專利名稱：鑄鐵件的快速焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鐵件的快速焊接方法。特別是在鑄件不宜采用熱焊法時(shí)，可采用本發(fā)明方法修復(fù)，它屬鑄鐵焊接領(lǐng)域。
鑄鐵廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，由于鑄鐵含碳量高、塑性差，對(duì)冷卻速度極為敏感，所以其可焊性極差，根據(jù)焊補(bǔ)過(guò)程的工藝特點(diǎn)，鑄鐵焊補(bǔ)可分為熱焊法、半熱焊法、不預(yù)熱焊法(包括加熱減應(yīng)法)和電弧冷焊法。在本發(fā)明前，電弧冷焊法一般多采用鑄鐵專用焊條，而且焊后都要采用緩冷、錘擊消應(yīng)力方法，因此，它的工作效率較低。如88年8月吳元亨申請(qǐng)的CN1040533A“鑄鐵焊接雙平衡法”發(fā)明專利，該方法較好地解決了鑄件焊補(bǔ)時(shí)熱量和應(yīng)力的平衡，但是該方法要求焊前先在鑄件焊區(qū)外圍100～200mm處預(yù)熱150～200℃，焊絲在焊縫外圍加熱，避風(fēng)緩冷。該方法顯然也不能應(yīng)用于不宜加熱的鑄件的修復(fù)。
本發(fā)明的目的是克服目前鑄鐵焊補(bǔ)方法的各種不足，提供一種新的鑄鐵件的快速冷焊方法。
本發(fā)明的目的可通過(guò)下列措施加以實(shí)現(xiàn)即在焊補(bǔ)處開U型坡口，硅整流焊機(jī)或直流弧焊機(jī)反接法;90～170A小電流焊接，其特征在于焊接時(shí)在焊縫熱影響區(qū)敷吸熱快的濕物，采用兩種具有不同酸堿性、不同直徑、不同強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)鋼焊條和一種鑄鐵焊條，三種焊條順序多層多道施焊，快速短弧直向焊接，每焊一段在焊縫和敷物上潑冷水使其急劇冷卻，擦干焊縫再繼續(xù)施焊，并由工件厚薄決定三種焊條順序焊接的循環(huán)次數(shù)，焊至坡口填滿，焊條引向母材作圓周運(yùn)動(dòng)收弧。
本發(fā)明的方法焊接過(guò)程是1.焊前將工件待焊處的油污、銹斑清除干凈，在裂紋終端鉆上止裂孔，孔徑大小視工件厚度而定，磨掉疲勞層，開設(shè)坡口，坡口呈帶圓形的U型。若采用對(duì)接焊時(shí)，則應(yīng)留間隙2～3mm，以使之能單面焊雙面成形。
2.選用的三種不同類型的焊條在150℃烘烤一小時(shí)，隨烘隨用。
3.在坡口周圍20～30mm處用吸熱快的濕物如濕紗布、調(diào)濕的紅粘土等堆敷20～50mm厚，作為防熱擴(kuò)散的隔熱層。
4.用硅整流焊機(jī)或直流弧焊機(jī)反接法。
5.選用的焊條性質(zhì)、直徑的大小應(yīng)視工件的形狀、大小、厚度和材質(zhì)而定。一般選φ2.5～4mm為宜。最好選用兩種酸堿性不同的結(jié)構(gòu)鋼焊條打底和施焊，最后用鑄鐵焊條施焊和蓋面。三種焊條多層多道順序施焊，其特征在于先選用含碳量較高的小直徑結(jié)構(gòu)鋼焊條，電流90～100A，短弧焊，弧長(zhǎng)2～3mm，采用分段單層單道、斷續(xù)焊接，每焊20～40mm，即將焊條引向母材作圓周運(yùn)動(dòng)回填弧坑熄弧，然后立即向敷物和焊縫潑冷水使之急冷，再選另一種直徑相同或稍大，而性能不同的結(jié)構(gòu)鋼焊條，用電流100～130A施焊，對(duì)前道焊縫進(jìn)行回火補(bǔ)肉，弧長(zhǎng)亦偏短，熄弧后亦向焊縫和敷物潑冷水急冷，兩種焊條交替施焊各一次后，再選用一種鑄鐵焊條施焊，焊條直徑較前兩種焊條大些，電流用130～170A，逆向施焊，錯(cuò)開接頭;若工件焊后不加工，焊畢亦潑冷水急冷，若工件焊后要加工，最后用鑄鐵焊條蓋面焊以不燙手為準(zhǔn)，焊后自然冷卻。
