谈铸铁的 CO2气保焊焊补

谈铸铁的 CO2气保焊焊补

高国星、王善更、李万君、谢元立、王仁武

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省长春市 130062

内容摘要：本文所研究的是以最常用的灰铸铁HT12-28为例，从焊前准备、焊接过程、焊后清理等方面论述了如何以CO₂气保焊对裂纹进行修补。

关键词：CO₂气保焊；灰铸铁；补焊；C

引言： 随着焊接技术的不断发展，它在生产中的应用日趋广泛，到目前为止已经成为一种重要的加工手段。在铁路行业中，一些关键部位都是用铸铁制造的，但是在实际使用中由于碰撞等原因经常会给铸铁件造成裂纹，而铸铁件一般成本较高，因此对铸铁裂纹进行补焊就显得十分必要了。

正文、结论：

1绪论：铸铁焊补，一般都采用电焊气焊老工艺，而很少采用CO2半自动焊，CO₂半自动焊的优点是质量好，效率高。本文所研究的是如何利用高效率的CO₂半自动焊对铸铁的裂纹进行补焊。

1.1裂纹的概念：裂
纹是焊接结构最危险的一种缺陷，不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。在焊接生产中出现的裂纹形式是多种多样的，有的裂纹出现在焊缝表面，肉眼就能观察到，有的隐藏在焊缝内部，不通过探伤检查就不能发现。有的产生在焊缝中；有的则产生在热影响区中。不论是在焊缝或热影响区上的裂纹，平行于焊缝的称为纵向裂纹，垂直于焊缝的称为横向裂纹，而产生在收尾处弧坑的裂纹称火口裂纹或弧坑裂纹（如下图所示）。根据裂纹产生的情况，我们把焊接裂纹归纳为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂，焊接裂纹是一种不允许存在的危险焊接缺陷。

1.2灰铸铁补焊难点

下面以变速齿轮箱所使用的灰铸铁HT12-28为例，研究一下铸铁的焊补工艺。

变速齿轮箱所用灰铸铁的化学成分见下表：

表1 灰铸铁化学成分

从可焊性来看，当C当量＞0.45%时，可焊性差，从表中可知这种灰铸铁焊补更困难，易产生热裂纹和热应力裂纹。如果工艺采用不当，焊接处将要产生白口化，加工硬度高，产生白点、硬块，给加工带来困难。针对其关键采取必要措施。

2.焊前准备

2.1、将工件上的油渍、灰尘、沙粒、锈斑等物清除干净。

2.2、对出现裂纹处进行探伤，可以渗透探伤或采用磁粉探伤（干法和湿法均可），在不具备探伤设备的特殊情况时可以采取如下方法：在裂纹处撒上一层薄薄的滑石粉，用手锤轻轻地震动工件，这时就可以显现出裂纹的大小、长短和走向，然后标上标记。

2.3、在裂纹两端用φ4的钻头钻裂纹终止孔。主要是防止焊补过程中，由于局部加热造成热胀引起裂纹的再延伸。

2.4、剖口制备、这种剖口比较大，它可以增加熔化金属、减少母体金属。如母体金属过多的熔入焊缝中去，会造成非铁组织的焊缝中碳、磷、硫等成分的增高，产生热裂纹，所以焊缝中的母体熔合比越小越好。

在剖口制备中，尽量不采用风铲手铲或其他振动工具开剖口，防止裂纹扩展或产生新的裂纹痕迹出现，最好利用各种形状砂轮来开剖口，即方便控制大小尺度，又可以在剖口中不出现尖角、棱角的部位，还避免了震动再生裂纹。

