铸铁冷焊的特殊技艺应用分析
摘要：介绍焊接铸铁常见的问题及解决的办法，总结出铸铁冷焊工艺的特殊技艺的实施步骤
关键词：铸铁；冷焊；应用；分析
铸铁工件的焊接当前仍是一道焊接难题，但如果掌握了铸铁的特殊性能，灵活采用一些特殊的操作技能，其难题即能迎刃而解。
1.铸铁冷焊的优点
铸铁焊接首先考虑的是冷焊工艺。在一般情况下，能够解决灰铸铁的冷焊工艺，其它铸铁均可参照焊接。冷焊工艺有其独特的优点：①焊件可以保证基本不变形，残余应力小；②施工便利，可操作性强；③坡口及焊缝便于加工；④可以保证一次补焊成功。
2.铸铁冷焊时常见的缺陷
2.1焊缝剥离，即焊接材料与铸件本体脱离
这种现象是热应力太大所至，也就是每次焊接时间长，焊条熔化量大，坡口也大，单位时间输入到单位体积的热量所形成的热应力达到材料的强度极限。另外跟踪锤击不当，如锤子不尖、冷态锤击，锤力过大也可使焊缝剥离。
解决的办法是开小坡口，每次焊接量要尽可能小，焊后立刻锤击焊道，锤子应是特别的尖锤，锤力要适中。
2.2焊接时焊接材料不与焊件熔合，或熔合不良，甚至如水珠滴在荷叶上瞬间滚落，无法进行正常焊接。
这种现象是直流电源的极性接错了，只要将焊机负接接在焊钳上，焊机正接接在焊件上，即正接性接法，就可解决这一问题。因为直流电弧的电子发射是由阴接向阳极发射的，故阴极要多耗能量，而阳极则获得其撞击能量，故阳极的温度高与阴极，阳极在熔点高的工件上，阴极在熔点低的焊条上，故此可得到良好的过渡。交流电源没有这种优点，外表成形比不直流电源的焊件外表，内部质量更次于直流电源。
人们习惯认为冷焊必须用小电流，热输入小则应力小，反之则大。但是，铸铁冷焊每次焊很短的长度即停。实际上，整个冷焊的过程是一个收尾的过程。起焊时，焊条和母材均是室温，等到有一定温度又停弧了，如果用偏小的电流，必然熔合不良，所以铸铁冷焊时，焊接电流在适当的基础上偏大5A为宜。
2.3焊缝表面裂纹严重
①补焊前未全面认真检查，残余裂纹未全部查出，在焊件热源作用下，经热胀冷缩暴露出来。
②焊接材料质量好，热应力太大，其应力转移在其它薄弱部位，导致产生裂纹。
解决方法是：焊前在裂纹区域100mm内进行着色检查，发现所有裂纹，在焊接时尽量控制热应力低于强度极限。
2.4焊缝长度大于100mm时易产生横向裂纹
这种现象是焊缝纵向热应力达到强度极限产生的，曾有过减速机壳体补焊后，其焊缝长度小于100mm无裂纹，而大于100mm均有横向裂纹，而且焊缝长度越大裂纹越多，证明纵向热应力与焊缝长度有密切的关系。
解决方法是：每间隔70mm钻一个ø8―10mm分段减应孔，将长焊缝分割成为若干个小焊段。其分段减应孔在焊完24h后再补此孔，故横向裂纹全部消失。此方法叫钻孔释放应力法。
3防止措施
3.1裂纹区域清理检查
在裂纹区域进行打磨清理，确定裂纹的范围走向，特别是查明裂纹的起点，终点，用着色液查找细微裂纹及其它缺陷，用酒精及丙酮清洗补焊区周围100mm以上的家属表面，露出金属光泽。
3.2在裂纹处钻止裂孔及分段减应孔
在裂纹的起点、终点处外延5―10mm，钻ø6―8mm的止裂孔，凡裂纹长度大于100mm，其中间钻分段减应孔，孔距取60―80mm.
