焊工(高級(jí))第二章36

1、國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材編審委員會(huì) 編劉云龍 主編依據(jù)依據(jù)勞動(dòng)和社會(huì)保障部勞動(dòng)和社會(huì)保障部 制定的制定的國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求編寫要求編寫 培訓(xùn)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解鑄鐵的特性、鑄鐵的分類及鑄鐵的焊接材料，掌握鑄鐵的焊接工藝。第二章 鑄鐵的焊接目目 錄錄第一節(jié) 鑄鐵概述一、鑄鐵的分類二、鑄鐵的牌號(hào)第二節(jié) 鑄鐵用焊接材料一、鑄鐵焊條的類別二、鑄鐵焊絲三、鑄鐵氣焊用熔劑第三節(jié) 灰鑄鐵的焊接一、灰鑄鐵的焊接性二、灰鑄鐵的焊接工藝第四節(jié) 球墨鑄鐵的焊接一、球墨鑄鐵的焊接性二、球墨鑄鐵的焊接工藝訓(xùn)練1 灰鑄鐵底座裂紋的焊條電弧焊補(bǔ)焊訓(xùn)練2 球墨鑄鐵的補(bǔ)焊復(fù)習(xí)思考題第二章 鑄鐵的焊接 鑄鐵(其

2、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（C）2.14%)可分為：灰鑄鐵、白口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和耐蝕奧氏體鑄鐵等。(1)灰鑄鐵：灰鑄鐵中的碳是以片狀石墨的形態(tài)，存在于珠光體或鐵素體、或珠光體和鐵素體按不同比例混合的基體組織中?；诣T鐵的斷口呈灰色的。(2)白口鑄：鐵白口鑄鐵是由珠光體、共晶滲碳體和二次滲碳體組成的，在白口鑄鐵中，碳元素除少量的溶入鐵素體外，絕大部分以滲碳體（ Fe3C ）的形式存在。(3)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)過高溫退火處理后，使共晶滲碳體分解而形成團(tuán)絮狀石墨。(4)球墨鑄鐵:經(jīng)過球化劑球化的鑄鐵，碳以球狀石墨形式存在，稱為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的正常組織是細(xì)小圓整的石墨球加金屬基體

3、。(5)蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵的石墨呈蠕蟲狀，與片狀石墨相比，蠕狀石墨短而厚。CFe3第二章 鑄鐵的焊接(6)耐蝕奧氏體鑄鐵：因?yàn)閣（Ni）在13.5%36%之間的鑄鐵,是以奧氏體為基體的鑄鐵,所以稱為奧氏體鑄鐵。由于鑄鐵件在生產(chǎn)中往往會(huì)產(chǎn)生鑄造缺陷，有時(shí)常出現(xiàn)裂紋等缺陷，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中鑄鐵件的補(bǔ)焊應(yīng)用很多，而焊接用得很少。第二章 鑄鐵的焊接第二章 鑄鐵的焊接 鑄鐵焊條的類別主要有：鐵基焊條（灰鑄鐵焊條、球墨鑄鐵焊條）、鎳基焊條（純鎳鑄鐵焊條、鎳銅鑄鐵焊條、鎳鐵鑄鐵焊條、鎳鐵銅鑄鐵焊條）、其他焊條（純鐵及碳鋼焊條、高釩焊條）等三大類。1.鑄鐵焊條的型號(hào)、牌號(hào) 鑄鐵焊條是根據(jù)熔敷金屬的化學(xué)成分和

4、用途來劃分型號(hào)的。 （1）鑄鐵焊條的型號(hào) 鑄鐵焊條的型號(hào)是根據(jù)熔敷金屬化學(xué)成分和用途來劃分的。第二章 鑄鐵的焊接第二章 鑄鐵的焊接2.鑄鐵焊條的型號(hào)、牌號(hào)對(duì)照第二章 鑄鐵的焊接3.鑄鐵焊條的選用第二章 鑄鐵的焊接1.鑄鐵焊絲的型號(hào)、牌號(hào) （1）鑄鐵焊絲的型號(hào)第二章 鑄鐵的焊接1.鑄鐵焊絲的型號(hào)、牌號(hào) （4）鑄鐵焊絲牌號(hào)舉例2.鑄鐵焊絲的選用 選擇鑄鐵焊絲的原則，首先要考慮焊絲的焊接性，以及該焊絲焊接的接頭力學(xué)性能是否滿足焊件的力學(xué)性能要求。同時(shí)，還要考察焊絲的使用性能。其次，要考察焊絲的工藝性，在工藝性方面主要包括操作性能和成形性能。最后，還要考察經(jīng)濟(jì)合理性。第二章 鑄鐵的焊接第二章 鑄鐵的焊

