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有關球墨鑄鐵焊接的介紹
點擊數:666     發表日期:2015/3/21

球墨鑄鐵是上世紀五十年代發展起來的一種金屬結構材料。下面介紹一下有關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。從上世紀中期開始,焊接技術雖然有所進展,但球墨鑄鐵的焊接仍然沒有得到很好的解決。球墨鑄鐵的焊接之所以因難,是因為熔敷金屬急速冷卻,焊縫會析出碳化物、馬氏體等,焊接區冷卻時,因收縮、析出馬氏體而產生劇烈變形。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。只不過不論用哪種方法,仍然會有一些問題存在。例如氣焊,需要焊工的技術高度熟練。電弧焊時,在焊接區會產生硬化、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,與其說是工業焊接法,不如說是鑄件修補法。

作為一種工業爆接法,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。化學組成,顯微組織從防蝕角度來看,要求與基體金屬相同。而從工業現代化角度來說,則要求工效高、對焊工的技術依賴性要低,此外還必須省力,可實現自動化。在球墨鑄鐵剛發展起來的時候,氣焊、弧焊以及TIG焊都是不能滿足上述要求的。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,它的用途應該進一步擴大,然而因為焊接法的局限性,影響了球墨鑄鐵的發展。

為滿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,焊接區及其附近的最大冷卻速度,將按照低于該鑄鐵組成所決定的連續冷卻變態曲線上臨界冷卻速度,來確定該鋼材的溫度。先用等離子焊接進行初層焊接,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。簡單來說,此方法可歸納如下三點:焊接過程中,焊接區的冷卻速度要低于所定值;在滿足第一點的同時,用等離子焊進行初層焊接;用熔敷金屬為球墨鑄鐵的復合焊絲進行第二層焊接。

球墨鑄鐵焊接為什么要控制冷卻速度?鑄鐵類的物理化學性質,一般是受到石墨、碳化物組織及基體組織的影響。此組織主要通過炭、硅含量及冷卻速度決定結晶狀態。與普通鑄鐵相同,球墨鑄鐵也強烈地受化學成分、冷卻速度影響。按鑄鐵定性連續冷卻曲線,球墨鑄鐵基體組織在鑄型內冷卻,冷卻速度緩慢時,析出珠光體及鐵素體。通過正火處理,析出珠光體密實的索氏體。通過水冷處理,因冷卻速度顯著增快而析出馬氏體。球墨鑄鐵焊接時,焊接區及其附近的冷卻速度顯著增大時,析出碳化物及馬氏體,因此會在焊接區產生裂紋。而裂紋的產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,就會控制裂紋的發生。

在冷卻速度是100%的馬氏體析出的臨界冷卻曲線以下,冷卻速度低時,析出奧氏體。此外,關于此冷卻速度,曾有專業人員進行過種種實驗,對貝氏體的析出及裂紋的關系進行了研究,得出的結果表明:只要不超過上述臨界速度(即在貝氏體析出的冷卻速度)不會產生裂紋。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行焊接實驗。結果表明,高于100%馬氏體析出的臨界冷卻速度時,產生裂紋的頻率很高,而在低于臨界冷卻速度時,完全沒有裂紋。因此,為防止焊縫裂紋,需要控制冷卻速度。


 

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