裂纹分两种，裂透裂纹和不裂透裂纹；剖口分为裂透剖口和未裂透剖口，但在剖口制备中，一定要把裂纹彻底清除干净，否则会留下隐藏裂纹的隐患。

2.5、剖口制备完毕：要在剖口处50mm处把铁锈、铁沫、砂粒等污物清理干净，见到金属光泽。同时用中性焰把剖口烘烤一次，把油渍水分、灰尘等烧掉吹净。

2.6、把工件放入适当的位置和气流稳定的地方，防过堂风偏吹以避免人为的焊补缺陷。室内温度不可低于15℃。

3.焊接过程

3.1、焊接规范选定：正确合理的焊接规范选择不仅保证焊补质量，减少返修率，而且提高工作效率。CO₂气体保护焊焊补还可以改变焊缝的化学成分，增加石墨化元素的含量，对减少白口或脆硬组织都有好处。

①焊丝直径1.2毫米。②焊丝材料H08MrSiA。③CO₂气体流量15升/分。④焊接电流120A-150A。冷焊时电流的大小选择很重要，必须严格控制，电流大了会增加熔深和熔合区白口层的厚度，不仅加工难、还会造成焊缝剥离和焊缝产生热裂纹。⑤电弧电压18V-20V，选择时必须要与焊接电流匹配、过高过低对焊缝成形、飞溅、气孔和焊缝稳定性都有不利的影响。⑥焊丝伸出长度一般为12mm左右。⑦焊接极性：采用正接法，即工件接正极，焊丝接负极，这样可以提高焊缝的熔敷率及降低工件的受热。

3.2、施焊方法

①焊接次序：根据裂纹的实际情况：裂纹的走向和裂纹的长短及裂痕的深浅。在施焊中保证焊缝对大自由伸缩度，尽量减少热应力裂纹的产生，先选择焊接次序。②焊接措施：采用逆向、分段、跳焊、短焊缝法。为了减少应力，防止裂纹，冷焊时必须防止焊补区局部过热，使工件保持较低的温度，减少与工件整体的温差，即采取逆向短段跳焊法。每段焊缝的长度是50-70mm，每道焊缝冷却到60℃左右，不太烫手时，再焊下一道。

掌握多层焊的要领，前段和后段焊要互相压四分之一，由于前焊段对后焊段的预热，而后焊段对前焊段有缓冷和退火的作用，故能降低熔合区的硬度，改善加工性和防止裂纹都有好处。

③操作技艺：尽可能用较快的焊接速度施焊，并且不做横向摆动，或是做很小的横向摆动，以减少焊缝金属在红热状态下的停顿时间。焊缝金属在红热状态时有一个塑性很低的温度区间，如果在这个温度区间停留的时间长，则容易出现热裂纹。焊接时要注意剖口两边厚度不同，应将焊缝指向厚的一边。收弧时应该填满弧坑，避免弧坑裂纹。

3.3、锤击法：锤击法是减少焊接应力的好办法，这种方法能使晶粒细化，增进焊缝韧性。0.5-0.8公斤的一锤，锤端是圆头，轻轻锤击所焊的焊缝，使焊缝出现密布的麻点，到焊缝冷却为止。如下图2所示

3.4、设置端头焊接引弧板：端头焊接引板，也就是说剖口端处加设一个同剖口大小同样的一小块假剖口引板，在引板上引弧或收弧。加引板可减少焊接应力，防止焊缝剥离，提高焊接质量，工件焊完后，把焊接引板部分割掉磨平。

4 .焊后处理：焊完后要进行认真的检查，先将补焊表面的渣沫、杂物、飞溅焊豆清除干净，再用钢丝刷把焊缝刷至干净，露出金属光泽。

4.1、宏观检查：用眼睛或5倍的放大镜，在补焊区和热影响区进行仔细认真的检查，是否有裂纹或毛细裂纹等焊补缺陷的存在。

4.2、锤声检查：在焊补处用小手锤敲击母体工件，从声音中辨别是否有裂纹。

4.3、探伤：在焊补表面可用磁粉探伤，来探伤补焊裂纹。

结论：按照以往的经验，对于产生裂纹的铸铁件我们一般都会放弃修补，而重新购买新的铸铁件。现在我们利用CO₂自动焊对铸铁零部件进行焊补，并通过探伤等手段进行检测，可以保证焊补的质量，进而为我们节省大部分的资金，同时也为我们的焊接事业积累了一定的经验。