3.3消除裂纹并磨出焊接坡口
尽量开出小的焊接坡口面，如有条件双面焊接时，则应开双X形坡口，坡口尺寸的选择因铸件的厚度而定。修制坡口尽量采用手工及机械方法，避免使用碳弧气刨及电焊条开槽法，以避免工件受热源及热冲击作用。缺陷全部挖净后，应再次进行着色检查，证明各种缺陷已除净，且坡口完全符合焊接要求，再开始焊接。
3.4焊条的选择
Z308为纯镍焊条，M777，Z408为镍铁焊条，M770,MG210,MG289均可供焊接时选用。焊条尽量选择小直径为宜，焊较大较厚工件时，要考虑热输入的因素，最大只能选择ø3.2mm。
3.5电源的选择
因铸铁焊条大多数可交直流两用，但在实际应用中则一般使用直流电源，且必须正极性接法，焊接电流主要依据焊条在熔池作用下是否能够达到良好的过渡至焊缝并形成美观的焊道为宜。施焊采用单道直线运条，焊条不作横向摆动。
3.6选择合格的工具
在施焊过程中必须具备下列工具：
尖型锤子2把，质量约150―200g，锤尖带有0.5mm的尖形，用锋钢锻制。
扁铲6把：用ø10mm或ø12mm的锋钢锻制，扁口宽为8mm的2把，扁口宽为5mm的2把，扁口宽为3mm的半圆尖铲2把，便于修复在焊接过程中产生的焊接缺陷。钢丝刷大小各1把，油刷1把，5―10倍放大镜1个，手电筒1个，焊条保温筒1个，锋钢手锯条2根。
3.7焊工
凡是从事过精密焊接工艺的焊工，焊前应做本工艺操作练习，用焊接试样证明能掌握本工艺。
3.8焊接热过程的确定
在实际施焊工程中，平均温度小于100℃，则热应力小于弹性极限，要控制平均温度小于100℃，则每次起焊时的焊件温度要赤手不感烫手为准。归纳为：冷焊铸铁控制的平均温度越低，焊接周期越长，热应力越小，焊接成功的几率越大。
3.9施焊顺序及焊道的轨迹
起焊要止裂孔及减应孔的始点开始，可以采取分段逆向焊接的方法来施焊，其每焊道长度为10―15mm好，且每个焊道构成“蟹形”轨迹。即：第1道为直线；第2道为由左起弧至第1道收尾处延长5mm收口；第3道为由右起弧覆盖第1道、第2道收尾处外延5mm收口。其 “蟹形”轨迹的作用是得到良好的过渡层与母材熔合线连接牢靠。
3.10趁热跟踪锤击焊道
当焊接电弧熄灭后立即锤击，其尖锤似雨点般快速锤击焊道，直至焊波消失为止，从而起到当焊缝结晶产生拉应力时，其外力帮助塑性延伸而降低热应力,并且提供致密性。
3.11止裂也及减应孔补焊
补孔焊接应在焊件全部完成之后12～24h之内进行，其补焊工艺应较焊接时的焊接量更少，趁热狂击的速度要更快，焊接周期应更长。
3.12焊后检查
为保证可靠的焊接质量，焊后一般进行如下的检验工作：
①表面宏观：焊接区域清理干净，用低倍放大镜仔细检查，只要不存在裂纹和超标范围的缺陷即可认为合格。
②用着色液检验：是否存在较大及较深的裂纹。
③做渗煤油试验：用棉布放在施焊处，将煤油滴在棉布上，另一面涂上白粉浆，如果另一面不渗出油则为合格。
上述工艺是笔者从事焊接工作近10年积累的一些经验，供焊接工作者在生产实践中应用，以起抛砖引玉的作用。
参考文献：
1.王绍林《焊工工艺学》
2.周振丰《铸铁焊接冶金与工艺》
3.机械工业职业技能鉴定中心编《高级电焊工技术》
