電弧冷焊在球墨鑄鐵管道生產(chǎn)中的應用

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1、電弧冷焊在球墨鑄鐵管道生產(chǎn)中的應用　　摘要：通過對球墨鑄鐵焊接性的分析，確定采用異質材料的電弧冷焊工藝方法，成功地對離心式雙法蘭鑄鐵管道進行了焊接，使焊接 法蘭式鑄管的批量生產(chǎn)成為可能。 關鍵詞：球墨鑄鐵；異質焊縫；電弧冷焊 中圖分類號：TG457．6文獻標識碼：B 　　鑄鐵是機械制造業(yè)中使用最多的鑄造材料，與鋼相比，雖 　　其力學性能較低，但卻有優(yōu)良的耐磨性、減震性、鑄造性和可 　　切削性，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。但是鑄鐵的碳含量 　　很高，焊接性較差，使得鑄鐵在焊接結構中的應用受到很大的

2、　　限制。隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，離t7式鑄鐵管道在工業(yè)生產(chǎn)中的 　　應用越來越廣泛，為了改變以往子母口對接承受壓力低的缺 　　陷，現(xiàn)在普遍采用承受壓力高的雙法蘭鑄鐵管道，而這種結構 　　在鑄造生產(chǎn)線上生產(chǎn)，工藝復雜，而且質量難以保證，所以采 　　用焊接結構就成為解決這一大難題的出路，本廠長期從事鑄鐵 　　管道的焊接．下面就雙法蘭鑄鐵管道的焊接工藝與過程進行分 析介紹，其結構示意圖如圖l所示。 z 。么 才 圈1離心式雙法蘭鑄鐵管道結構示意圈 2 1球墨鑄鐵焊接性分析 　　鑄鐵管道及法蘭均為球墨鑄鐵，液

3、態(tài)鑄鐵在澆注前加入 　　適量球化劑處理．使碳主要以球墨的形態(tài)存在于鑄鐵中。球 　　狀石墨對基體的割裂作用比團絮狀小，在相同基體的情況 　　下，其力學性能(包括抗拉強度、塑性和韌性)是所有鑄鐵 中最高的。 　　球墨鑄鐵的焊接性與常用灰鑄鐵的基本相同，焊接接頭容 　　收稿日期：XX—11-27：修回日期：XX—06—15 　　易產(chǎn)生白口、淬硬組織及焊接裂紋。但由于其化學成分和力學 　　性能不同，因而又有其自身的特點：①球化劑的存在大大增加 　　了鐵液的過冷傾向，使焊縫和熔合區(qū)更容易形成白口和淬硬組 　　

4、織；②球墨鑄鐵有較高的強度和一定的伸長率，為了保證球墨 　　鑄鐵構件可靠的工作性，一般要求焊接接頭的力學性能與母材 　　基本匹配。這就對球墨鑄鐵焊接提出了更高的要求。 　　采用鑄鐵型焊接材料，焊后所獲得的焊縫金屬的化學成 　　分、組織、性能及顏色與母材接近，這類焊縫稱鑄鐵型焊縫， 　　也稱同質焊縫。受勞動環(huán)境及工藝條件的影響，雙法蘭鑄鐵管 　　道主要采用異質(非鑄鐵型)焊縫的電弧冷焊，也就是焊前不 　　對被焊鑄鐵件預熱的電弧焊，這就使焊接難度大大增加，對焊 接過程控制的要求也非常嚴格。 2焊接材料殛

5、設備的選擇 　　異質焊縫可分為鋼基、銅基和鎳基三類。鎳是奧氏體形成 　　元素。能和鐵以任何比例互溶，不和碳形成碳化物，還是較強 　　的石墨化元素，經(jīng)試驗表明，焊縫鎳含量越高，白口寬度越 　　窄。鎳基鑄鐵焊條的最大特點是焊縫硬度較低．半熔化區(qū)白口 　　層薄，且呈斷續(xù)分布，故應用較廣泛。常用的鎳基焊條是 　　Z408，它是鎳鐵合金焊芯、石墨型藥皮的鑄鐵焊條，適合焊 　　接高強度球墨鑄鐵。我國是貧鎳國，純鎳焊條價格昂貴，而 　　Z408焊條中鎳僅占1／2，因而該焊條是鎳基焊條中較為便宜的， 　　這也是選用

6、此焊條的重要原因。由于鐵的固溶強化作用，該焊 　　條熔敷金屬的力學性能較高，抗拉強度可達390～540MPa，伸 　　長率一般大于10％。但屈服強度較高，一般為340MPa，故焊 　　接面積不宜過大，否則，會在焊縫金屬與母材交界處產(chǎn)生剝離 性裂紋。因此，選用鎳基異質焊縫較合適。 　　焊機的選用：Z408焊條適合交、直流兩用焊機，可選擇 較常見的BX一300型交流弧焊機。 　　80·焊工之友·焊接技術第36卷第4期XX年8月 3異質焊縫的電弧冷焊工藝分析 　　球墨鑄鐵的異質電弧冷焊除應正確選擇焊接材料

7、外．還要 特別重視焊接工藝才能獲得滿意的焊接質量。 3．1選擇合適的焊接電流 　　焊接電流過小時．電弧燃燒不穩(wěn)定．焊縫與母材熔合不 　　好。球墨鑄鐵中含許多雜質，焊接電流越大，與母材接觸的異 　　質焊縫熔入母材量越多，雜質也隨之上升。對鎳基焊縫來說， 　　其中Si，S，P雜質含量增大，會明顯增大產(chǎn)生熱裂紋的敏感 　　性；鑄鐵中的Fe在大電流下大量融入焊縫，F(xiàn)e量提高，則Ni量 　　相對下降。會增大半熔化區(qū)白13寬度。所以，這就必須嚴格控 　　制母材對焊縫的稀釋作用。同時，隨著焊接電流的增大，焊接 　

8、　熱輸入增大，使焊接接頭拉伸應力增大，產(chǎn)生裂紋的敏感性增 　　大。母材處于半熔化區(qū)溫度范圍的寬度增大，在電弧冷焊快速 冷卻條件下．半熔化區(qū)白口寬度加寬。 　　因此．異質焊縫電弧冷焊時宜選用小直徑焊條，選用較小 　　焊接電流．特別是焊接與母材接觸的第1．2層焊縫時更應注 意。焊接電流參考值見表1。 裹lZ4惦焊條電弧冷焊焊接電流參考值 焊條直徑／roan3．24050 　　焊接電流『A90-110l2O一150l60一l9o 3．2采用較大焊速及短弧焊接 　　焊速過快，