焊接实践

出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第306页（2469字）

1．接头强度 可用来焊接铸铁的填充金属范围很广。对抗拉强度不低于480MPa的低、中强度铸件，采用已有的焊接工艺可获得满意的接头；对抗拉强度大于480MPa的强度水平较高的铸铁，采用ENiFeMn－CI焊条或ERNiFeMn－CI焊丝可获得匹配的焊接接头。

接头强度与焊缝金属的强度有关。为了获得合适的接头强度，采用的焊接材料的抗拉强度应比被焊铸件高。焊缝金属比母材的强度大35MPa可获得100%的接头效率(即接头与母材等强)。

2．接头设计 通常用于碳钢弧焊的接头设计也适用于铸铁接头。坡口应留有足够的根部间隙以获得全焊透，如有可能，可开双V或双U形坡口。

在修复开裂的铸件时，可在每条裂纹的端部钻一个小孔以阻止裂纹扩展。

*本节根据SMC国际超合金集团提供的资料摘录整理而成。

3．母材准备 待焊铸件表面及临近区域应无外来物质。铸造表面的杂质应用机加工方法去除。铸件表面的残余石墨会阻碍金属间的润湿，所以必须去除以保证完全熔合。

对已使用过的被油脂污染的表面要用溶剂或蒸汽来清洗，也可用火焰加热到400℃，保温30min或570℃保温较短时间来清除。

在产品清洗前，应该用推荐的填充金属和焊接工艺进行润湿试验，即在某清洗表面进行敷焊，然后观察其润湿性是否良好，如果润湿不好，则说明清洁度不够，应重新清洗。

4．预热 在很多情况下，铸铁焊接不需要预热，但有时为了降低冷却速度和减少热梯度也采用。如果在薄件和厚件之间进行焊接，那么预热可降低不同的质量效应，同时也可降低焊接应力或使焊缝和热影响区在冷却时产生压应力。

采用氧燃气气焊时，所有铸铁都需预热，特别在使用铸铁填充金属时更需要预热，因为铸铁焊缝的塑韧性较低。

采用ENi－CI和ENiFe－CI焊条以及ERNiFeMn－CI和ENiFeT3－CI焊丝焊接时，有时可不预热，因冷却时焊缝金属会变形并释放焊接应力，可避免裂纹产生。

如果预热大铸件中的局部区域，由于膨胀不均匀会产生裂纹。局部预热时温度应该是逐步变化的。推荐整体预热或大面积预热。预热应保持到焊接完全结束，让铸件慢慢地冷到室温。

预热对灰铸铁最有意义，因为灰铸铁对裂纹最敏感。预热温度对灰铸铁一般为315℃。如果焊接非常大的截面或硬度较高的铸件，可能需要在600～650℃温度范围内预热。

5．锤击 焊后对焊道进行锤击能释放焊接应力，减少变形，避免热影响区开裂。

6．焊接过程

(1)如不预热，则层间温度不应超过95℃。

(2)如预热，则层间温度不应超过预热温度40℃。

(3)如灰铸铁预热的最低温度为315℃，可降低在热影响区形成马氏体的数量。

(4)采用分段退焊法可降低焊接应力。纵焊道的长度最长为76mm，每一焊道应冷至40℃再焊下一焊道。

(5)要尽量减少铸件的熔入量。

(6)为改善热影响区的加工性能，如有可能，应熔敷二道以上的焊道。

(7)在焊缝坡口中起弧，而不能在铸件上起弧。

(8)弧长应尽可能短。

(9)立焊时电流应降低25%，仰焊时降低15%。

7．焊后热处理

在下列情况下应进行焊后热处理：

(1)改善热影响区塑性。

(2)改善焊缝和热影响区可加工性。

(3)分解在焊接时形成的渗碳体。

(4)将马氏体转化为较小脆性的组织。

(5)消除残余应力。

一般说来，消除应力处理应在焊后立即进行，即将铸件温度加热到590～620℃范围内，保温2．4min／mm厚(即1h／in．)，冷却速度不超过28℃／h，直至370℃，这时硬度仅有稍许下降，因为碳化物在590℃时是较稳定的。

加热到900℃，随后缓慢冷却至540℃，可使焊接区有较大的软化和消除应力。为得到最佳的塑性，最好在焊后立即处理。

在实践中，通常是在热处理前先将焊件冷至室温，如果焊后不能立即热处理，应将焊件缓慢地从焊接温度冷至室温，并用隔热材料覆盖保温。

对灰铸铁和球墨铸铁，最简单的焊后热处理方法是消除应力处理或回火处理，炉冷至315℃再在静止空气中冷却。