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1、 HT-200铸铁局部修补和检测 摘要：铸铁类铸造的设备和设施，在油田应用广泛，如铸铁类的阀体、泵类设备的底座等。HT-200型铸铁由于其特性较为复杂，焊接工艺特殊，在现场实际应用中，根据铸铁破裂的具体情况，提出修复方案，采用合理的焊接方法进行修复。关键词：铸铁泵；裂纹；焊补修复1前言某汽车汽缸材质为HT-200灰口铸铁，局部开裂，需要修复。因为它的组织由铁基和片状石墨组成，由于石墨的强度和塑性几乎为零，所以灰口铸铁的强度、塑性和韧性都远不如钢材，而且其含碳量位2.11%，硬度较高脆性大，可焊性较差，焊接难度大。针对汽缸局部开裂的修补更难，裂纹长度达200mm，两段靠近加强筋板，若焊接工艺采用
2、不当，会造成筋板和箱体各方位的开裂以至汽缸的报废。2焊前检测和准备2.1焊前检测首先采用渗透检测的方法确定裂纹的准确长度，即检测出肉眼看不见的部分裂纹，查明裂纹有可能的发展方向，画好需修补的范围，为焊接前的准备做好基础工作。2.2、焊前准备在确定好的修补范围裂纹发展的方向端部10mm处打上止裂孔，止裂孔直径5mm，在止裂空范围内用磨光机挖掘裂纹并开出一个宽约8mm的坡口，坡口深度以裂纹深度为准，上大下小，并圆滑过渡。接着用丙酮清洗坡口及周边，确定没有水分和油污后才可以施焊。2.3焊接方法的选择2.3.1热焊法焊前将工件整体或局部预热到600700，补焊过程中不低于400，焊后缓慢冷却至室温。采
3、用热焊法可有效减小焊接接头的温差，从而减小应力，同时还可以改善铸件的塑性，防止出现白口组织和裂纹。常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝，如HS401或HS402，配用焊剂CJ201，以去除氧化物。此法适用于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208，此法主要用于补焊厚度较大（大于10mm）的铸铁零件。2.3.2冷焊法此方法是焊前不对工件进行预热，但对形状更复杂的薄形铸件，为了改善冷焊融合性能，防止裂纹产生，减少白口，冷焊前最好将铸件补焊处局部预热到80200，这样不但可将补焊区域表面的油污、水分去除，还可减少焊接区的温差和焊接应力，从而改善焊
4、接质量。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。根据铸铁工件的要求，可选用不同的铸铁焊条，冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备.经分析，铸铁的焊条电弧冷焊法由于焊前准备工作和焊接工艺过程的简化，大大节约生产成本和提高生产效率，并且焊前不预热或低温预热，既可改善焊工的劳动条件又降低焊工劳动强度。因此，采用焊条电弧冷焊法进行铸铁泵出口的焊接修复。3焊接工艺的确定由于灰口铸铁的焊接性决定了其在焊接过程中容易形成白口、硬化层、裂纹等缺陷，因此在选择焊接材料上就要做到有所补充，焊条为：铸308镍基焊条，其塑性和韧性较好，有利于焊接应力的释放，从而弱化了焊接裂纹的产生。焊接工艺采用：短段、断续、分散挑焊、小电流、快速焊
5、、浅熔深、分段重叠点焊、伴随捶击。焊接选用直流，极性反接。运条方式采用直线不做任何摆动，每段焊缝一次成型。4操作技术和检测4.1预热首先用中性焰将所要焊的坡口及周边进行预热，预热温度为：150-200之间，要求焊接部位均匀预热。4.2施焊首先先焊裂纹中段，电弧起弧后略抬高一下，快速压低电弧，快速向右施焊，焊约200mm后，快速再向左焊，后焊道在前焊道焊缝上，目的是使前焊道焊缝于母材变软，降低冷却速度，以避免产生淬硬层和白口，然后迅速用小园锤捶击焊缝，这样可以清除应力，防止裂纹，砸合气孔，提高焊缝的致密性，捶击至焊道温度用手可以摸时，再继续挑焊，反复如此。将分段焊的两端用磨光机打磨出凹槽，以利于
6、段与段之间的衔接。打磨焊缝，一定要平滑，以防应力集中。同时有利于检测。4.3检测检查焊接质量是否达到要求，采用了渗透和超声波检测方法，首先采用渗透检测，结果显示没有表面缺陷。然后采用超声波检测，检测结果没有裂纹缺陷，说明修补结果，焊缝质量很好。最后还进行了热水的泄漏试验检查。将汽车发动使温度升80左右，用开水灌进水夹套，继续发动，过2小时后，经检查无漏水现象。证明补焊成功。5焊接裂纹的产生的原因及防止措施灰铸铁焊接过程中易产生的裂纹有两种：冷裂纹和热裂纹。灰铸铁的焊接裂纹主要是冷裂纹，灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑性变形的能力几乎没有，因此非常容易产生冷裂纹，尤其是在焊接过程中，局部受热
7、或冷却时，焊件本身的焊接应力集中且较大，一旦释放，必将产生裂纹现象。而且焊接接头中的白口组织和淬硬组织又硬又脆，无法产生塑性变形。当受到应力作用时，极易引起开裂。灰铸铁焊接冷裂纹可以发生在焊缝中，也可以发生在热影响区中，一般多发生在含有较多渗碳体及马氏体的熔合区中。在焊缝较长或补焊刚度较大的铸件缺陷时，若焊缝中存在白口组织，其收缩率比灰铸铁大，焊缝中极易出现冷裂纹。综上所述，灰铸铁焊接冷裂纹产生的原因是焊接应力。防止铸铁型冷裂纹产生的最有效的方法是对焊件进行整体预热550-700，并且焊后在相同温度下消除应力。还可以采用镍基或铜基焊接材料，使焊缝成为塑性良好的非铁合金，达到一定程度的消除应力的
8、作用，减少冷裂纹的产生。也可以从工艺角度，采用分段焊接或断续焊接等工艺措施减小或消除焊接应力；或者采用小电流焊接规范，减小热输入，减少熔合区的白口组织及淬硬层宽度，以减小焊接应力，进而达到防止裂纹的产生。灰铸铁焊接的热裂纹主要出现在焊缝上，当焊缝为铸铁时，采用低碳钢焊条或镍基铸铁焊条焊接材料时，焊缝区易产生热裂纹。最简单的防止方法就是增强焊缝的脱硫磷能力，或者采用冷焊工艺降低焊接应力。6结语灰口铸铁汽缸完全可以修补完好。但在修补的过程中，注意焊前检查、准备，施焊工艺的正确，焊接材料的选择的正确和焊接手法的正确运用，都对焊缝质量有重要影响。参考文献：1陆钧.船机铸铁零部件焊接中的技术问题研究D.上海海事大学，2006.2于德料.浅谈国内铸铁焊接工艺J.重型汽车，1997（5）：20-23.3文志杰.锤击法消除铸铁焊接应力的研究D.山东大学，2011.4水木彻,彭惠民.焊接条件对铸铁焊接区白口的影响J.国外机车车辆工艺，2008，03：5何少卿，王朝前，吴国权.药芯焊丝及应用M.化学工业出版社，2009，3.6李荣雪.金属材料焊接工艺M.机械工业出版社，2008，17徐越兰，尹士科，何长红，喻萍.常用焊接材料手册M.化学工业出版社，2009，1.8陈裕川.焊接工艺设计与实例分析M.机械工业出版社，2009，928-33. -全文完-
