淺析鑄鐵氣焊工藝與焊接區(qū)硬度控制獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

淺析鑄鐵氣焊工藝與焊接區(qū)硬度控制獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：在進(jìn)行工業(yè)機(jī)械制造過(guò)程中，根據(jù)設(shè)備的使用性能以及生產(chǎn)方式，采用不同的焊接方法。尤其是對(duì)鑄鐵材料制成的機(jī)械設(shè)備焊接過(guò)程中，采用鑄鐵氣焊工藝，需要對(duì)焊接區(qū)硬度實(shí)施嚴(yán)格的控制措施，才能保證焊接獲得良好的效果。本文圍繞鑄鐵氣焊工藝與焊接區(qū)硬度控制措施展開(kāi)討論，為鑄鐵氣焊技術(shù)進(jìn)行焊接提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鑄鐵氣焊微合金化;預(yù)熱;緩冷;硬度

引言

目前，鑄鐵材料內(nèi)主要是由鑄鐵碳物質(zhì)組成，同時(shí)含有較多的雜質(zhì)，包括硫、磷等，若采用傳統(tǒng)的焊接工藝進(jìn)行焊接，極易造成焊接位置出現(xiàn)裂紋、白口等質(zhì)量問(wèn)題。所以，在對(duì)鑄鐵材料進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)采用鑄鐵氣焊工藝，既能使焊接位置通過(guò)余熱有助于進(jìn)行焊接操作，還能通過(guò)緩冷措施提升鑄鐵的硬度。

1.實(shí)驗(yàn)方法及條件

在對(duì)鑄鐵材料進(jìn)行焊接時(shí)，需要對(duì)焊接時(shí)采用的焊絲成分進(jìn)行分析，主要包括以下成分：C含量為3.6%-4.2%;Si含量為3.4%-4.%;Mn含量小于0.6%;S含量小于0.05%;P含量小于0.05%;Ca-Ni-Ti-Bi含量小于2.5%;剩下的成分由Fe組成。

本實(shí)驗(yàn)中使用的焊接材質(zhì)型號(hào)為HT200，規(guī)格為200mm×70mm×25mm。同時(shí)配置型號(hào)為CJ201溶劑，與多元微合金化灰鐵焊絲配合使用，在鑄鐵材料上完成焊接操作。焊接位置呈U型坡口，坡口規(guī)格為深10mm、長(zhǎng)25mm。

進(jìn)入到焊接實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，工作人員對(duì)坡口進(jìn)行拋光處理，處理時(shí)使用4%的硝酸酒精，通過(guò)酒精具有的腐蝕性，溶解坡口。隨后，對(duì)溶解位置進(jìn)行充分的烘干處理，完成烘干操作后，使用XJL-03型號(hào)光學(xué)金相顯微鏡，對(duì)腐蝕位置進(jìn)行觀察。最后，使用型號(hào)為HB-3000的布氏硬度試驗(yàn)機(jī)，對(duì)焊接硬度進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量中需要焊接位置承載750kg的重量，持續(xù)承壓超過(guò)30s。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1預(yù)熱溫度對(duì)焊縫組織及性能的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)焊接坡口進(jìn)行預(yù)熱，在不同溫度下，分為室溫、T0=100℃、T0=200℃，在顯微鏡下觀察每20μm內(nèi)，該材料的焊接位置出現(xiàn)的組織形態(tài)各不相同。在室溫狀態(tài)下，組成材料的物質(zhì)包括珠光體、鐵素體以及石墨，而此時(shí)鐵素體呈小塊分布狀態(tài)，并且集中在石墨組織周?chē)?。若溫度上升?00℃時(shí)，盡管焊接位置內(nèi)仍有上述物質(zhì)組成，但是鐵素體含量不斷增加，相反會(huì)減少珠光體含量，此時(shí)在石墨片周?chē)∑F素體。若溫度上升至200℃時(shí)，焊縫保持在原有的狀態(tài)，但是鐵素體含量會(huì)明顯上升，同時(shí)超過(guò)在室溫狀態(tài)下，此時(shí)鐵素體會(huì)呈現(xiàn)大片狀，保持在石墨和珠光體周?chē)?/p>

