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有關(guān)球墨鑄鐵焊接的介紹
點(diǎn)擊數:13223     發(fā)表日期:2015/3/21

球墨鑄鐵是上世紀五十年代發(fā)展起來(lái)的一種金屬結構材料。下面介紹一下有關(guān)球墨鑄鐵焊接的知識。

和普通鑄鐵一樣,球墨鑄鐵的焊接是很困難的。從上世紀中期開(kāi)始,焊接技術(shù)雖然有所進(jìn)展,但球墨鑄鐵的焊接仍然沒(méi)有得到很好的解決。球墨鑄鐵的焊接之所以因難,是因為熔敷金屬急速冷卻,焊縫會(huì )析出碳化物、馬氏體等,焊接區冷卻時(shí),因收縮、析出馬氏體而產(chǎn)生劇烈變形。此外,焊縫析出的碳化物缺乏塑性變形能,因此產(chǎn)生龜裂的頻率很高。

雖然鑄鐵焊接有許多困難,但還是有一些方法的,例如可采用氣焊、弧焊以及TIG焊等。只不過(guò)不論用哪種方法,仍然會(huì )有一些問(wèn)題存在。例如氣焊,需要焊工的技術(shù)高度熟練。電弧焊時(shí),在焊接區會(huì )產(chǎn)生硬化、裂紋等,焊接強度可靠性差,且熔敷金屬是與基體金屬不同的異種金屬,因此有可能引起所謂的微電池腐蝕。因此,上述的方法,與其說(shuō)是工業(yè)焊接法,不如說(shuō)是鑄件修補法。

作為一種工業(yè)爆接法,不論是球鑄鐵,還是普通鑄鐵,都要求焊接強度必須與基體金屬相同或更高;瘜W(xué)組成,顯微組織從防蝕角度來(lái)看,要求與基體金屬相同。而從工業(yè)現代化角度來(lái)說(shuō),則要求工效高、對焊工的技術(shù)依賴(lài)性要低,此外還必須省力,可實(shí)現自動(dòng)化。在球墨鑄鐵剛發(fā)展起來(lái)的時(shí)候,氣焊、弧焊以及TIG焊都是不能滿(mǎn)足上述要求的。球墨鑄鐵擁有能與鑄鋼相匹敵的高韌性,還有普通鑄鐵所具有的吸振性、耐蝕性,它的用途應該進(jìn)一步擴大,然而因為焊接法的局限性,影響了球墨鑄鐵的發(fā)展。

為滿(mǎn)足球墨鑄鐵焊接要求,日本某鐵工提出了一種新的球墨鐵焊接法。按照此法,球墨鑄鐵焊接時(shí),焊接區及其附近的****冷卻速度,將按照低于該鑄鐵組成所決定的連續冷卻變態(tài)曲線(xiàn)上臨界冷卻速度,來(lái)確定該鋼材的溫度。先用等離子焊接進(jìn)行初層焊接,然后在等離子焊接區的冷卻階段,用焊接材料進(jìn)行第二次焊接。焊接材料做成填充焊劑金屬絲,制造方法是在鐵基合金管內按照重量填充硅、鈣及鎂、穩弧劑,分別以單體或化合物粉末材料配制成焊劑,填充率為10~40。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),此方法可歸納如下三點(diǎn):焊接過(guò)程中,焊接區的冷卻速度要低于所定值;在滿(mǎn)足第一點(diǎn)的同時(shí),用等離子焊進(jìn)行初層焊接;用熔敷金屬為球墨鑄鐵的復合焊絲進(jìn)行第二層焊接。

球墨鑄鐵焊接為什么要控制冷卻速度?鑄鐵類(lèi)的物理化學(xué)性質(zhì),一般是受到石墨、碳化物組織及基體組織的影響。此組織主要通過(guò)炭、硅含量及冷卻速度決定結晶狀態(tài)。與普通鑄鐵相同,球墨鑄鐵也強烈地受化學(xué)成分、冷卻速度影響。按鑄鐵定性連續冷卻曲線(xiàn),球墨鑄鐵基體組織在鑄型內冷卻,冷卻速度緩慢時(shí),析出珠光體及鐵素體。通過(guò)正火處理,析出珠光體密實(shí)的索氏體。通過(guò)水冷處理,因冷卻速度顯著(zhù)增快而析出馬氏體。球墨鑄鐵焊接時(shí),焊接區及其附近的冷卻速度顯著(zhù)增大時(shí),析出碳化物及馬氏體,因此會(huì )在焊接區產(chǎn)生裂紋。而裂紋的產(chǎn)生多半是由于馬氏體的析出引起膨脹,所以馬氏體析出量減少時(shí),就會(huì )控制裂紋的發(fā)生。

在冷卻速度是100%的馬氏體析出的臨界冷卻曲線(xiàn)以下,冷卻速度低時(shí),析出奧氏體。此外,關(guān)于此冷卻速度,曾有專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行過(guò)種種實(shí)驗,對貝氏體的析出及裂紋的關(guān)系進(jìn)行了研究,得出的結果表明:只要不超過(guò)上述臨界速度(即在貝氏體析出的冷卻速度)不會(huì )產(chǎn)生裂紋。對于不同成分的球墨鑄鐵,當焊接熱量輸入固定,改變熔敷金屬及其附近的冷卻速度就可以進(jìn)行焊接實(shí)驗。結果表明,高于100%馬氏體析出的臨界冷卻速度時(shí),產(chǎn)生裂紋的頻率很高,而在低于臨界冷卻速度時(shí),完全沒(méi)有裂紋。因此,為防止焊縫裂紋,需要控制冷卻速度。


 

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