铸铁件的焊接修复选材及工艺讲解，值得收藏！

应用较早的结构材料是铸铁，有许多机械设备的零件采用铸铁制造。并且铸铁件的补焊修复是经常遇见的问题。

1．铸铁的分类及其典型材料

铁碳合金中，碳含量大于2％的是铸铁，通常含有硅、锰元素，还有硫、磷杂质 ，有时会加入不一样的合金元素，目的是获得有不同性能的铸铁。按碳于铸铁里存在的状态、形式的差异，铸铁能被分为灰铸铁、球墨铸铁、白口铸铁、可锻铸铁以及蠕墨铸铁。

出现频率较高的铸铁包含灰铸铁以及球墨铸铁，像灰铸铁里边的HT150 （HT15－33）契合GB/T 9439－2010 ，球墨铸铁当中的QT500－7 （QT50－5）还有QT60－2）符合GB/T 1348－2009 ，上述三种具有代表性的铸铁均是颇为常见的材料，三种铸铁的化学成分、力学性能分别在表1、表2呈现。

表1 三种铸铁的化学成分（质量分数）

表2 三种铸铁的力学性能

2．铸铁的焊接工艺特点及焊接材料的选用

（1）铸铁焊接时的主要问题

焊接接头容易呈现白口以及淬硬组织，这是因为焊缝金属冷却速度较快，它和铸铁在型砂里的冷却速度不一样，并且有部分铸铁母材熔进了焊缝之中，致使焊缝的含碳量有所增加，热影响区的半熔化区以及焊缝容易产生马氏体淬硬组织，而母材容易产生白口组织等性能欠佳的组织。

当焊缝的化学成分属于铸铁范畴的时候，为了确保铸铁里头的碳能够以石墨的形态析出来，进而避免出现白口铸铁的情况，就需要采取适宜的焊前预热工艺举措。这一举措，需要减慢焊缝的冷却速度，还要对焊缝化学成分加以调整，增强焊缝的石墨化能力，以此防止母材当中的碳过渡到焊缝里从而产生马氏体组织。在冷却进程当中，铸铁能不能析出石墨，主要是由焊缝化学成分以及冷却条件所决定的。

2) 进行铸铁焊接之际，焊接接头容易冒出冷裂纹以及热裂纹，冷裂纹一般于400℃以下出现，其产生缘由是铸铁塑性欠佳与焊接拘束应力共同发挥作用的结果。

低熔点共晶以及结晶过程里焊接应力的作用致使产生热裂纹，其与硫元素含量相关，并且多在采用镍基和低碳钢焊接材料后形成的异质焊缝金属当中出现。

（2）铸铁焊接的工艺特点

将铸铁进行焊接时所采用的工艺，一般被划分成热焊、半热焊、冷焊这三种工艺，而针对不同的焊接工艺，其选用的焊接材料彼此之间存在差异，各不相同。

是将铸铁件整体或者局部预热到600至700℃，并在焊接的过程当中保持温度，焊后趁着红热状态覆盖石棉粉或者其他保温材料，再缓慢冷却，这有利于石墨析出，这就是铸铁热焊工艺。热焊方法的优点在于降低焊缝与母材的温差，进而降低焊接接头应力水平，有利于防止裂纹产生，还能避免产生白口及淬硬组织。

1) 铸铁半热焊工艺，是把铸铁件整体或者局部预热到300至400℃，2) 并且 在焊接过程当中保持温度，3) 半热焊方法改善了施工条件，4) 降低了焊接成本，5) 然而焊缝抗裂性能下降。

铸铁冷焊工艺，一般情况下，焊前是不需要进行预热的。当处于环境温度较低或者焊接拘束比较大的状况时，焊前能够进行100至150℃的预热。铸铁冷焊的时候，往往需要采用特殊的焊接材料以及必要的工艺措施。

（3）铸铁焊接时的焊接材料选择

在铸铁热焊方面，能够选用铸铁芯的同质焊缝焊接材料，像 EZC(Z248) 以及 EZCQ(Z258) 焊条；在铸铁半热焊方面，同样可以选用铸铁芯的同质焊缝焊接材料，比如 EZC(Z248)、EZCQ(Z258) 焊条；或者还可以选用低碳钢芯的异质焊缝焊接材料，像 EZFe－2(Z100)以及 EZC(Z208)、EZCQ(Z238) 焊条。