5、接1.焊接接頭容易出現(xiàn)白口及淬硬組織焊接接頭上的組織變化，可以分為六個(gè)區(qū)域，如圖2-1所示。圖2-1 灰鑄鐵焊接接頭的組織變化圖第二章 鑄鐵的焊接1.焊接接頭容易出現(xiàn)白口及淬硬組織 （1）焊縫區(qū) 當(dāng)焊縫的化學(xué)成分與焊件的成分相同時(shí)，焊縫基本上是白口組織。如果增大焊接熱輸入，焊縫中可以出現(xiàn)一定量的灰鑄鐵，但還不能完全消除白口組織。 （2）半熔化區(qū) 此區(qū)域較窄，溫度處于液相線和固相線之間，其溫度范圍為11501250。在焊接操作時(shí)，此區(qū)域處于半熔化狀態(tài)，即液固狀態(tài)。 （3）奧氏體區(qū) 該區(qū)域位于固相線與共析溫度上限之間。加熱溫度范圍為8201150，在此區(qū)內(nèi)鑄鐵為固態(tài)。在焊接過程快速冷卻時(shí)，得到珠光

6、體二次滲碳體石墨的組織。第二章 鑄鐵的焊接1.焊接接頭容易出現(xiàn)白口及淬硬組織 （4）重結(jié)晶區(qū) 這個(gè)區(qū)域很狹窄，加熱溫度范圍為780820。鑄鐵中只有部分組織可以轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在焊后的冷卻過程中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。 （5）碳化物石墨化區(qū)及原始組織區(qū) 該區(qū)域溫度低于780，熔焊后，該區(qū)組織沒有明顯變化或不變。2.白口及淬硬組織的危害 （1）容易產(chǎn)生焊接裂紋。 （2）灰鑄鐵焊后難于進(jìn)行機(jī)械加工。第二章 鑄鐵的焊接3.焊接接頭容易出現(xiàn)裂紋 （1）冷裂紋 鑄鐵焊接時(shí)，冷裂紋可以發(fā)生在焊縫及熱影響區(qū)，并時(shí)常伴有較響的產(chǎn)生裂紋的脆斷聲音。 鑄鐵焊接時(shí)出現(xiàn)的裂紋可分為冷裂紋和熱裂紋兩類。 （2）熱裂紋 當(dāng)焊

7、縫為鑄鐵型時(shí)，焊縫對(duì)熱裂紋不敏感。但當(dāng)采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時(shí)，焊縫容易出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。 產(chǎn)生裂紋的原因主要有：鑄鐵強(qiáng)度低、鑄鐵的塑性極差、焊件受熱不均勻、焊接應(yīng)力大等。 為防止鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)產(chǎn)生裂紋，采取的措施主要有焊件焊前預(yù)熱，焊后緩冷；采用加熱減應(yīng)區(qū)法；調(diào)整焊縫化學(xué)成分；采用合理的焊補(bǔ)工藝；采用栽螺釘法等。4.變質(zhì)的鑄鐵件出現(xiàn)不容易熔合的現(xiàn)象第二章 鑄鐵的焊接1.氣焊技術(shù) 灰鑄鐵常用的焊接工藝方法主要有：電弧熱焊、電弧冷焊和氣焊等三種。 （1）焊前預(yù)熱 對(duì)于剛度較大的鑄鐵件，要減小焊接應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋。 （2）氣焊熔劑 （3）焊炬的選擇 焊炬宜選用功率較大的大、中號(hào)焊炬。對(duì)于鑄鐵件

