焊接工艺 第2版 教学课件 作者 陈云祥 第十一章　铸铁的焊接.ppt

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1、第十一章　铸铁的焊接主编第一节　铸铁的种类、性能与焊接性一、铸铁的种类及性能特点铸铁按碳在铸铁中的存在形式分为灰铸铁(全部是G)、白口铸铁(全部是Fe3C)和麻口铸铁(G+Fe3C)；按石墨的形态分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁及可锻铸铁；按化学成分分为普通铸铁和合金铸铁。二、铸铁的焊接性灰铸铁的应用最为广泛，这里主要以灰铸铁的焊接性来进行分析。常用的普通灰铸铁化学成分为：wC=2．7%～3．5%，wSi=1．0%～2．7%，wMn=0．5%～1．2%，wS＜0．15%，wP＜0．3%。其特点是碳及硫、磷杂质含量高，这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷热裂纹的敏

2、感性。并且铸铁强度低，基本无塑性。其焊接时的主要问题是焊接接头易出现白口组织和裂纹。第一节　铸铁的种类、性能与焊接性1.焊接接头的白口组织在铸铁焊接时，由于熔池体积小，存在时间短，加之铸铁内部的热传导作用，使得焊缝及近缝区的冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度。因此，在焊接接头中的焊缝及半熔化区将会产生大量的渗碳体，形成白口组织。(1)焊缝区白口组织　铸铁焊接时，由于所用焊接材料不同，焊缝材质有两种类型：一种是铸铁成分；另一种是非铸铁(钢、镍、镍铁、镍铜或铜铁高钒钢等)成分。(2)半熔化区白口组织　该区域很窄，是固相奥氏体与部分液相并存的区域，温度为1150～1250℃，石

3、墨全部溶解于奥氏体。第一节　铸铁的种类、性能与焊接性当焊缝为铸铁成分时，如果冷却速度太快，半熔化区与焊缝区一样，会产生白口组织。当焊缝为非铸铁成分时，由于一般都是冷焊，半熔化区的冷却速度必然很快，该区的白口组织也必然出现，只不过随所用焊条的不同(钢、钝镍、镍铁、镍铜或铜铁焊条等)或焊接工艺不同，白口组织带的宽度有差别。目前铸铁冷焊用的“Z308”纯镍焊条，引起的白口组织带很窄，且为间断出现。1)改变焊缝化学成分，主要是增加焊缝的石墨化元素含量或使焊缝成为非铸铁组织。2)减缓冷却速度，延长半熔合区处于红热状态的时间，有利于石墨的充分析出，故可实现半熔合区的石墨化过程。2.焊接接

4、头裂纹第一节　铸铁的种类、性能与焊接性灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产生原因有以下几方面：1)灰铸铁本身强度较低，塑性更差，承受塑性变形的能力几乎为零，因此容易引起开裂。2)由于焊接过程对焊件来说，属于局部加热和冷却，焊件必然产生焊接应力，焊接应力的存在是导致裂纹产生的又一重要原因。3)焊接接头的白口组织又硬又脆，不能产生塑性变形，容易引起开裂，严重时会使焊缝及热影响区交界整个界面开裂而分离。3.防止裂纹的措施防止裂纹产生，主要是通过减小焊接应力，并调整焊缝的化学成分，使其具有一定的塑性。第二节　灰铸铁的焊接工艺一、同质焊缝的焊条电弧焊同质焊缝指焊后形成铸铁型焊缝。它的

5、焊条电弧焊工艺分为热焊(包括半热焊)和冷焊两种。1.热焊及半热焊针对灰铸铁焊接时白口组织和冷裂纹的问题，人们最先采用了热焊及半热焊工艺，以达到减小铸件温度，降低接头冷却速度的目的。热焊一般预热温度为600～700℃，半热焊预热温度为300～400℃。(1)热焊及半热焊焊条　热焊及半热焊的焊条有两种类型：一种是铸铁芯石墨化铸铁焊条(Z408)，主要用于焊补大厚度铸件的缺陷；另一种是低碳钢芯石墨化铸铁焊条(Z208)，外涂强石墨化药皮。第二节　灰铸铁的焊接工艺(2)热焊工艺　电弧热焊时，一般将铸件整体或焊补区局部预热到600～700℃，然后再进行焊接，焊后保温缓冷。1)预热。2)

6、焊前清理。3)造型。造型材料可用型砂加水玻璃或黄泥，内壁最好放置耐高温的石墨片，并在焊前进行烘干。4)焊接。5)焊后缓冷。图11-1　热焊焊补区造型示意图a)中间缺陷焊补　b)边角缺陷焊补第二节　灰铸铁的焊接工艺(3)半热焊工艺　半热焊采用300～400℃整体或局部预热。半热焊由于预热温度低，铸件焊接时的温差比热焊条件下大，故焊接区的冷却速度加快，易产生白口组织。为了防止白口组织及裂纹的产生，焊缝中石墨化元素含量应高于热焊时的含量，一般情况下可采用“Z208”或“Z248”焊条。半热焊工艺过程基本与热焊时相同，即大电流、长弧、连续焊，焊后保温缓冷。第二节　灰铸铁的焊接工艺2.

7、电弧冷焊电弧冷焊即焊前不预热，焊接过程中不辅助加热。它是在提高焊缝石墨化能力的基础上，采用大直径焊条、大焊接线能量的连续焊工艺，以增加熔池存在时间，达到降低接头冷却速度、防止白口组织产生的目的。这种方法用于中厚度以上铸件的一般大缺陷焊补，基本上可以避免白口组织产生，获得较好的效果。(1)电弧冷焊焊条　电弧冷焊时由于焊缝冷却速度较快，为了防止出现白口组织，同质焊缝冷焊焊条的石墨化元素碳、硅的含量应比热焊焊条高。图11-2　铸铁型焊条冷焊焊前准备示意图a)缺陷状况　b)型槽形状及尺寸第二节　灰铸铁的焊接工艺