2) 铸铁冷焊通常采用异质焊缝之焊接材料，此即焊缝化学成分跟母材成分不一样，涵盖钢基、镍基以及铜基这三类焊接材料，像钢基焊条 EZV（Z116、Z117）、EZFe－Fe，镍基焊条 EZNi－1（Z308）－1（Z408），铜基焊条－1（Z508）。

镍基焊条所形成的焊缝，其硬度处于较低状态，半熔化区当中，白口组织较薄，并且呈现出断续分布的情况，镍基制成的焊缝，其颜色与铸铁母材相近，在使用方面较为广泛，然而采用镍基焊条来进行作业，生产成本是比较高的。EZNi－1(Z308)焊条，它是具备纯镍焊芯，以及石墨型药皮的焊条，其焊缝金属拥有一定强度与塑性，半熔化区白口宽度仅仅只有0.05mm，焊完之后能够进行切削加工，主要是用于切削加工表面的焊接工作。（Z408）焊条是镍铁合金焊芯，其药皮为石墨型，焊缝金属的抗裂性能比纯镍和镍铜焊条要好一些，半熔化区宽度是0.1mm，焊缝金属的抗拉强度较高。EZNi – 1（Z308）镍基焊条以及（Z408）镍基焊条，它们焊缝金属的化学成分力学性能，在表3中有所呈现。

表3 EZNi－1、－1焊条的焊缝金属化学成分、力学性能

3 铸铁冷焊修复工艺与工程应用实例

（1）铸铁冷焊常用的工艺措施

1) 采用焊条电弧焊焊接方法。

2) 焊接材料的选用，是镍基焊条EZNi－1，也就是Z308，或者是镍铁合金焊条－1，也就是Z408。

3) 焊前可以预热100～150℃或不预热。

选取小线能量，运用窄焊道焊接操作，以此减少稀释率，进而降低半熔化区白口层宽度。

采取短段焊的措施，采取断续焊的措施，采取分散焊的措施，焊后立即采取锤击焊缝的措施，以此来降低焊接应力句号。

6) 挑出合乎情理的焊接方向以及顺序，要把控住从刚度大的部位朝着刚度小的部位施焊的准则，在修复裂纹之际，焊接方向是从闭合的裂纹末端朝着裂纹的开口端点予以分段焊接。

7) 能够运用镶块补焊法，也就是说，在裂纹较为密集的地方，或者是焊接填充量比较大的位置，那样的部位可以予以清除，随后嵌进低碳钢板，或者是其他焊接性能相对较好的材料，使得焊缝分布的位置发生改变。

有的方法是在焊接坡口面采用栽丝法，这种方法是先在母材坡口面上钻孔，接着攻丝，随后把低碳钢螺钉拧入，之后以螺钉作为中心来进行焊接，它还能够防止焊缝在那从母材上被剥离掉，并且可以提升承受冲击载荷的那种能力，这种方法大多是被应用于厚大铸铁件的补焊操作当中。

（2）灰口铸铁镗床拖板的焊接修复实例

在某型移动镗床使用期间，因意外撞击事故致使灰口铸铁镗床拖板遭受严重损坏，拖板出现了大面积放射状裂纹，其裂纹分布范围达到550mm×，裂纹之中最长的达到一定长度，深度达到30mm，移动轨面发生严重变形，裂缝两侧造成错位达5mm。拖板所使用的材料是灰口铸铁HT150(HT15－33)，出于恢复机床精度的考量，采用了镍基焊条电弧冷焊工艺。

灰口铸铁镗床拖板的焊接修复工艺要点：

为了避免裂纹朝着更深层次的方向进行拓展，于每一条裂纹的顶端位置实施钻孔操作，以此来阻止裂纹继续蔓延；且所钻的孔直径设定为12毫米。

需采用千斤顶以及自制矫正胎具，以移动后的轨面当作基准，去恢复轨面为平面的状态，还要把拖板裂缝两侧顶压至平齐、合口，之后检查拖板的外形尺寸以及形位公差。

用丙酮，对裂缝两侧，及其周围50mm范围内，进行油污、杂物的清洗操作。

4) 运用碳弧气刨，借助角向磨光机去清除裂纹，而后制备用于焊接的坡口，让其露出金属那种光泽，接着针对坡口表面展开检查。

5) 采用焊条电弧焊焊接方法。

6) 焊前不预热，控制层间温度小于60℃。

拖板裂纹焊接修复，选用的是－1(Z408)ф4mm焊条，轨面裂纹焊接修复，选用的是EZNi－1(Z308)ф3.2mm焊条。

8) 运用多层多道焊方法，在焊接操作期间不进行摆动，每一次焊接的长度为10至30mm，焊接完成之后使用小锤对焊缝进行锤击。

9）拖板处于机械固定状态时，先开展侧面坡口的焊接工作，焊接之后将焊缝磨平，并且通过补强板螺钉连接后实施焊接固定。接着再着手进行拖板正面放射状裂纹的逐条焊接修复，焊接至坡口深度的二分之一。这时距离裂纹中心部位三百毫米范围内的裂纹无需焊接。