6.若坡口大而深，則可按三種焊條焊接順序再次循環(huán)一次或數(shù)次。注意焊波的高度不宜過(guò)高。層與層的焊渣一定要清除干凈，避免夾渣影響焊補(bǔ)質(zhì)量。
本發(fā)明能有效防止焊接裂縫產(chǎn)生其措施之一是采用了三種不同類型的焊條合一施焊，即兩種酸堿性不同的結(jié)構(gòu)鋼焊條與一種鑄鐵焊條，三種類型焊條能起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。先選含碳量較高的結(jié)構(gòu)鋼焊條打底，由于焊接線能量小，熔深小，焊接應(yīng)力也小。另外結(jié)構(gòu)鋼焊條工藝性能比鑄鐵焊條好，氣孔少，無(wú)大氣泡滾球。打底后，再選另一種酸堿性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)鋼焊條施焊，第二種結(jié)構(gòu)鋼焊條直徑可選相同或稍大點(diǎn)，增大焊接線能量，對(duì)前道焊肉起高溫回火作用，施焊時(shí)還可防止空氣中的氫過(guò)多地侵入熔池而產(chǎn)生氣孔和裂紋。在采用分段、多層、多道施焊時(shí)，力求半溶化區(qū)域淺、白口層薄，熔合比小，這樣做即發(fā)揮了結(jié)構(gòu)鋼焊條物美價(jià)廉的特點(diǎn)，又可使焊條直徑規(guī)格、電流的選擇余地加大，加上其強(qiáng)度等級(jí)不同，酸堿性質(zhì)不同，可以互相補(bǔ)充。最后選用鑄鐵焊條，利用鑄鐵焊條藥皮的氧化性，把母材過(guò)渡到熔池中的碳、硅部分燒掉或利用鑄鐵焊條的強(qiáng)石墨化作用以得到塑性較好的焊縫。
本發(fā)明可有效防止焊縫產(chǎn)生裂紋的措施之一還在于焊縫兩側(cè)堆敷吸熱快的濕物、潑水急冷。這種急冷的方法與傳統(tǒng)的緩冷方法截然不同，它能控制焊接接頭的熱量，加之所采用的短段、斷續(xù)、低溫施焊就完全可以避免局部溫度過(guò)熱，使焊區(qū)始終保持在較低的溫度狀態(tài)，以減少基材碳、硅向焊縫的熔入，減少白口層的厚度。
本發(fā)明可有效防止焊縫產(chǎn)生裂紋的措施之一還在于焊補(bǔ)時(shí)講究快速，即在焊接過(guò)程始終采用較快的焊速，縮短焊縫在高溫狀態(tài)的時(shí)間，加速熔池的結(jié)晶，減少晶粒之間存在的低熔點(diǎn)物質(zhì)的液態(tài)薄層，使之在焊接應(yīng)力作用下不致產(chǎn)生熱裂紋。
本發(fā)明的方法用實(shí)施例進(jìn)一步詳述實(shí)施例一一臺(tái)60KW電動(dòng)機(jī)外殼底腳連同散熱片50mm處均成粉碎性破損和裂紋，在破損處需用普鋼板與鑄鐵基體進(jìn)行拼接，要求在不拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子，不損壞絕緣層的情況下進(jìn)行搶修，底腳厚50mm，外殼片厚10mm，破口長(zhǎng)400mm，寬270mm。
其焊接工藝是先清除破損處的油污、雜物，用手提電動(dòng)砂輪磨削破損處，并露出金屬光澤，整理成便于施焊的有規(guī)則坡面，同樣，待拼接的鋼板厚度形狀大小要與母材破損處能吻合，對(duì)接成U型坡口，鋼板與母材間留有2-3mm間隙，單面焊雙面成型，在離坡口20～30mm的周圍敷蓋約25mm厚的用水調(diào)稀的紅粘土作為防熱擴(kuò)散的隔熱層。