通過(guò)對(duì)預(yù)熱溫度不斷上升可知，焊縫的硬度會(huì)不斷下降。在室溫狀態(tài)下，焊縫金屬無(wú)法與母材有效的融合，此時(shí)在焊接過(guò)程中，焊接位置會(huì)出現(xiàn)氣孔等質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)焊縫內(nèi)承受較大的應(yīng)力，進(jìn)而提升焊縫的硬度。在預(yù)熱溫度不斷升高過(guò)程中，焊接材料內(nèi)石墨可有效改善焊縫性能，并且會(huì)降低珠光體的含量。

2.2焊后緩冷措施對(duì)焊縫組織及性能的影響

2.2.1緩冷爐初始溫度的影響

對(duì)不同實(shí)驗(yàn)溫度下，焊縫硬度的變化可知，焊接位置需要通過(guò)緩冷處理后，將余熱溫度與焊縫組織保持在可控制范圍內(nèi)，并且在緩冷爐內(nèi)，提升爐內(nèi)溫度后，焊接材料內(nèi)白色鐵素含量在增加的同時(shí)，會(huì)減少珠光體的含量，進(jìn)而有效降低焊接位置的硬度。將焊接材料放置在保溫爐內(nèi)，工作人員需要嚴(yán)格控制爐內(nèi)的初始溫度，若升高溫度會(huì)減緩焊件的冷卻速度，此時(shí)焊接材料內(nèi)會(huì)有效減少石墨的含量，此時(shí)珠光體含量也會(huì)減少，而鐵素體含量會(huì)不斷提升，進(jìn)而降低焊縫的硬度。

將緩冷爐內(nèi)保持在無(wú)熱輸入狀態(tài)，可在室溫狀態(tài)下降低焊接的溫度，同時(shí)還能加快焊縫的冷卻速度，此時(shí)焊接材料內(nèi)，無(wú)法析出更多的鐵素體和石墨，導(dǎo)致珠光體含量保持在較高的狀態(tài)，進(jìn)而提升焊縫的硬度。若將緩冷爐保持在200℃狀態(tài)進(jìn)行緩冷，此時(shí)焊接材料硬度會(huì)不斷降低。

2.2.2火焰烘烤時(shí)間的影響

在對(duì)焊接材料進(jìn)行加熱過(guò)程中，隨著火焰烘烤時(shí)間不斷延長(zhǎng)，此時(shí)焊縫硬度會(huì)不斷降低。所以，工作人員應(yīng)控制焊接時(shí)間，避免由于時(shí)間過(guò)短，焊縫硬度保持在較高的狀態(tài)。通常情況下，將焊縫位置的溫度控制在2-6分鐘范圍內(nèi)，此時(shí)焊縫硬度會(huì)逐漸降低。

通過(guò)對(duì)完成焊接的焊縫進(jìn)行保溫處理，可對(duì)焊縫的硬度造成較大的影響。在焊接操作過(guò)程中，采用火焰烘烤的方法，不僅使焊接過(guò)程更加簡(jiǎn)單，同時(shí)還能有效降低成本，并且有助于控制焊縫的硬度。

2.2.3焊后緩冷措施的影響

對(duì)完成焊接的材料實(shí)施緩冷措施進(jìn)行分析可知，采用火焰保溫的同時(shí)，增加石棉覆蓋的方法，可將焊縫的硬度保持在248HB，此時(shí)硬度低于室溫狀態(tài)的283HB。所以，對(duì)焊縫實(shí)施緩冷措施時(shí)，通常情況下最為合適的方法為，采用火焰烘烤保溫與石棉覆蓋法，其次是焊后火焰持續(xù)烘烤法。

在采用火焰保溫外加石棉覆蓋方法時(shí)，完成焊接操作的焊縫溫度，不會(huì)馬上下降，可使焊縫溫度持續(xù)緩慢的下降。此外，覆蓋的石棉，會(huì)有效控制焊縫溫度下降的速度，此時(shí)焊縫內(nèi)鐵素體含量增加，而石墨會(huì)不斷析出，進(jìn)而有效降低焊縫的硬度，避免焊縫存在較大的應(yīng)力。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)HT200型號(hào)的鑄鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)微合金化鑄鐵焊絲氣焊技術(shù)，在焊接操作時(shí)通過(guò)預(yù)熱、火焰保溫等方法，可有效降低焊縫的硬度，同時(shí)總結(jié)出采用火焰加熱配合使用石棉保溫的方法，不僅操作簡(jiǎn)單，成本較低，還能降低焊縫的硬度。

參考文獻(xiàn)：