鑄鐵件的電弧冷焊法具有設備簡單、焊前工件不用加溫、焊後工件變形較小、運用靈活、適應性強等優點,尤其適用於大型複雜機件的焊修。但電弧冷焊時冷卻速度快,工件受熱不均,極易形成白口和裂紋。因此,應正確選擇焊條,採用合理的焊修工藝,以消除電弧冷焊法的缺點和不足。
1.焊條選用
電弧冷焊一般採用非鑄鐵焊條,所得到的焊縫組織(不包括熔合區及近縫區),塑性好,硬度不太高,通過錘擊焊縫可以降低焊接應力,避免產生裂紋。
冷焊焊條按焊後加工性能可分為兩類:一類用於焊後無須加工的焊條,如銅鐵焊條、高釩鑄鐵焊條和氧化型鋼芯鑄鐵焊條以及普通低碳鋼焊條;另一類為焊後可加工焊縫的焊條,即鎳基焊條。另外,為了得到溶深和熱影響區都小的焊縫,防止產生白口,應採用小直徑焊條,一般以2~4mm為宜。
2.電弧冷焊工藝
(1)焊前準備。清理焊修部位四周的油汙、氧化物等雜質,可減少氣孔,有利於熔敷金屬與基體金屬的結合。
(2)在裂紋兩端鑽止裂孔。止裂孔大小視工件厚度而定;若焊件厚度6~12mm,孔徑為6~8mm;若焊件厚度12~15mm,孔徑為8~12mm;若焊件厚度在25mm以上,可以不鑽孔。
(3)為使熔敷金屬與基體金屬溶合良好,應沿裂紋開底部為圓弧形的坡口,坡口表面要光潔。若焊件厚度15mm以下,可開U形坡口;若焊件厚度超過15mm,應開X形坡口,如圖1所示,一側的坡口應開得淺一些,以用一道焊縫能溶滿為宜。坡口寬度宜窄不宜寬,寬焊道收縮力大,容易造成裂紋。
(4)施焊操作。焊接的要點是「小電流、熔深淺、短段、斷續分層焊,錘擊焊縫除應力,退火焊道前段軟」。
圖1 焊件厚度與坡口
①焊接電流的選擇。焊接時應選用合適的小電流:電流過小起弧困難,電弧也不穩定,不易焊透。電流過大,溶深增加,母材中的碳返入焊道中,使焊道含碳量增加,焊縫硬度提高,容易產生裂紋。因此,在能夠順利焊接時,電流越小越好。焊接電流選擇可參考附表。
②焊條直徑的選擇。主要根據鑄鐵焊件的厚度而定。若厚度小於10mm,可選用直徑2.5mm或3.2mm的焊條;若厚度大於10mm,可選用3.2mm或4mm的焊條,底層最好採用小直徑焊條焊接。
③電源與極性的選擇。鑄鐵焊接用直流電源為宜。因直流電源具有起弧容易、電弧燃燒穩定、飛濺少、正極電弧溫度高於負極等特點。為減少母材金屬過渡到焊縫中、減少金屬過熱和溶深、提高焊接質量,焊接鑄鐵工件應採用反接,即焊條接正極,工件接負極。
④焊接方法,儘量在水平位置施焊,防止溶液流失。為減少應力,防止裂紋,冷焊時儘量避免施焊部位過熱,以縮小與基體金屬的溫差。為此採用「短段、斷續、分層焊」。每道焊縫長度要短,一般壁厚為5~10mm的薄壁工件,每道焊縫長15mm。不應連續施焊,而是分散在多處起焊,如圖2所示。焊接時要等每層焊縫冷卻後,要採用分層焊,如圖3所示。一方面可以採用較細焊條,減小電流;另一方面後焊的一層對先焊的一層有退火軟化的作用。
每次焊接後,應立即用帶圓角的尖頭小錘錘擊焊縫金屬,使焊道組織細密,消除部分焊接應力,減少氣孔、裂紋的產生。
鑄鐵和鋼件焊接時,由於熔敷金屬與鑄鐵結合力小,所以電弧應偏向鑄鐵一側,以提高焊接金屬與鑄鐵的結合力。
圖3 分層焊
3.焊後處理
對有密封要求的鑄件,焊後應進行水壓試驗,試驗發現焊修處漏水時,可用小尖衝子將漏水處輾補封閉,若此法無效,應將該處鏟去重新焊補。
(作者地址:遼寧省遼陽市遼中縣化工總廠 110200)