選用φ3.2mm的J507焊條、φ3.2mm的J422焊條和鑄100焊條，三種焊條在150℃烘烤1小時(shí)，隨烘隨用。
用硅整流弧焊機(jī)施焊，先用J507焊條，電流100A，對(duì)稱點(diǎn)焊，再采用分段、間斷施焊，焊條單層單道直線運(yùn)動(dòng)，電弧盡量壓低，不作橫向擺動(dòng)。每焊20～40mm后立即在焊縫處和敷蓋物上潑冷水加速冷卻，以防止熱量的擴(kuò)散，擦干焊縫再繼續(xù)用J422焊條，130A電流施焊，方法同上，再用鑄100焊條，電流170A施焊，方法同上，每焊30-40mm時(shí)熄弧潑水，三種焊條循環(huán)焊數(shù)次，最后熄弧時(shí)焊條作圓周運(yùn)動(dòng)，然后離開熔池拉斷電弧，防止突然斷弧產(chǎn)生弧坑。該焊件無(wú)需再加工，焊接過(guò)程中熄弧時(shí)均采用潑水急冷。經(jīng)兩小時(shí)的快速搶修，投入運(yùn)行至今設(shè)備仍很正常。
實(shí)施例二一臺(tái)日本寇明斯NH-220-C1發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，因受外力重?fù)羝茡p成撕裂性的洞。破口長(zhǎng)280mm、寬160mm、厚14mm，材質(zhì)為QT50-5球墨鑄鐵。采用本發(fā)明的方法修復(fù)后對(duì)焊縫進(jìn)行加工，投入生產(chǎn)后一直未發(fā)現(xiàn)漏油漏水現(xiàn)象，效果很好。其焊接工藝如下1.先清除破損處的油污，用手提砂輪磨削破損處，整理破損面成為有規(guī)則的坡口，母體破損處與普鋼板對(duì)接處要開成U型坡口，并將坡口周圍約30mm磨削到露出金屬的光澤，用濕棉紗堆敷在坡口周圍30mm處，敷50mm厚，以控制熱量擴(kuò)散。
2.選用φ2.5mmJ422酸性焊條;φ3.2mmJ507堿性焊條;φ4mm的鑄308純鎳基焊條，三種焊條在150℃烘烤1小時(shí)，隨烘隨用。
3.選用直流弧焊機(jī)采用反接法，用J422焊條打底，電流90A，弧長(zhǎng)1.5mm，對(duì)稱、分段施焊20-40mm熄弧，?；r(shí)焊條作圓周運(yùn)動(dòng)，然后離開熔池拉斷電弧，以防止突然斷弧產(chǎn)生弧坑，避免終端裂紋。熄弧后立即在焊縫和濕棉紗上潑冷水急冷，防止熱量的擴(kuò)散。擦干焊縫的余水，再用J507焊條，電流110A施焊，方法同上，兩種焊條各焊一次后，取鑄308焊條，施焊電流130A，錯(cuò)開前兩道的焊縫接頭，每焊20～40mm時(shí)，潑水冷卻，一段工件的坡口循環(huán)三遍即可焊完。第三遍最后蓋面用鑄308焊條施焊時(shí)注意以不燙手為準(zhǔn)，焊后讓其自然冷卻。該缸體焊畢，用手提電動(dòng)砂輪磨削，經(jīng)三小時(shí)的搶修焊補(bǔ)，投入生產(chǎn)運(yùn)行至今未發(fā)現(xiàn)滲油滲水的現(xiàn)象，效果很好。
