汽車發動機缸體的焊補技術

韋占江 李長喜 陳軍偉 岳愛民 胡 榮

（1.中原油田采油五廠，河南 濮陽 457000；2.中原油田天然氣產銷廠，河南 濮陽 457000；3.中原油田工程建設總公司，河南濮陽 457000）

汽車發動機缸體是保證汽車正常行駛的關鍵部件， 而缸體鑄造材料多為鑄鐵件。 雖然材料本身具有優良的耐磨性、減震性，但力學性能卻較低。 因此，由于鑄造工藝與材料本身雜質等不同原因，致使鑄鐵件往往存在不同程度的缺陷。 在生產中就會由于各種原因，使鑄鐵材料損壞，這就需要我們采取一定的措施對損壞部位進行焊補。

1 灰鑄鐵性能

灰鑄鐵中，碳大部分是以片狀石墨的形式存在，因其斷口為灰色而得名。 灰鑄鐵具有優良的鑄造性、耐磨性、減震性及優良的切削加工和較小的缺口敏感等特點。 但同時也存在著石墨強度低，石墨片粗大，其力學性能差等缺點。 所以焊接時，控制鑄鐵型焊縫中石墨的數量和形態可以改善接頭的性能。

2 灰鑄鐵的焊接方法

灰鑄鐵焊接，產生裂紋是由于鑄鐵強度低、塑性差，并在焊接應力作用下引起的。 因此，防止焊接裂紋主要是從減小或消除焊接應力著手。 在實踐中根據裂紋形式不同一般可采用冷焊法、熱焊法、加熱減應區和不預熱焊法等幾種不同的焊接方法。 在焊接過程中發動機缸體由于它本身的局限性如體積較大、預熱有困難、而且剛度大而缺陷又較小并往往產生于鑄件的邊角處，焊后又要求工件不變形和不破壞表面形狀等一些特點。 而鑄鐵的冷焊法具有焊前不需要預熱、焊后變形小、成本低、生產率高、焊工勞動條件好等特點，因此，在生產單位中常常采用此方法來焊補發動機的缸體。 但是如果在操作中，焊條選用不當或是沒有采取一定的工藝措施。 則在焊接過程中會產生一系列缺陷。 這些缺陷中最嚴重的是白口和裂紋。

（1）白口：在焊補鑄鐵時，往往會在焊縫和母材交界的融合線處生成一層白口鑄鐵。 由于白口鑄鐵性硬而脆，很難進行機械加工。 所以，對于焊后需要進行機械加工的焊接頭將帶來很大的困難。

產生的原因：一方面是由于焊縫的冷卻速度過快，特別是在融合線附近的焊接金屬冷卻最快。 另一方面是焊條選擇不當，即焊條中的石墨化元素含量不當。

（2）裂紋：產生的裂紋有兩種：熱應力裂紋和熱裂紋。 其中尤以熱應力裂紋更為常見。

產生的原因：灰素鐵的塑性接近于零，抗拉強度又低。 焊接時如果焊縫強度高于母線，則冷卻時母線往往牽制不住焊縫收縮，使結合處的母材被撕裂。 此外，當結合處產生白口組織時，因白口組織又硬又脆，它的冷卻收縮率又比基本金屬鑄鐵大得多，促使焊縫開裂。

鑒于上述原因，制定出防止措置：選用塑性較好的焊接材料。 既非鑄鐵組織的鎳基焊條或不銹鋼焊條等。 在生產中大量使用的焊條是（EZNiFe—1），該焊條是在純鎳芯藥皮中加入強還原性石墨。 其特點是焊縫溶解碳面不形成淬硬組織。 焊接金屬較軟，抗裂性較好，焊接后切削加工性較好。

灰鑄鐵電弧焊接電流的選用值

3 焊前準備

（1）選用ZX—400 型弧焊整流器。 采用正接法。

（2）清理缺陷：對砂眼、縮孔等缺陷應徹底清理。 對裂紋應設法查清走向、分支及其端點，不能遺漏。 在裂紋端點前方約0～6mm 處鉆止裂孔， 以防止裂紋端點在開坡口時繼續擴大，止裂孔孔徑Φ4～Φ6mm，

（3）可選用坡口或不開坡口，如選用坡口時可用扁鏟、砂輪機等工具加工成破口形式，坡口面盡可能平整圓滑。 焊前坡口及其附近表面的油污、銹等應清理干凈。

（4）采用鋼芯或鑄鐵以外的焊條時，應盡量使用小直徑的焊條和較小的焊接電流，以減少內應力和熱影響區的寬度。

4 操作要領

（1）采取短段斷續焊，每次焊15mm 左右，立即用小錘錘擊焊縫。 待焊縫冷卻到50—60 攝氏度時再焊下一段，這樣可防止焊接區局部過熱，保持該區處于較低溫度，以減小整體溫度差別，從而減少焊接應力的目的。

（2）強迫冷卻焊縫：可以用水或沾水棉紗，在每一段焊道焊后立即冷卻焊道，把輸入的熱量引出來。

（3）減少熱輸入：采用小直徑焊條，小焊接電流焊接。 一般采用Φ2.5mm 的焊條時焊接電流在60～90A，Φ3.2mm 的焊條時所用的電流為80～120A。 當采用分段退焊法時，應采用短弧快速焊以縮短高溫停留時間，運條時不擺動，必要時可挑弧焊法盡量減少熔深，以減少熔入焊縫的碳和硫、磷雜質。

（4）選擇合理的焊接方向及順序：裂紋的補焊應掌握由鋼度大的部位向剛度小的部位焊接的原則。 這樣有助于防止裂紋的產生和延伸。

5 結論

（1）在生產中，采用電弧冷焊工藝進行了大量的汽柴油發動機的修復，均得到滿意的效果，節約了生產的成本。

（2）在冷焊過程中，嚴禁采用大電流，否則會使熔深增大融合區白口加厚，給加工帶來困難，還可能造成焊縫剝離或產生熱裂紋。

[1]吳林.《焊接手冊》.機械工業出版社.2001 年8 月

[2]陳祝年.《焊接工程師手冊》.機械工業出版社.2001 年8月