船用灰铸铁的焊接工艺方法探究

第12期

2009年12月

文章编号：1001-3997（2009）12-0115-02

机械设计与制造

MachineryDesign＆Manufacture

115

船用灰铸铁的焊接工艺方法探究

邱云明1余震2张争艳3

（1镇江船艇学院，镇江212003）（2安徽建筑工业学院机电学院，合肥230601）

（3武汉理工大学智能制造与控制研究所，武汉430063）

Marineproductweldingmethod

QIUYun-ming1，YUZhen2，ZHANGZheng-yan3

（1ZhenJiangWatercraftGollege，Zhenjiang212003，China）（2CollegeofMechanicalandElectricEngineering，

AnhuiInstituteofArchitectureandIndustry，Hefei230601，China）

WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China）（3ResearchInstituteofIntelligentManufacture&Control，

【摘

要】分析了灰铸铁的焊接工艺性能，并对焊接过程中产生的缺陷进行分析后提出几点预防措

施，在此基础上详细介绍了可用于灰铸铁焊接的各种焊接工艺方法以及焊前准备工作，这对提高灰铸铁的焊接质量以及选用合理的焊接工艺提供了理论和参考依据，具有一定的现实意义。

关键词：灰铸铁；预防措施；焊接工艺；焊接性能

【Abstract】Analyzetheweldingcraftcharacteristicsofgrayironandshortcomingthatproducedinandgiveandetailintroductionontheeachtheweldingprocesswithobtainingseveralpreventivemeasures，

theseprovideweldingtechniqueofgrayironaswellasthepreparatoryworkbasedonthefoundationfront，

basisfortheweldingperformanceofthegrayironaswellasselectingthereasonableweldingcraft，andhaveacertainpracticalsignificance.

Keywords：Grayiron；Preventivemeasure；Weldingcraft；Weldingperformance

年产量大约为700万吨左右，令人不如意的是，有各种铸造缺陷的铸件约占年产量的（10～15）％，这个数字很大。有缺陷的铸件如）万吨，另外，果不能用焊接方法修复，每年就会报废铸件（80～120铸铁成品件在使用过程中也会受到损坏，出现裂纹等缺陷，如不采用合理的焊接工艺加以修补，其经济利益的损失是很大的。目前国外常用castironweldinginfabrication（制造中的铸铁焊接）来对有缺陷的灰铸铁进行修补，然而，我国在这方面的研究还处于起步阶段，如何寻求一种合理的焊接工艺以提高灰铸铁的焊接详细介绍了有利于提高灰质量一直是国内外学者研究的热点[1～2]。

铸铁焊接质量的各种焊接工艺方法，为合理选用灰铸铁的焊接工艺提供了参考依据。

1灰铸铁的焊接性能分析

灰铸铁中含有C、Si、Mn、P、S等多种元素，其中Mn、P、S元素含量较少，分别少于2%、0.3%、0.15%，而C的含量相对较多为3.5%左右，并且以片状石墨的形态存在于珠光体、铁素体、或二者以不同比例混合的基体组织中。由于灰铸铁含碳量较高及含有硫、磷等元素，增加了灰铸铁的冷脆性使之成为一种脆性材料，导致其抗拉强度、弹性模量均比钢低，而塑性、韧性近于零，如表1所示。其焊接接头对冷却速度变化及冷、热裂纹的敏感性也大大增加，这使得其焊接性能较差，不能锻造和冲压，实焊时较为困难。

＊来稿日期：2009-02-13

中图分类号：TH12文献标识码：A

灰铸铁的产量在各类铸件中所占的比重最大，我国灰铸铁的

材料

性能灰铸铁

表1普通灰铸铁的性能

σb/MPa120～250

δ/%0～5

2

ak/（J/cm）

E/MPa7.0×104～1.0×105

0～8

2焊接中容易出现的缺陷及分析

2.1焊接中的缺陷

灰铸铁的焊接性不良，并且焊接过程具有冷却速度较快及因焊件受热不均匀而形成较大焊接应力的特点，在电弧焊时，如果焊条选用不当，或者没有采取一些特殊的工艺措施，则会产生一系列的缺陷。这些缺陷主要有两种：一、焊接接头出现白口及脆硬组织；二是焊接接头易出现裂纹。在灰铸铁补焊时，会在融合线处生成一层白口组织，严重时会使整个焊缝断面全部白口化，由于白口组织硬而脆，难以进行机械加工，这给焊接接头的机械加工工作带来很大困难[3]。

2.2产生原因分析与预防

2.2.1白口及脆硬组织分析

灰铸铁焊接时，焊缝及近缝区的冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度，焊接熔池体积小，存在时间短，半熔化区中含C、Si量相比熔化区的C、Si含量较高，使得半熔化区C、Si元素向熔池扩散，半熔化区C、Si元素的含量下降，进而使该区液相线与固相线温差增大，半熔化区的石墨化能力减弱，产生白口及脆硬（1）改变焊缝的化学成分，增加焊组织[4～5]。可采取预防的措施有：

缝的石墨化元素含量或将焊缝成为非铸铁组织；（2）使用较底的

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