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解决铸铁焊补白口融合问题的新型焊丝 时间:2006/6/28 8:34:12
1.1基本情况
铸造是机械制造的基础工艺技术,由于种种原因在生产过程中会存在各种缺陷,尤其是汽车工业中的柴油机、汽油机的缸体,此类复杂薄壁件废品率较高。另外,各种机械装备中的铸铁件在使用过程中极易损坏。到目前为止,国际国内对此尚没有彻底解决上述问题的理论和方法。
1.2国际动态
在国际上,作为铸铁冷焊(指焊补前不必预热),仍然延用上世纪四十年代美国发明的纯镍铸铁焊条为主,在一定条件下可采用镍基粉末的喷焊,近期美国生产的308焊丝(与本发明有雷同之处)。与本发明比较熔合区HB≤300(本发明为≤240),并且,在使用时不能连续施焊(原因是易发生夹渣及裂纹)。
1.3国内动态
上世纪八十年代,国家计委将北京211厂陈钟盛(教授级高工)研究的“低碳钢焊条”在“七.五”、“七.八”期间进行推广,实践证明该技术不能有效解决铸铁件施焊的根本问题;到九十年代,重庆大学研究了喷焊,并由四川省计委重点推荐,在柴油机生产企业有一定应用,但在应用过程中存在以下问题:
①焊补温度不易控制。该技术焊补前先用气焊火焰加热待焊处,加热的温度是靠人工目测,温度低了焊不牢,温度太高焊补处又会太硬;
②焊前准备工作较烦琐,技术上要求将待焊处清理干净方可进行焊接;
③焊补过程中对操作有特殊要求,操作不当易造成焊液流失;
④对施焊平面的面积、厚度等要求较高,仅适合焊补面积大而浅的工作面;
⑤施焊工作人员工作环境恶劣,夏天操作时温度高,冬天操作工件预热时间长。
综上所述,喷焊虽然在具备一定外部条件的情况下,能实现机械加工和热裂纹,但由于该技术存在上述诸多不足和弊端,且在实际操作工程中铸铁被焊件仍然存在热裂纹(经测定出现热裂纹概率为80%以上),使其在大面积推广应用上受到限制。
1.4本发明专利从理论和工艺上解决的几个方面的问题:
(1)白口问题,焊后不需热处理。
目前国际国内对铸铁件焊补均未解决白口问题,现美国发明的308焊丝(目前为最先进的)在最理想情况熔合区的厚度可达0.1MM,白口倾向明显。而本发明所采用的专用焊丝和CO2保护半自动冷焊技术。电流密度大,焊后冷却速度大,母材与焊丝熔合区硬化层从金相白口层分析是断续的,一般〈0.07MM,对切前加工中刀具影响不大,为此焊后不需热处理。
(2)解决了焊前不予热,不产生裂纹的问题。
焊补是对铸铁件进行局部的快速加热,所以温度不均匀是必然的,当热应力大于被焊件铸铁抗拉强度时就必然产生热裂纹。本发明在设计焊丝的化学成分时使用最低的屈服极限《200MPA,而可高达400-500MPA,这样在焊补过程中一旦产生应力,并超过200MPA时焊缝产生变形并使应力下降,从而最有效地防止热裂纹的出现。
(3)解决熔合性问题
有些铸铁,由于“石墨”粗大,在高温或者油环境中工作,在焊补过程中会有一定程度影响熔合性,严重时出现打滚,无法焊接。本发明技术在焊补过程中促使石墨燃烧,燃烧产生的CO可促使熔池沸腾使熔合性大大改变。
该焊丝在焊补前后时不热处理,可不破坏原有的机加工精度,熔合区Hbmax∠240,焊接接头与母材等强度,颜色与母材一致,适用于各类复杂薄壁件的焊补。可广泛用于球墨铸铁件、灰口铸铁件等各类铸铁产品的焊补。
由于本发明技术彻底解决了铸铁件焊补的根本问题,从而相应的提高了劳动产生率并大量节约了能源。
94年起该技术在江苏“江淮动力”大型企业得到了成功的应用,几年来为该企业修复柴油机已达10万台以上,挽回经济损失好几千万元,取得了良好的经济效益,得到了企业的好评和认可。
由该专利生产的CO2铸铁专用焊丝现已开始投放市场。