球墨铸铁焊接工艺

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第576页（1762字）

焊接球铁常用的焊接方法是电弧焊和气焊。

1．手工电弧焊

球墨铸铁手工电弧焊也分为冷焊和热焊。冷焊时采用镍铁焊条和高钒焊条。当焊缝成分是球墨铸铁时，多采用热焊。

球铁手工电弧焊的同质焊条分为二类：一类是球墨铸铁芯外涂球化剂和石墨化剂药皮，通过焊芯和药皮共同作用，使焊缝中石墨球化，如Z258焊条；另一类是低碳钢芯外涂球化剂和石墨化剂药皮，通过药皮使焊缝中石墨球化，如Z238焊条。常用球墨铸铁焊条牌号及特点见表2－5－15。此外还可以用低碳钢焊条、钢芯高钒焊条(Z116、Z117)、铜铁焊条(Z607)和镍铁焊条(Z408)等。

表2－5－15 球铁焊条的选用及特点

(1)同质焊缝手工电弧焊工艺要点：

①焊前准备 清理缺陷，开坡口，小缺陷应扩大到Φ30mm～40mm，深8mm以上。

②施焊 采用大电流、连续焊，焊接电流约为I=(36～60)d，d为焊条直径。中等缺陷应连续填满，以保证焊补区有较大热输入。对于较大缺陷可采用分区、分段填满再向前推移，保证焊补区有较大的焊接热输入。对于大刚度部位缺陷，焊前预热200～400℃或采取加热减应区。

③焊后处理 焊后缓冷防止裂纹，根据对基体组织的要求，可进行正火或退火处理。如需要焊态加工，焊后应立即用气体火焰加热焊补区至红热状态，并保持3～5min。

(2)异质焊缝手工电弧冷焊工艺要点 焊接材料主要采用Z408、Z116、Z117以及球Z408等焊条。采用镍铁焊条焊后能进行切削加工。采用高钒焊条，焊缝抗拉强度558MPa，伸长率28%～36%，焊缝硬度HB＜250。高钒焊条冷焊后，半熔化区白口较宽，接头加工性较差，主要用于非加工面焊补。焊后退火可降低接头硬度，改善加工性能。Z438焊条是在Z408基础上，加入了适量的稀土、镁和元素铋，调整了碳、硅、锰的含量，使石墨球化，并消除了晶间石墨和共晶相。焊缝金属的强度、塑性和抗裂性均得到一定的提高，具有良好的加工性能。焊补工艺与灰口铸铁冷焊工艺基本相同。

2．气焊

气焊加热和冷却过程较缓慢均匀，对球化有利，气焊火焰温度低，可减少球化剂的蒸发，有利于焊缝球化；同时对石墨化有利，气焊火焰热量不集中，焊补区加热及冷却速度比较缓慢，有利于接头的石墨化，可减小白口及马氏体形成倾向。此外，气焊方法比较灵活，焊前可用气体火焰清理油污，局部预热工件及后热，使接头缓冷等。

但是，气焊也存在一些缺点：连续施焊时间不能超过15～20min，否则会由于熔池存在时间长，钇及镁的蒸发氧化量增大，焊缝中球化剂不足，使焊缝中出现片状石墨，降低接头力学性能。故球铁气焊主要应用于薄壁件的焊补；焊补时间长，效率低，工件变形大，不适于焊补已加工过的球铁铸件缺陷。常用的气焊焊丝牌号RZCQ－1，RZCQ－2及HS402。

球铁气焊工艺与灰口铸铁气焊基本相同，采用中性焰或弱碳化焰。对于中、小型球铁件采用不预热工艺焊补，必须采用球化能力和石墨化能力较强的焊丝，注意焊接操作和焊后保温，才能获得较好的接头质量。对于厚大件及刚度大的缺陷焊补时，焊前必须进行500～700℃高温预热，焊后保温缓冷，才能有效防止接头产生白口、淬硬组织和焊接裂纹。

采用钇基重稀土焊丝气焊球墨铸铁时，焊接接头无白口及马氏体组织，焊后可以加工，焊缝颜色与母材一致，焊接接头性能达到QT60－2球墨铸铁性能，经过适当退火处理后可达QT40－10球墨铸铁性能。