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1 # 與城吳彥祖
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2 # pietr49411
鑄鐵焊補時產生白口的原因及預防措施。鑄鐵焊補時,往往會在焊縫和母材交界的熔合線處生成一層白口鑄鐵,嚴重時會使整個焊縫斷面白口化,其硬度可高達600HBW,極難進行機械加工。產生白口的原因:一方面是由於焊縫的冷卻速度快,特別是在熔合線附近處的焊縫金屬是冷卻最快的地方;另一方面是焊條選擇不當,使焊縫中的石墨化元素含量不足。防止產生白口的措施:⑴減慢冷卻速度 延長熔合區處於紅熱狀態的時間,使石墨能充分析出,具體措施是焊前對焊件進行預熱和焊後保溫緩冷。⑵增加石墨化元素含量 鑄鐵中常存的C、Si、Mn、S、P元素中,C和Si是強烈的石墨化元素,只有當(C+Si)%含量達到一定值時,在適當冷卻速度配合下,才能使焊縫獲得灰鑄鐵組織。因此,選擇含矽、碳較高的焊接材料是防止產生白口的常用方法之一。⑶採用異質材料焊接 採用鎳基、銅基、鋼基焊縫的焊接材料,使焊縫不是鑄鐵組織,因而從根本上避免了產生白口。鑄鐵焊補時產生淬硬組織的原因及預防措施。鑄鐵焊補時,在焊縫及熱影響區均會產生馬氏體轉變,形成淬硬組織。當採用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時,即使採用較小的焊接電流,母材在第一層焊縫中所佔的百分比也將為25%~30%,當鑄鐵的碳的質量分數為3.0%時,第一層焊縫的平均碳的質量分數將為0.75%~0.9%,屬於高碳鋼。這種高碳鋼焊縫在電弧冷焊後將會出現馬氏體組織,其硬度可達500HBW左右。焊接接頭中的熔合區,由於冷卻速度快,在共析轉變溫度區間,可出現奧氏體轉變成馬氏體的過程。因此,鑄鐵焊補後,由於白口和淬硬的共同作用,使焊縫和熱影響區區域性出現高硬度,經機械加工帶來很大的困難。用碳鋼或高速鋼刀具往往加工不動,用硬質合金刀具雖可勉強加工,但“打刀”的危險性很大,即刀具從硬度較低的灰鑄鐵(160~240HBS)上切削過來,突然碰上高硬度帶,容易打刀,並加劇刀具的磨損。現在用的鑽頭大都用高速鋼製造,故用鑽頭對有白口層或淬硬區的灰鑄鐵進行鑽孔是非常困難的。生產實踐說明,當灰鑄鐵的焊接接頭的最高硬度在300HBS以上時,就很難進行切削加工。預防鑄鐵焊補時產生淬硬組織的措施是對焊件進行焊前預熱和採用異質焊縫的焊接材料。5鑄鐵焊補時產生裂紋的原因及預防措施。鑄鐵焊補時可能產生冷裂紋和熱裂紋兩種型別的裂紋。⑴冷裂紋 冷裂紋可能出現在焊縫或熱影響區上,並且發生在400℃以下。當焊縫為鑄鐵型時,易於出現焊縫冷裂紋。裂紋發生時常伴隨著可聽見的較響的脆性斷裂聲音,焊縫較長時或焊補剛性較大的缺陷時,常發生這種裂紋。其產生的原因是:焊接過程中由於焊件區域性不均勻受熱,焊縫在冷卻過程中受到很大的拉應力,由於鑄鐵強度低,400℃以下基本無塑性,當拉應力超過此時鑄鐵的抗拉強度時,即發生焊縫冷裂紋。當焊縫中存在白口鑄鐵時,由於白口鑄鐵的收縮率(2.3%)比灰鑄鐵的收縮率(1.26%)大,故焊縫更易出現冷裂紋,特別是當焊縫強度大於母材時,冷卻過程中母材牽制不住焊縫的收縮,結果在結合處母材被撕裂,這種現象稱為“剝離”。當焊接接頭剛性大、焊補層數多,焊補金屬體積大,使焊接接頭處於高應力狀態時,如焊縫金屬的屈服點又較高,難於透過其塑性變形來松馳焊接接頭的高應力,則焊接裂紋易於在熱影響區的白口區或馬氏體區產生,形成熱影響區冷裂紋。防止冷裂紋最有效的辦法是對焊補件進行550~700℃的整體預熱,其次是採用異質焊縫的焊接材料。⑵熱裂紋 當採用鎳基焊接材料(如Z308、Z408、Z508焊條)及一般常用的低碳鋼焊條焊補鑄鐵時,焊縫金屬對熱裂紋較敏感。產生的原因是:採用鎳基材料焊補鑄鐵時,由於鑄鐵含S、P高,形成較多的低熔點共晶物,如Ni-Ni3S2(熔點644℃)、Ni-Ni3P(熔點880℃);採用低碳鋼焊條焊補鑄鐵時,第一、二層焊縫會從鑄鐵溶入較多的C、S及P,因此使第一、二層焊縫的熱裂程度增加。防止產生熱裂紋的方法是調整焊縫的化學成分,加入稀土元素,增強脫硫、脫磷的能力,減小熔合比,降低焊接應力等。
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通常應用電弧熱焊和冷焊焊接可鍛鑄鐵和碳鋼時,操作技術和焊接工藝與灰口鑄鐵和碳鋼的電弧熱焊和冷焊相似,在工藝引數上也可以根據可鍛鑄鋼於碳鋼這兩種不同母材的基本特性和化學成分及結構強度的要求視情況而定,可鍛鑄鐵與碳鋼的手工電弧焊接,大多數情況下采用的是電弧冷焊,選擇鋼質焊縫的焊條或是合金焊縫的焊條。 第一:焊縫金屬儘量選擇膨脹係數和鍛鑄鐵相近的焊條,只有這樣才能有效減小焊接應力,防止裂紋的產生。 第二:嚴格的控制焊接的電流,選用小直徑焊條,採用短弧,小電流,熔深要淺的,焊接的電弧始終是傾向於碳鋼一側,儘可能使可鍛鑄鐵一側半熔化區熱影響區窄小,避免半熔化區出現白口或者是淬硬組織。 第三:降低焊縫融合比,焊接速度首先要把握住,焊接的時候儘量不要移動,窄焊道,多層焊,焊後輕輕敲擊焊縫從而可以有效消除應力。 第四:焊接的溫度應該嚴格控制在850度左右,這樣就可以避免可鍛鑄鐵返回白口鑄鐵,從而也能夠減小焊縫的比例。