焊完后，再用直径3.2mm的E5015（结507）焊条进行其余层焊接，同时采用多层多道焊。焊接电流90～110A，直流反接。多层焊接顺序示意图3）采用短段、分段退焊等方法，每段长约30mm。