8、壁厚20mm以下的，可以選擇2mm孔徑的焊嘴；鑄鐵件壁厚20mm以上的，可以選擇3mm孔徑的焊嘴。 （4）加熱減應(yīng)區(qū) 加熱減應(yīng)區(qū)法操作如下：焊前或氣焊過程中，用火焰加熱鑄鐵焊件的適當(dāng)部位，利用熱脹冷縮的規(guī)律，減小氣焊過程的收縮應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋。加熱減應(yīng)區(qū)法操作見圖2-2。第二章 鑄鐵的焊接 圖2-2 加熱減應(yīng)區(qū)法操作 （5）焊絲的選用鑄鐵件氣焊時(shí)，用RZC型焊絲焊接。常用的鑄鐵氣焊焊絲成分見表2-4。第二章 鑄鐵的焊接 （6）灰鑄鐵熱焊與冷焊方法的選擇 灰鑄鐵進(jìn)行熱焊，它只適用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、焊后要求使用性能較高的薄壁鑄件的補(bǔ)焊。 灰鑄鐵的冷焊適用于壁厚較均勻、結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小的中、小型鑄件。

9、（7）灰鑄鐵氣焊焊補(bǔ)的操作要點(diǎn) 1）宜采用中性焰或弱碳化焰氣焊灰鑄鐵。 2）氣焊過程中，如果發(fā)現(xiàn)熔池中有白亮的夾雜物時(shí)，應(yīng)立即將焊絲端頭沾上少量的熔劑，插入熔池中并攪動(dòng)熔池。 3）焊后應(yīng)繼續(xù)用氣體火焰加熱補(bǔ)焊區(qū)。第二章 鑄鐵的焊接 灰鑄鐵焊條電弧冷焊可分為灰鑄鐵同質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊和灰鑄鐵異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊兩種。 （1）灰鑄鐵同質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊 1）在焊接同質(zhì)焊縫時(shí)，一定要確保焊接接頭的緩慢冷卻速度。 還要控制焊縫的化學(xué)成分，進(jìn)一步提高焊縫石墨化元素含量。 2）焊條的選擇。同質(zhì)焊縫補(bǔ)焊用焊條主要有Z248、Z208等。 3）焊接操作 首先，在鑄鐵焊件缺陷處裂紋的兩端打止裂孔，同時(shí)，加工出形

10、狀合適的坡口，并清除待焊處的油、污、銹、垢。 選擇焊接參數(shù)。 用較大的焊接電流、長電弧連續(xù)焊接，焊條不作橫向擺動(dòng)。2.灰鑄鐵焊條電弧焊冷焊技術(shù)第二章 鑄鐵的焊接 補(bǔ)焊后的焊縫與母材齊平后，還應(yīng)該繼續(xù)焊接，使余高加大到68mm為止。 每焊完一小段后，應(yīng)立即進(jìn)行焊縫錘擊處理。 （2）灰鑄鐵異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊 1）異質(zhì)焊縫的分類。異質(zhì)焊縫可分為鋼基、銅基和鎳基三種。 2）灰鑄鐵異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊操作：采用短弧、斷續(xù)施焊。采用小電流焊接。為了減小熔合比，應(yīng)采用U形坡口。采用短弧和較快的焊接速度焊接。合理選擇灰鑄鐵焊接操作方向和順序。選擇錘擊焊方法。合理選擇焊條。第二章 鑄鐵的焊接 （1）半熱焊預(yù)熱

11、溫度及應(yīng)用 主要用于被補(bǔ)焊處剛度較小、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的鑄鐵焊件。3.灰鑄鐵焊條電弧焊半熱焊技術(shù) （2）焊接材料 焊條型號(hào)為EZC。 （3）預(yù)熱 預(yù)熱溫度的選擇主要依據(jù)鑄件的體積、壁厚、缺陷位置、結(jié) 構(gòu)復(fù)雜程度、補(bǔ)焊處拘束度及預(yù)熱設(shè)備來決定。 （4）補(bǔ)焊操作 根據(jù)灰鑄鐵焊件的壁厚盡量選擇大直徑的焊條，焊接電流可根據(jù)下列公式選擇： I=（4050）d式中 I焊接電流（A）； d焊條直徑（mm）。 （5）焊后處理 對(duì)于重要的鑄件焊后最好進(jìn)行消除應(yīng)力處理，然后隨爐冷卻。第二章 鑄鐵的焊接 焊前準(zhǔn)備、焊前預(yù)熱、補(bǔ)焊工藝及焊后處理等。4.灰鑄鐵焊條電弧焊熱焊技術(shù) （1）焊前準(zhǔn)備 清除待焊處的油、污、銹、垢，