本發(fā)明鑄鐵件的快速焊接方法，焊補(bǔ)工效高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、成本低，應(yīng)用于生產(chǎn)不僅使破損報(bào)廢的設(shè)備起死回生，更重要的是解決了一些緊缺進(jìn)口備件的急用。尤其如對(duì)電動(dòng)機(jī)等重要設(shè)備要求在不影響生產(chǎn)，不拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子，不損壞絕緣層的條件下，在大缺口處直接施焊，拼接普通鋼板等，使用本發(fā)明方法均能取得意想不到的效果快速搶修、投入生產(chǎn)、解決燃眉之急、防止停產(chǎn)，所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。本發(fā)明的方法最適合對(duì)補(bǔ)焊條件苛刻的鑄鐵件的修復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種鑄鐵件的快速焊補(bǔ)方法，在焊補(bǔ)處開∪型坡口，硅整流焊機(jī)或直流弧焊機(jī)反接法，90～170A小電流焊接，其特征在于焊接時(shí)在焊縫熱影響區(qū)敷吸熱快的濕物，采用兩種具有不同酸堿性、不同直徑、不同強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)鋼焊條和一種鑄鐵焊條，三種焊條順序多層多道施焊，快速短弧直向焊接，每焊一段在焊縫和敷物上潑冷水使其急劇冷卻，擦干焊縫再繼續(xù)施焊，并由工件厚薄決定三種焊條順序焊接的循環(huán)次數(shù)，焊至坡口填滿，焊條引向母材作圓周運(yùn)動(dòng)收弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鑄鐵件的快速焊接方法所述的三種焊條順序施焊，其特征在于先選用含碳量較高的小直徑結(jié)構(gòu)鋼焊條，電流90～100A，短弧焊，弧長(zhǎng)2～3mm，采用分段單層單道、斷續(xù)焊接，每焊20～40mm，即將焊條引向母材作圓周運(yùn)動(dòng)回填弧坑熄弧，然后立即向下敷物和焊縫潑冷水使之急冷，再選另一種直徑相同或稍大，而性能不同的結(jié)構(gòu)鋼焊條，用電流100～130A施焊，對(duì)前道焊縫進(jìn)行回火補(bǔ)肉，弧長(zhǎng)亦偏短，熄弧后亦向焊縫和敷物潑冷水急冷，兩種焊條交替施焊各一次后，再選用一種鑄鐵焊條施焊，焊條直徑較前兩種焊條大些，電流用130～170A，逆向施焊，錯(cuò)開接頭;若工件焊后不加工，焊畢亦潑冷水急冷，若工件焊后要加工，最后用鑄鐵焊條蓋面焊以不燙手為準(zhǔn)，焊后自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄鐵件的快速焊接方法，屬鑄鐵焊接領(lǐng)域。本方法采用三種不同焊條順序施焊，有效利用了焊條酸堿性、強(qiáng)度、直徑的不同作用，U形坡口、小電流、短焊道、斷續(xù)、分散、快速施焊減少焊縫在紅熱狀態(tài)時(shí)間，外敷濕物潑水急冷亦保證焊縫熱影響區(qū)處于較低溫度以杜絕裂紋產(chǎn)生，確保焊件質(zhì)量。該方法焊接工效高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、成本低、效益顯著，最適合修復(fù)如發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)等對(duì)焊補(bǔ)條件苛刻的鑄鐵件。
文檔編號(hào)B23K9/00GK1066015SQ92101999
公開日1992年11月11日 申請(qǐng)日期1992年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月23日
發(fā)明者張開明 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵公司