10）去除千斤顶和自制矫正胎具等辅助器材，并检查轨面精度。

使用切削加工的方式，去除中心部位直径为ф330mm的铸铁制成的金属，从而形成通孔，除此之外，还要加工其镶块法兰材质为Q235的，其板厚有30mm。

第12项，在拖板的正面来装配镶块法兰，把工件进行翻身操作，完成反面处焊缝的焊接工作。

接下来，把工件进行翻身操作，之后去完成拖板正面坡口的焊接工作，最后把焊缝表面给予打磨，使得其变得平整。

14) 焊后进行表面裂纹检查。

凭借上述焊接工艺搞完了灰口铸铁镗床拖板的焊接修复，实际运用效果称得上不错，确保了镗床能够顺利运行。

（3）球墨铸铁水泥生料磨磨盘的焊接修复实例

某型用于水泥生产的立式生料磨乃是从国外进口而来的设备，在长时间使用的过程当中，该生料磨的磨盘的边缘部分出现了开裂的状况，进而致使生产停止。此磨盘的材质是球墨铸铁，磨盘有着特定的直径ф，其重量多达31吨，裂纹的长度达到了一定程度，深度为180mm，边缘已经完全裂开相通，裂缝最宽的地方达到40mm，并且其中存在着大量的杂物。

针对球墨铸铁水泥生料磨磨盘进行焊接修复时，所采用的工艺是镍基焊条电弧冷焊工艺，其焊接修复工艺要点在于。

1) 在裂纹的扩展方向钻制直径为ф12mm的止裂孔。

2)用压缩空气和高压水枪反复清理裂缝区的矿石、杂物。

3) 运用氧－乙炔火焰来进行加热，借助自制的门型夹具以及齿轮泵，竭尽全力让裂缝区实现复位、定位，进而恢复零件的外观尺寸。

采取由碳弧气刨顺着裂缝去制备外侧焊接坡口，其坡口角度是70º，平均深度为65mm；再制备内侧焊接坡口，于此坡口角度为40º，平均深度为35mm。然后运用角向磨光机去清除3mm的碳弧气刨层，清除在坡口周围30mm范围以内的锈蚀层，使其露出金属光泽。

5) 外侧焊接坡口里头，每一边都要栽丝两排，呈现交错着去排列的样子，两者之间的间距，是20mm，螺丝的直径，是ф10mm，深度能够达到15mm，并且高出坡口平面3mm。6) 去准备一些钢板镶条，这些钢板镶条的材质是Q235，尺寸是150mm×10mm（宽度×厚度） ，数量有若干件。

6) 采用焊条电弧焊接方法。

7) 焊接修复时，选用－1(Z408)规格的ф3.2mm焊条进行作业，该焊条需经过200℃环境下1小时的烘干处理；同时，选用E5015(J507)规格的ф3.2mm焊条，此焊条要历经350℃氛围里2小时的烘干流程。

8) 焊前预热，预热温度T≥50℃，并控制层间温度。

9) 栽丝弄完之后，采用－1(Z408)焊条，于外侧焊接坡口处开展三层过渡层的焊接工作，每一道焊缝的长度都不超过100mm，焊接操作期间不进行摆动。

10) 运用多层多道的焊接方式，让焊缝呈现交错搭接的状况，进行分块跳焊操作，每焊接完一道便马上对焊缝实施锤击。

首先外侧坡口进行焊接，焊接至坡口深度的三分之一，之后再完成内侧坡口的焊接。

12) 之后，于外侧坡口之内，进行立式装配，焊接Q235钢板镶条，焊接所使用的材料是E5010(J507)焊条，目的在于降低修复成本，减少焊接填充量，进而完成外侧坡口的焊接工作，还要把焊缝表面打磨得平整。

13) 焊后进行表面裂纹检查。

球墨铸铁的水泥生料磨之磨盘，用上述焊接工艺达到了焊接修复完成，探伤检验是合格状态，使用时运行平稳，满足了实际产需情况。