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有关球墨铸铁焊接的介绍
点击数:1398     发表日期:2015/3/21

球墨铸铁是上世纪五十年代发展起来的一种金属结构材料。下面介绍一下有关球墨铸铁焊接的知识。

和普通铸铁一样,球墨铸铁的焊接是很困难的。从上世纪中期开始,焊接技术虽然有所进展,但球墨铸铁的焊接仍然没有得到很好的解决。球墨铸铁的焊接之所以因难,是因为熔敷金属急速冷却,焊缝会析出碳化物、马氏体等,焊接区冷却时,因收缩、析出马氏体而产生剧烈变形。此外,焊缝析出的碳化物缺乏塑性变形能,因此产生龟裂的频率很高。

虽然铸铁焊接有许多困难,但还是有一些方法的,例如可采用气焊、弧焊以及TIG焊等。只不过不论用哪种方法,仍然会有一些问题存在。例如气焊,需要焊工的技术高度熟练。电弧焊时,在焊接区会产生硬化、裂纹等,焊接强度可靠性差,且熔敷金属是与基体金属不同的异种金属,因此有可能引起所谓的微电池腐蚀。因此,上述的方法,与其说是工业焊接法,不如说是铸件修补法。

作为一种工业爆接法,不论是球铸铁,还是普通铸铁,都要求焊接强度必须与基体金属相同或更高。化学组成,显微组织从防蚀角度来看,要求与基体金属相同。而从工业现代化角度来说,则要求工效高、对焊工的技术依赖性要低,此外还必须省力,可实现自动化。在球墨铸铁刚发展起来的时候,气焊、弧焊以及TIG焊都是不能满足上述要求的。球墨铸铁拥有能与铸钢相匹敌的高韧性,还有普通铸铁所具有的吸振性、耐蚀性,它的用途应该进一步扩大,然而因为焊接法的局限性,影响了球墨铸铁的发展。

为满足球墨铸铁焊接要求,日本某铁工提出了一种新的球墨铁焊接法。按照此法,球墨铸铁焊接时,焊接区及其附近的最大冷却速度,将按照低于该铸铁组成所决定的连续冷却变态曲线上临界冷却速度,来确定该钢材的温度。先用等离子焊接进行初层焊接,然后在等离子焊接区的冷却阶段,用焊接材料进行第二次焊接。焊接材料做成填充焊剂金属丝,制造方法是在铁基合金管内按照重量填充硅、钙及镁、稳弧剂,分别以单体或化合物粉末材料配制成焊剂,填充率为10~40。简单来说,此方法可归纳如下三点:焊接过程中,焊接区的冷却速度要低于所定值;在满足第一点的同时,用等离子焊进行初层焊接;用熔敷金属为球墨铸铁的复合焊丝进行第二层焊接。

球墨铸铁焊接为什么要控制冷却速度?铸铁类的物理化学性质,一般是受到石墨、碳化物组织及基体组织的影响。此组织主要通过炭、硅含量及冷却速度决定结晶状态。与普通铸铁相同,球墨铸铁也强烈地受化学成分、冷却速度影响。按铸铁定性连续冷却曲线,球墨铸铁基体组织在铸型内冷却,冷却速度缓慢时,析出珠光体及铁素体。通过正火处理,析出珠光体密实的索氏体。通过水冷处理,因冷却速度显著增快而析出马氏体。球墨铸铁焊接时,焊接区及其附近的冷却速度显著增大时,析出碳化物及马氏体,因此会在焊接区产生裂纹。而裂纹的产生多半是由于马氏体的析出引起膨胀,所以马氏体析出量减少时,就会控制裂纹的发生。

在冷却速度是100%的马氏体析出的临界冷却曲线以下,冷却速度低时,析出奥氏体。此外,关于此冷却速度,曾有专业人员进行过种种实验,对贝氏体的析出及裂纹的关系进行了研究,得出的结果表明:只要不超过上述临界速度(即在贝氏体析出的冷却速度)不会产生裂纹。对于不同成分的球墨铸铁,当焊接热量输入固定,改变熔敷金属及其附近的冷却速度就可以进行焊接实验。结果表明,高于100%马氏体析出的临界冷却速度时,产生裂纹的频率很高,而在低于临界冷却速度时,完全没有裂纹。因此,为防止焊缝裂纹,需要控制冷却速度。


 

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