电弧冷焊在球墨铸铁管道生产中的应用

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1、电弧冷焊在球墨铸铁管道生产中的应用　　摘要：通过对球墨铸铁焊接性的分析，确定采用异质材料的电弧冷焊工艺方法，成功地对离心式双法兰铸铁管道进行了焊接，使焊接 法兰式铸管的批量生产成为可能。 关键词：球墨铸铁；异质焊缝；电弧冷焊 中图分类号：TG457．6文献标识码：B 　　铸铁是机械制造业中使用最多的铸造材料，与钢相比，虽 　　其力学性能较低，但却有优良的耐磨性、减震性、铸造性和可 　　切削性，因此在工业生产中得到广泛应用。但是铸铁的碳含量 　　很高，焊接性较差，使得铸铁在焊接结构中的应用受到很大的

2、　　限制。随着生产技术的发展，离t7式铸铁管道在工业生产中的 　　应用越来越广泛，为了改变以往子母口对接承受压力低的缺 　　陷，现在普遍采用承受压力高的双法兰铸铁管道，而这种结构 　　在铸造生产线上生产，工艺复杂，而且质量难以保证，所以采 　　用焊接结构就成为解决这一大难题的出路，本厂长期从事铸铁 　　管道的焊接．下面就双法兰铸铁管道的焊接工艺与过程进行分 析介绍，其结构示意图如图l所示。 z 。么 才 圈1离心式双法兰铸铁管道结构示意圈 2 1球墨铸铁焊接性分析 　　铸铁管道及法兰均为球墨铸铁，液

3、态铸铁在浇注前加入 　　适量球化剂处理．使碳主要以球墨的形态存在于铸铁中。球 　　状石墨对基体的割裂作用比团絮状小，在相同基体的情况 　　下，其力学性能(包括抗拉强度、塑性和韧性)是所有铸铁 中最高的。 　　球墨铸铁的焊接性与常用灰铸铁的基本相同，焊接接头容 　　收稿日期：XX—11-27：修回日期：XX—06—15 　　易产生白口、淬硬组织及焊接裂纹。但由于其化学成分和力学 　　性能不同，因而又有其自身的特点：①球化剂的存在大大增加 　　了铁液的过冷倾向，使焊缝和熔合区更容易形成白口和淬硬组 　　

4、织；②球墨铸铁有较高的强度和一定的伸长率，为了保证球墨 　　铸铁构件可靠的工作性，一般要求焊接接头的力学性能与母材 　　基本匹配。这就对球墨铸铁焊接提出了更高的要求。 　　采用铸铁型焊接材料，焊后所获得的焊缝金属的化学成 　　分、组织、性能及颜色与母材接近，这类焊缝称铸铁型焊缝， 　　也称同质焊缝。受劳动环境及工艺条件的影响，双法兰铸铁管 　　道主要采用异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊，也就是焊前不 　　对被焊铸铁件预热的电弧焊，这就使焊接难度大大增加，对焊 接过程控制的要求也非常严格。 2焊接材料殛

5、设备的选择 　　异质焊缝可分为钢基、铜基和镍基三类。镍是奥氏体形成 　　元素。能和铁以任何比例互溶，不和碳形成碳化物，还是较强 　　的石墨化元素，经试验表明，焊缝镍含量越高，白口宽度越 　　窄。镍基铸铁焊条的最大特点是焊缝硬度较低．半熔化区白口 　　层薄，且呈断续分布，故应用较广泛。常用的镍基焊条是 　　Z408，它是镍铁合金焊芯、石墨型药皮的铸铁焊条，适合焊 　　接高强度球墨铸铁。我国是贫镍国，纯镍焊条价格昂贵，而 　　Z408焊条中镍仅占1／2，因而该焊条是镍基焊条中较为便宜的， 　　这也是选用

6、此焊条的重要原因。由于铁的固溶强化作用，该焊 　　条熔敷金属的力学性能较高，抗拉强度可达390～540MPa，伸 　　长率一般大于10％。但屈服强度较高，一般为340MPa，故焊 　　接面积不宜过大，否则，会在焊缝金属与母材交界处产生剥离 性裂纹。因此，选用镍基异质焊缝较合适。 　　焊机的选用：Z408焊条适合交、直流两用焊机，可选择 较常见的BX一300型交流弧焊机。 　　80·焊工之友·焊接技术第36卷第4期XX年8月 3异质焊缝的电弧冷焊工艺分析 　　球墨铸铁的异质电弧冷焊除应正确选择焊接材料

7、外．还要 特别重视焊接工艺才能获得满意的焊接质量。 3．1选择合适的焊接电流 　　焊接电流过小时．电弧燃烧不稳定．焊缝与母材熔合不 　　好。球墨铸铁中含许多杂质，焊接电流越大，与母材接触的异 　　质焊缝熔入母材量越多，杂质也随之上升。对镍基焊缝来说， 　　其中Si，S，P杂质含量增大，会明显增大产生热裂纹的敏感 　　性；铸铁中的Fe在大电流下大量融入焊缝，Fe量提高，则Ni量 　　相对下降。会增大半熔化区白13宽度。所以，这就必须严格控 　　制母材对焊缝的稀释作用。同时，随着焊接电流的增大，焊接 　

8、　热输入增大，使焊接接头拉伸应力增大，产生裂纹的敏感性增 　　大。母材处于半熔化区温度范围的宽度增大，在电弧冷焊快速 冷却条件下．半熔化区白口宽度加宽。 　　因此．异质焊缝电弧冷焊时宜选用小直径焊条，选用较小 　　焊接电流．特别是焊接与母材接触的第1．2层焊缝时更应注 意。焊接电流参考值见表1。 裹lZ4惦焊条电弧冷焊焊接电流参考值 焊条直径／roan3．24050 　　焊接电流『A90-110l2O一150l60一l9o 3．2采用较大焊速及短弧焊接 　　焊速过快，