鑄鋼件焊接及缺陷修復

白冬冬 楊宇恩

中車齊齊哈爾車輛有限公司

鑄鋼件焊接及缺陷修復

白冬冬 楊宇恩

中車齊齊哈爾車輛有限公司

隨著鑄造的發展，復雜件、薄壁件越來越多，鑄型的強度也得到了很大提高，但是鑄鋼件由于工藝等的原因導致其工作性能存在很多的缺陷，為更好的提高鑄鋼件的工作性能需要對鑄鋼件的缺陷進行修復補焊，因此進一步加強對其的研究非常有必要。基于此本文分析了鑄鋼件焊接及缺陷修復。

鑄鋼件；焊接；缺陷修復

1 、鑄鋼件焊接

1.1 焊前預熱

預熱主要是減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出，減少焊縫及熱影響區的淬硬程度，降低焊接應力和焊接結構的拘束度，提高焊接接頭的抗裂性。裝配定位焊時使用氧乙炔火焰加熱，而焊接時必須采用電加熱器加熱，注重預熱效果，盡量采用陶質或防火巖棉的加熱片。

預熱溫度應在100-200℃的區間，預熱在坡日兩側200mm范圍內，加熱應緩慢進行，速度60-100℃/h，即鑄鋼件最低預熱時間不得小于1小時。測量溫度應距焊縫中心75mm處，有條件的情況下盡量測量預熱的背面，電加熱器必須派專人接線、使用、維修、保養，注意使用過程中的安全，預防觸電和燙傷。

1.2 焊接過程

在生產中，為確保焊接有可追溯性，應詳細記錄焊前預熱溫度、層間溫度、焊后熱處理溫度等。焊接時層間溫度、熱影響區不得小于預熱溫度，最高不得大于2500C。當溫度大于200℃時，加熱片應立即停止加熱。考慮到焊縫長短的情況，當焊縫大于lm時，盡量安排多名焊工焊接，每lm焊縫中必須安排一名焊工焊接。應一次焊接完成，盡量避免隔夜二次預熱。焊接需從中間向四周焊接，先焊對接縫，后焊角焊縫的順序進行，當有自由端對接焊縫時，應先焊自由端焊縫，角焊縫先焊立角焊，后焊平角焊。當焊縫較短時，尤其要注意，因為生產人員經常重視生產而忽視質量，由于焊縫較短，焊完一道后，溫度還較高，這就需要檢驗人員實時監督，以防溫度過高，又繼續焊接。多層焊時每層焊道的焊接方向要一致，各層的焊接方向可以相反，焊道的接頭應互相錯開，錯開距離不小于30mm。除打底層厚度4-6mn外，其余每層厚度控制在3-4mm。建議焊縫寬度，平焊縫延16mm，其它位置延25mm。

1.6 焊后熱處理

焊接完畢，應立即將溫度加到200-250℃，進行低溫回火處理，回火完畢后，用防火巖棉覆蓋，使其緩冷，保溫時間按板厚確定但不少于2小時。

2 、鑄鋼件的修復焊接

2.1 鑄鋼件修復區域開坡口

在鑄鋼件的補焊過程中較常出現的問題主要有：(1)在鑄鋼件焊接時由于溫度的突然變化導致鑄鋼件內產生較為嚴重的焊接應力，隨著焊接應力的積聚會使得鑄鋼件產生較為嚴重的裂紋及鑄件形變；(2)鑄鋼件修復補焊的部位與鑄件本身的性能有較大的差距，無法形成良好的使用性能；(3)融敷金屬與母材融合性不高。為提高鑄鋼件修復補焊的效果需要做好對于鑄鋼件性能的試驗，從而掌握正確的補焊操作方法：(1)做好鑄鋼件缺陷部位的清理工作，在鑄鋼件修復補焊之前首先需要對缺陷部位表面的氧化皮、雜質、夾渣等影響補焊的因素去除，從而使得融敷金屬能夠與母材更好的進行結合，確保鑄鋼件修復的質量。(2)為提高焊接質量需要在鑄鋼件修復部位開坡口，從而提高鑄鋼件焊接的強度，其中，在鑄鋼件表面開坡口的過程中需要根據鑄鋼件表面缺陷的特性和鑄鋼件的特點來進行確定，其中所開的坡口應當使得鑄鋼件的補焊部分向外擴張，形成口大里小的形狀，在開好坡口后需要對所開坡口的表面進行清潔和整理，去除表面的雜質，其中坡口的深度需要達到可以漏出完好的金屬，為確保鑄鋼件補焊熔敷金屬與母材形成良好的熔接性并防止裂紋的產生，在坡口的底部及轉角都應盡量保持光滑，并去除尖角，同時為了更好地避免開坡口或焊接的過程中裂紋的進一步擴展，在鑄鋼件缺陷區域開坡口之前應當在裂紋的末端或是距離裂紋末端約5mm～10mm處進行鉆孔，鉆頭選用5mm～10mm的鉆頭，并將鉆孔的深度控制在10mm以內。

2.2 鑄鋼件修復補焊要點

在鑄鋼件補焊時根據材料特性選擇合適的焊接電流，在鑄鋼件修復補焊時應當盡可能的使補焊的部位朝上，從而方便焊接操作。對于一些鑄鋼件表面缺陷區域較大的焊件，需要在修復焊接時采用平面堆焊法，對于高碳鋼和合金碳鋼等在焊接時無需預熱的鑄鋼件，需要在焊接時每焊完一段或是一層后對其進行敲擊，避免熱應力積聚而導致新裂縫的產生。

2.3 鑄鋼件裂紋修復

2.3.1 選擇熱裂敏感小的鑄造合金，嚴格控制有害元素S的含量

不同鑄造合金，對熱裂的敏感性也不同。凡是凝固過程中收縮系數較小，凝固時形成的固相的強度較高的合金，其熱裂敏感性較小。因此凡有利于提高固相線附近結殼高溫強度和降低結殼收縮率的因素都有利于減緩熱裂的產生。

2.3.2 嚴格控制型砂強度及含水量。以水玻璃脂自硬砂鑄造為例，型砂強度一般在在3.5-3.8范圍內。強度過高，導致型殼退讓性降低，使收縮受阻加大了熱裂傾向，鑄件更易形成裂紋；強度太低，型砂在澆注是易脫落、粉化，造成砂眼氣孔，進而導致鑄件在凝固過程中因受力不均造成熱裂。另造型時可在泥芯中添加草繩，以增加其退讓性。

2.3.3 設置防裂工藝肋。如果用戶允許鑄件結構改進，可以在易產生熱裂的部位設置防裂工藝肋。防裂工藝肋不僅可以提高鑄件熱裂部位的強度，更主要是可起散熱片作用，改善散熱條件，也可使澆注金屬合理分流，從而減緩“熱點”集中程度，緩解熱裂的產生。因此防裂工藝肋不宜厚，一般為相應部位壁厚的1/3左右，但為保證澆足，厚度應大于2mm。

總之，為提高鑄鋼件的使用性能需要對鑄鋼件缺陷進行一定的修復，從而使得鑄鋼件缺陷區域附近能夠得到與鑄鋼件相近或是相似的組織與使用性能，進一步加強研究非常有必要。

[1]臧鹽龍.鑄鋼件與無縫鋼管焊接技術[J].鐵道建筑技術，2012，09：5-8+12.

[2]魏成權，王恒，張衛東.鑄鋼件安裝焊接工藝與焊縫缺陷分析[J].焊接，2010，06：47-49+71.

[3]黃明忠.大型鑄鋼件的焊接[J].現代機械，2004，06：78-79.