【变质铸铁焊接技术的应用①】z308铸铁焊条焊接技巧
关键词:改良铸铁电弧焊技术铸造模具
中国图书馆分类号:TG47文献识别码:A文号:1672-3791(2012)05(c)-0099-01。
所谓铸铁，就是碳含量大于2.11%，以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。铸铁熔点低，铸造性能优良，耐磨性、减振性和缺口敏感性好，但可焊性差。由于铸铁性能良好，生产工艺简单，成本低廉，在汽车制造领域得到了广泛的应用。
那么，什么是变质铸铁呢？变质铸铁是指经过反复加热和各种化学溶剂、油类的长期腐蚀，铸铁组织内部成分发生变化，铁含量减少，杂质增多，使铸铁的金相组织发生复杂变化，随着碳含量的增加，其焊接性大大降低。变质铸铁的焊接技术多年来一直是铸造行业亟待解决的难题，尤其是铸造模具工装长期在加热状态下使用，进一步加速了模具材料本身的变异，大大增加了模具维修的难度。如何解决上述问题，通过不断的研究和实践，取得了一些可行的、成功的经验。现阐述变质铸铁焊接技术的应用。
1变质铸铁的电弧焊工艺
铸造行业常用的铸铁主要由椴木制成，含有一定量的碳、硅、锰等元素，但碳对合金性能影响很大，所以通常认为铸铁是由金属铁和非金属碳组成的合金。我们知道铸铁中的碳通常以化合物或游离状态存在，因为铸铁模具经过长期加热和油浸后会发生质的变化。在高温作用下，空气中的氧渗透到铸铁中，导致铁、锰、硅等元素氧化生成氧化物，或高温分解渗碳体生成游离碳，形成变质铸铁。由于铸铁本身的焊接性能较差，所以变异铸铁的焊接性能更差，主要表现在焊接时飞溅大，成型不良，焊后咬肉、气孔、裂纹，易产生白点，增加切割难度。这些缺陷直接影响模具的质量，降低模具的使用寿命。为了解决这个问题，焊接材料的选择、焊件的焊前处理、焊接工艺的应用、工艺参数的检测、切削性能的对比，经过了上百次的反复讨论和实现。发现Z308纯镍芯铸铁焊条效果最好。例如，我们正在解决2401011-K5H后轮轴芯盒砂芯假壳的问题。需要加高和加宽50×30×35的体积。采用普通铸铁焊条焊接时，不加高加宽，因飞溅咬肉而下沉。后来焊前打磨清理后，通过增加打磨深度去除表面氧化变质层，对有油浸的焊接部位进行强火焰烘烤除油。热处理以保证铸铁的温度要求。焊接采用Z308纯镍芯铸铁焊条。在焊接过程中，为了防止因受热而产生裂纹和变形，采用了间歇焊接的方法，初始焊接时电流略高，以增加熔深。然后降低电流一层一层焊接，及时冷却，重复堆焊。同时，采用锤击法降低了应力。焊接后石金覆盖，慢慢冷却，加工后完全符合技术要求，变质。
2变质铸铁的铜焊接工艺
我们都知道铸铁和铜是两种很难结合的金属。铁在铜中的溶解度相当小，1094℃时溶解度为4.0%。700℃时溶解度为0.3%；室温下溶解度小于1.3× 10-50%。所以焊接时，铜中铁的含量超过其溶解度，铁以游离铁的形式存在，使铁和铜不能形成连续的固溶体，产生焊缝，严重时可导致断裂。所以铸铁的铜焊接技术，掌握异种金属的焊接技巧和两种材料膨胀系数的差异是焊接过程中的关键点，因为焊接温度太低，容易造成两种材料的分离和起皮现象。在焊接过程中，应严格掌握技术要领，及时调整焊接温度，防止冷却变形。我们在使用解放牌卡车柴油机气缸体的报废芯盒时，采用了铜氧乙炔焊接技术。这套模具已经报废，材料变质严重，内部结构松散。焊接前，对焊接部位进行净化和打磨。去除表面的氧化层和杂质，高温烘烤去油。为了防止焊接时变形，芯盒整体加热到400℃，然后焊接。焊接时严格控制焊层温度，调整焊把与焊件母体的角度，观察焊件颜色变化，及时送铜焊丝。当焊肉还在慢慢冷却时，用尖锤敲击表面，消除应力，挤压气孔，细化组织，促进。
3变质铸铁的渗透焊接技术
所谓铸铁熔透焊，是通过对铸铁基材的焊补部位进行打磨、加热，使其发生突变、脱碳、脱氧、除渣，达到可焊性的一种蚀刻焊补方法。
采用铸铁熔透焊接，由于其焊接表面经过热处理，其表面性能趋于稳定，使铸铁基体与焊接材料在稳定状态下融为一体，避免了裂纹和咬肉的发生。变质铸铁的渗透焊接技术是有效利用碳元素因长期受热或含油而形成渗碳体并以游离状态存在于基体中的特性。焊前容易脱落，使焊接表面状态稳定。在熔透焊接技术的整个过程中，加热温度始终控制在一个临界温度范围内，使焊接基体不熔化。所以不会出现渗碳体、毛壳等硬脆相。
在498发动机四缸机体冷芯盒的焊接和维修过程中，由于其体积较大，生产过程中使用了很多化学物质，尤其是促进型芯凝固的氨水，对冷芯盒母体铸铁的组织变异影响很大。如果采用普通的焊接工艺，经常会出现重复操作的情况。熔透焊接技术可以避免普通焊接技术的缺陷，提高工作效率和焊接质量。但是，焊后保温缓冷是保证焊接质量的重要环节。对于焊接区域来说，芯盒体相当于一个大冷铁，因为吸热性强。因此，焊接完成后，应对焊接区域进行适当保温，以减缓冷却速度，避免出现硬相结构。
渗透焊接技术工艺简单，操作方便。它以氧乙炔气体为热源，采用专用焊炬，加热的同时可输送焊补材料多元合金粉末。该技术适用范围广，焊接质量可靠。
变质铸铁焊接技术的应用越来越受到铸造行业的重视。随着铸造行业的快速发展，使用铸造模具的频率增加了。为了适应这种快节奏的发展速度，解决模具的维修质量是决定性因素，合理使用变质铸铁的焊接技术也是提高生产力发展水平的重要手段。
参考
[1]焊接手册。材料焊接[M]。中国机械工程学会焊接学会编辑。
[2]焊接手册(第4卷)。金属及其可焊性[M]。(美国焊接学会，机械工业出版社)。