12、鏟除缺陷直至露出金屬光澤，根據(jù)焊接工藝要求開坡口，坡口的外形要求是上邊稍大而底部稍小些，并且在坡口低部應(yīng)圓滑過渡。 （2）焊前預(yù)熱 灰鑄鐵熱焊焊前將焊件預(yù)熱至600700。 （3）補(bǔ)焊工藝 選擇較大直徑的焊條和大電流焊接，焊接電流的確定,可參照公式選擇：I=（4050）d，其中d為焊條直徑。 （4）焊后處理 焊后一定要采取保溫緩冷的措施對(duì)于較重要的焊件，最好進(jìn)行消除應(yīng)力處理?；诣T鐵的焊接技術(shù)是鑄鐵焊接的核心。牢記！ 灰鑄鐵可以用手工電渣焊焊接，但是，它只適用于大型鑄件上的大缺陷或巨大缺陷的補(bǔ)焊；灰鑄鐵也可以用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，其焊接工藝基本與焊條電弧焊冷焊相同。5.灰鑄鐵其他焊接技術(shù)第

13、二章 鑄鐵的焊接 球墨鑄鐵與灰鑄鐵焊接性有相同之處，也有不同之處。主要表現(xiàn)為： 1）球墨鑄鐵的白口化傾向及淬硬傾向比灰鑄鐵大。 氣焊有利于焊縫金屬的石墨球化過程，防止球墨鑄鐵型焊縫及半熔化區(qū)因出現(xiàn)白口鑄鐵與焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織而產(chǎn)生裂紋。此外，氣焊火焰預(yù)熱焊件比較方便，適于中小缺陷的補(bǔ)焊。 2）球墨鑄鐵焊接接頭力學(xué)性能較高。 3）球墨鑄鐵的焊接性比灰鑄鐵要好些。1.球墨鑄鐵的氣焊第二章 鑄鐵的焊接 常用的球墨鑄鐵焊絲有加輕稀土（鈰）鎂合金焊絲和加釔基重稀土焊絲兩種。 氣焊球墨鑄鐵焊絲的化學(xué)成分見表2-6。第二章 鑄鐵的焊接 當(dāng)采用焊條電弧焊時(shí)，由于冷卻速度很大，球墨鑄鐵焊縫白口傾向增大。

14、 球墨鑄鐵焊接時(shí)，要解決好兩個(gè)問題： （1）確定好預(yù)熱溫度 采用500700高溫預(yù)熱法焊接。 （2）選擇好球墨鑄鐵焊條 同質(zhì)焊縫和異質(zhì)（非球墨鑄鐵型）焊縫兩種。同質(zhì)焊縫焊條電弧焊用焊條的牌號(hào)為Z258。 異質(zhì)焊縫（非球墨鑄鐵型）焊條電弧焊用焊條主要有鎳鐵焊條（Z408）以及高釩焊條（Z116、Z117）。2.球墨鑄鐵的焊條電弧焊 目前球墨鑄鐵的焊條電弧焊有如下兩種形式： 1）同質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊： Z258焊條。 Z238焊條。 2）異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊： 鎳鐵焊條（EZNiFe-1）。 高釩焊條（EZV）。第二章 鑄鐵的焊接（3）焊件 見圖2-3。1.焊前準(zhǔn)備（1）焊機(jī) ZX5-400型弧焊

