灰铸铁的焊接课件讲解.pptx

第二节灰铸铁的焊接;一、焊接接头白口及淬硬组织

灰铸铁焊接时，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，在焊接接头的焊缝及半熔化区将会产生大量的渗碳体，形成白口组织。

图3是碳和硅的质量分数分别为3%和2.5%的常用灰铸铁焊条电弧焊焊接接头组织变化图。;图3常用灰铸铁焊条电弧焊焊接接头组织变化图;1．产生原因

（1）焊缝区

焊缝为非铸铁成分时，不存在白口组织问题；

当焊缝为铸铁成分时，焊缝基本为白口铸铁组织。

增大焊接热输入，焊缝会出现一定量的灰铸铁，但不能消除白口组织。

（2）半熔化区

组织为共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体的白口铸铁。;（3）奥氏体区

若冷却速度较慢时，奥氏体转变为珠光体类型组织；

若冷却速度较快时，奥氏体直接转变为马氏体。

熔焊时采取适当工艺措施使该区域缓冷，可使奥氏体直接析出石墨，而避免二次渗碳体的析出，同时可防止马氏体的形成。;灰铸铁焊接接头的白口化问题是指焊缝及半熔化区易出现白口组织。

2．防止措施

常用方法:改变焊缝的化学成分或降低焊接冷却速度。;二、焊接冷裂纹

1．焊接冷裂纹产生的原因

灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产生原因主要有以下几个方面：

（1）灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑性变形的能力几乎为零，因此容易引起开裂。

（2）焊接过程对焊件的局部加热和冷却，势必使焊件产生焊接应力，焊接应力是导致焊件产生裂纹的又一重要原因。

（3）焊接接头的白口组织和淬硬组织又硬又脆，不能产生塑性变形，在受到应力作用时容易引起开裂，严重时会使焊缝与热影响区交界的整个界面开裂而分离。;2．防止灰铸铁冷裂纹的措施

灰铸铁焊接冷裂纹产生的主要原因是焊接应力，避免裂纹产生也主要是从降低焊接应力着手。

（1）预热

防止铸铁型焊缝冷裂纹最有效的方法是对焊件进行整体预热（550～700℃），使温差减小，降低焊接应力，同时促进焊缝金属石墨化，并要求焊后在相同温度下消除应力。

（2）焊接材料

采用镍基或铜基焊接材料，??焊缝成为塑性良好的非铁合金，对冷裂纹不敏感。;（3）工艺措施

用异质焊接材料焊接灰铸铁时，常采用“短段焊”、“断续焊”等工艺措施，并及时锤击焊缝，使焊缝金属发生塑性变形，以减小和消除焊接应力。

另一工艺措施是采用小规范焊接，较小的焊接电流既可减小热输入，又可减小熔合区白口及淬硬层宽度，从而减小焊接应力，有利于防止裂纹。;三、焊接热裂纹

灰铸铁焊接的热裂纹大多为结晶裂纹。

当焊缝为铸铁时，由于液态铁在凝固过程中析出石墨，体积膨胀且流动性好，不会形成热裂纹。

但采用低碳钢焊条或镍基铸铁焊接材料时，焊缝有较大的热裂纹倾向。

当用低碳钢焊条焊接铸铁时，即使采用小电流焊接，也易形成焊缝底部热裂纹甚至宏观裂纹，有时在裂纹断口上可观察到高温氧化色彩（蓝紫色）。;采用镍基焊条焊接灰铸铁时，采用镍基焊条焊接灰铸铁时，焊缝对热裂纹有较大的敏感性。

解决方法：

在冶金方面可通过调整焊缝化学成分，加入稀土元素，增强焊缝脱硫、磷能力，以及细化晶粒等途径，提高焊缝抗热裂纹能力。

在焊接工艺方面，采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低、使母材中的有害杂质较少熔入焊缝等，均有助于防止焊接热裂纹的产生。

由以上分析可知，灰铸铁焊接接头裂纹倾向较大，这主要与灰铸铁本身的性能特点、焊接应力、接头组织及化学成分等因素有关。为防止焊接裂纹，在生产中主要是采取减小焊接应力、改变焊缝合金系统及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。;能力知识点2灰铸铁的焊接工艺要点

灰铸铁焊接目前仍大量用于铸铁件缺陷的补焊，焊接时的主要问题是白口组织和裂纹；

常采用的焊接方法有焊条电弧焊、气焊、钎焊和手工电渣焊。其中最常用的是焊条电弧焊、气焊和钎焊。

;一、铸铁型（同质）焊缝的焊条电弧焊

灰铸铁形成铸铁型焊缝的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

热焊一般是将焊件整体或局部预热到600～700℃进行补焊，焊后缓冷；

预热温度为300～400℃时称为半热焊。

（1）热焊及半热焊焊条

铸铁芯的石墨化铸铁焊条EZC（Z248）；

钢芯的石墨化铸铁焊条EZC（Z208）。;（2）热焊工艺

1）焊前清理

2）造型：用型砂加水玻璃或黄泥，如图4所示。

3）预热

4）焊接：大电流、长弧、连续施焊。

5）焊后缓冷;图4热焊补焊区造型示意图

a)中间缺陷焊补b)边角缺陷焊补;（3）半热焊工艺

采用300～400℃整体或局部预热。

只适用于补焊区刚性较小或铸件形状较简单的情况下。;2．电弧冷焊

电弧冷焊即不预热焊法。

该法具有很多优点，如焊工劳动条件好、补焊区与母材颜色一致、补焊成本低、补焊周期短、补焊效率高等，适用于预热很困难的大型