2铸件冷焊常用方法
2.1 Z308 、Z408焊条冷焊
Z308焊条为纯镍焊芯,Z408为铁镍焊芯,两种焊条均具有良好的塑性,其药皮为强还原石墨型,抗裂性能较好。选用Z308 , Z408焊条冷焊铸铁可以交直流两用,但由于这两种焊条的焊芯熔点均低于铸铁,需要利用正极温度高于负极的有利条件,故用直流电源较好,此时将焊钳接负极,工件接正极。
2.2自制铜钢焊条冷焊
采用低碳钢焊条,在焊条的药皮外缠绕紫铜丝,主要通过铜的高塑性,提高焊缝的抗裂性,焊时采用直流反接施焊。紫铜丝的直径、饶制圈数、圈距等根据焊条直径、工件形状、铸铁牌号来决定。其实质类似于铜铁铸铁焊条。采用这种方法进行铸铁冷焊成本低,原料来源方便。
2.3结构钢焊条加铁粉冷焊
应用结构钢焊条,在其药皮上涂敷一层Fe2e03粉末作为添加剂进行施焊,主要是稀释碳的含量,提高塑性,增加抗裂性。这种焊接材料的实质类似于钢芯铸铁焊条,制作简单,焊接效果较好。
2.4低碳钢焊条水浸法冷焊
将开好坡口的待焊铸件浸入水槽中,其水位保持在距离焊件坡口底部4-5 cm处进行施焊。此种方法对于防止焊后变形有一定的功效,但操作要求比较高,其产生白口、淬硬的倾向大,易裂。
2.5堆焊隔离层冷焊
采用镍基铸铁焊条打底,在坡口内先堆焊一层薄薄的隔离层,然后用结构钢焊条施焊,必要时加入少量铜粉,这种方法能促进焊缝金属的石墨化,避免白口组织的产生。当铸铁的熔合性较差时,可采用结构钢焊条打底,用镍基焊条填充,可增加焊缝金属的塑性和韧性,有效地克服焊接裂纹的产生。
除以上方法,还有坡口内栽丝、碎丝冷焊铸铁、在碳钢焊条药皮周围涂上氯化钠和食用碱等方法,均可收到一定效果。
3铸件冷焊实践
铸件冷焊是在实施焊接时,工件不预热或稍加预热,采用纯镍、镍铁、镍铜焊条、铜铁焊条或结构钢焊条进行焊接的一种工艺方法。在焊条选用上,镍基焊条易保证质量但焊接成本较高;采用结构钢焊条焊接,难度较大,极易产生裂纹。铸铁冷焊应在焊前准备、施焊及焊后处理3个环节上采取有效、合理的措施来保证焊接的成功。
3.1焊前准备
对待焊区域进行检查,以便查明已存在的缺陷,特别是裂纹的起点和终点。对含有裂纹的铸件,可在裂纹的起点和终点延长线5-10 mm处钻直径为6-8 mm的止裂孔,对于长裂纹还应在裂纹段中间钻减应孔。综合考虑应力、变形和操作难易等彻底铲除裂纹并制备相应的坡口,要保证彻底清除坡口及其边缘的毛刺、杂质、氧化皮等,直至露出金属光泽;要避免零件受到热冲击。另外,对已装机使用的铸铁零件进行焊补时要进行适当预热,以消除铸铁中石墨所吸收的油和润滑剂等。
3.2针对焊接缺陷,合理施焊
3.2.1咬边
咬边的产生是由于施焊中铸铁母材与焊道之间温差太大、焊条角度不正确、焊条偏弧、电弧太长和电流过大造成的。防止咬边的主要措施是:采用小直径焊条,小参数施焊;焊前烘干焊条;焊条与咬边一侧母材的倾角尽量大一些;采用短弧快速焊。
3.2.2裂纹
裂纹是铸铁焊接中最有代表性的缺陷,也是决定成败的关键。裂纹的产生主要是由于焊缝与母材的温差大,铸铁本身的塑性韧性低,焊后冷却时产生较大的残余应力以及焊件结构本身的刚性太大等原因造成。有效防止裂纹要注意以下几点:选用正确的焊接顺序,将焊接残余应力减小到最低限度;采用小直径焊条,小电流焊接,收弧时填满弧坑;每焊完一道焊道后,立即进行快速锤击,从引弧处锤击到收弧处,锤击速度要快并由重渐轻,必要时可对焊道周围的母材施以锤击,以达到释放应力的作用;施焊中出现缺陷应立即消除并重焊;严格控制热输人量,尽量减小热影响区宽度和白口组织的产生。在施焊过程中对冷、热裂纹的防止措施如下。
3.2.2.1热裂纹
热裂纹是产生在焊缝上的一种细碎裂纹,主要是由于在焊缝上低熔点化合物、共晶物偏析所造成。其防止措施主要有:尽量选用细焊条,小线能量,得到最小的熔合比,减少有害元素硫等向焊缝中过渡;尽量选碱性焊条,它有较强的脱硫作用;适当提高焊缝冷却速度\避免焊缝长时间处于高温状态。
3.2.2.2冷裂纹
冷裂纹产生在焊缝及焊缝以外的区域,半熔化区最易形成剥离裂纹,主要是在焊接过程中产生了较大焊接应力及白口等硬脆组织造成的。防止冷裂的主要措施有“加热减应法”,即焊前或焊后对阻碍焊缝膨胀及收缩的某一个区域或几个区域加热,使这些区域与焊缝同时胀缩,从而减小焊接应力;对于约束力较大的薄壁件,当焊接线能量加大时,焊后收缩量也会增加,因此,要采用细焊条,小电流,短焊、分散焊、多层焊焊法;选择合理的焊接顺序,尽量减少约束状态焊缝,对于环形闭合焊缝,应连续将一边焊好,而后让其焊缝自由收缩,等温度降下来后再用短焊、分散焊法将另几边焊好,愈是焊至最后愈要注意锤击焊缝;采用塑性好、屈服强度低的焊条,这不但可通过自身屈服松弛应力,而且还可通过锤击产生明显的塑性变形,有效松弛应力。