15、整流器，直流反 接，焊條接正極。（2）焊條 Z117，焊條直徑為3.2mm。（4）輔助工具和量具 圖2-3 灰鑄鐵底座1加熱減應(yīng)區(qū) 2裂紋訓(xùn)練1 灰鑄鐵底座裂紋的焊條電弧焊補(bǔ)焊2.焊件清理1）將灰鑄鐵底座裂紋處兩邊各30mm范圍內(nèi)的氧化皮、污、銹、垢等，用角磨砂輪和鋼絲刷打磨干凈。開坡口，見圖2-3，坡口的形狀要便于補(bǔ)焊及減小焊件母材的熔化量。第二章 鑄鐵的焊接2）將焊件按圖2-4固定。訓(xùn)練1 灰鑄鐵底座裂紋的焊條電弧焊補(bǔ)焊圖2-4 灰鑄鐵底座固定3.焊接操作（1）加熱減應(yīng)區(qū)（2）操作要領(lǐng) 1）采取短段焊縫斷續(xù)焊，降低補(bǔ)焊區(qū)的溫度，以減小焊接熱應(yīng)力和防止產(chǎn)生冷裂紋，灰鑄鐵底座裂紋焊條電弧冷焊焊

16、接順序見圖2-5。 2）進(jìn)行線狀裂紋缺陷補(bǔ)焊時(shí)，焊前必須在裂紋處開7080U形坡口。 3）在保證焊縫與母材熔合的前提下，盡量采用小電流焊接。 4）每焊完一小段后，立即用圓頭小錘快速錘擊焊縫。 5）灰鑄鐵焊接時(shí)，對(duì)于多層焊縫，其焊接順序是：先焊兩邊緣焊縫，然后再依次向中間焊接，以減小應(yīng)力。第二章 鑄鐵的焊接3.焊接操作圖2-5 灰鑄鐵底座裂紋焊條電弧冷焊焊接順序 （焊接順序?yàn)橄群窤面，再焊B面焊縫）4.焊縫的清理 焊完焊縫后，用敲渣錘和鋼絲刷清理焊接飛濺和焊渣。5.焊縫質(zhì)量檢查 （1）焊縫外形尺寸焊縫余高為03mm，焊縫余高差2mm，焊縫寬度比坡口每側(cè)增寬0.52.5mm,焊縫寬度差3mm。 （

17、2）焊縫表面缺陷咬邊深度0.5mm，焊縫兩側(cè)咬邊總長不得超過10mm。焊縫表面不得有裂紋、夾渣、氣孔和焊瘤等。第二章 鑄鐵的焊接1.焊前準(zhǔn)備（1）焊機(jī) ZX5-400弧焊整流器（2）焊條 EZNiFe-1（Z408）焊條，3.2mm（3）焊件 QT600-3球墨鑄鐵的氣缸體有一處裂紋，缸體壁厚 為20mm。（4）輔助工具和量具焊條保溫筒、角向打磨機(jī)、鋼絲刷、敲渣錘、焊縫萬能量規(guī)、溫度筆（65010）。訓(xùn)練2 球墨鑄鐵的補(bǔ)焊2.焊件清理（1）將球墨鑄鐵裂紋處兩邊各30mm范圍內(nèi)的氧化皮、污、銹、垢等，用角磨砂輪和鋼絲刷打磨干凈。第二章 鑄鐵的焊接（2）開U形坡口，坡口的形狀要便于補(bǔ)焊及減小焊件母

18、材的熔化量，其坡口尺寸見圖2-6。訓(xùn)練2 球墨鑄鐵的補(bǔ)焊圖2-6 球墨鑄鐵U形坡口尺寸第二章 鑄鐵的焊接3.焊接操作 （1）在裂紋坡口的兩側(cè)進(jìn)行EZNiFe-1（Z408）焊條堆焊，用跳焊法分散熱量，焊后立即錘擊焊縫。 （2）在已堆焊的裂紋兩邊的焊縫上，將裂紋封口，其焊接順序見圖2-7。每段焊縫的長度為10mm左右，焊后立即進(jìn)行焊縫錘擊。 （3）焊接參數(shù)為焊條直徑4mm，焊接電流130150A。圖2-7 球墨鑄鐵補(bǔ)焊順序4.焊縫清理用角磨砂輪將焊縫表面打磨，使堆焊焊縫表面與焊件表面齊平。5.焊縫質(zhì)量檢查焊縫表面缺陷咬邊深度0.5mm，焊縫兩側(cè)咬邊總長不得超過10mm。1.鑄鐵分為哪幾類？2.簡(jiǎn)述鑄鐵牌號(hào)的表示方法。3.鑄鐵焊條有哪幾種類別？4.鑄鐵焊條的牌號(hào)、型號(hào)如何表示？5.鑄鐵焊絲的牌