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② 焊接接頭承受拉伸應力時，容易在片狀石墨尖角處產生應力集中，因而裂紋傾向增加，并容易產生氣孔。 ③ 當焊接接頭承受壓縮應力時，石墨割裂基體和造成的應力集中很小。因此具有較高的抗壓強度。 ④ 灰口鑄鐵與碳鋼的焊縫中石墨數量越多、越粗大、片狀分布越明顯，割裂基體作用越大，力學性能也越差。 ⑤ 由于鑄鐵中含碳量高、雜質多，焊接接頭容易產生白口組織，在焊接應力作用下極易發生裂紋和斷裂。 ⑥ 灰口鑄鐵與碳鋼的焊接性差，必須選擇合適的焊接方法及填充材料，采取特殊的焊接工藝措施，才能獲得優良的焊接接頭。 （2）灰口鑄鐵與碳鋼的焊接工藝 灰口鑄鐵與碳鋼焊接時，所采用的焊接方法主要是手工電弧焊（包括熱焊法、冷焊法）。此外，還可以采用CO2氣體保護焊、氬弧焊（TIG、MIG）、等離子弧焊、釬焊和擴散焊等方法。 1) 灰口鑄鐵與碳鋼的電弧熱焊 所謂電弧熱焊，就是焊前將鑄鐵母材被焊部位預熱到400～700℃（暗紅色），然后進行焊接，焊后再進行緩冷的焊接方法。施焊前去除鑄鐵和鋼表面的氧化皮、油脂、水分。焊條可選用Z208、Z408或結構鋼焊條J422、J507。電弧熱焊的工藝過程如下。 ① 焊前將鑄鐵件被焊部位加熱到400～600℃，此時鑄鐵的屈服點很大，內應力很小，可以大大減少裂紋傾向，防止出現白口組織。 ② 選用鑄鐵芯焊條（在焊芯外面涂石墨化藥皮），通過焊芯和藥皮向焊縫過渡碳、硅等石墨化元素。也可選用鋼芯石墨化藥皮焊條（Z208），通過藥皮向焊縫過渡石墨化元素。 ③ 熱焊時，電弧稍傾向鑄鐵母材金屬側，焊接過程中兩種母材金屬溫度不低于400℃，否則易出現裂紋。采用直徑為4mm的Z208焊條焊接時，電弧長度為3～5mm；采用直徑為10mm的鑄鐵芯焊接時，電弧長度為8～10mm。 ④ 焊接電流的選擇可參考單獨焊接灰口鑄鐵的工藝參數。焊接電流過大，兩種母材金屬熔化量過金我，對焊縫石墨化不利。 ⑤ 焊接坡口根部和邊緣時，不要用電弧直接加熱，通過熔池金屬將熱量傳至坡口使之熔化，這樣既可保證焊縫的熔合比，又能避免咬邊或熔合不等缺陷。 ⑥ 焊后進行消除應力熱處理，將冷卻至100～200℃的焊接接頭加熱到600～620℃，每25.4mm保溫1h，然后緩冷（冷卻速度28℃/h），以防止產生裂紋，降低硬度。也可采用石棉墊或草木灰覆蓋緩冷至常溫。 2) 灰口鑄鐵與碳鋼的電弧冷焊 所謂電弧冷焊，就是焊前對鑄鐵被焊部位不預熱，或低溫預熱（400℃以下）再進行焊接的方法。電弧冷焊與電弧熱焊相比，焊前母材金屬不預熱，減少了工藝過程，節省焊接時間，具有一定的推廣價值，焊 接生產中應用較多，焊件形狀和大小不受限制，易于大批量生產。電弧冷焊的工藝過程如下。 ① 焊前認真清理灰口鑄鐵與碳鋼的接頭表面，露出純凈的基體金屬。焊接坡口參照碳鋼的坡口形式及尺寸。采用對接接頭時，灰口鑄鐵一側開35°～45°的單面V形坡口；碳鋼一側開15°～25°的V形坡口。搭接時，灰口鑄鐵一側開20°～25°的V形坡口。 ② 灰口鑄鐵與碳鋼裝配時，裝配間隙要盡量小，通常為0.5～2.0mm。為了提高焊接接頭的強度，可在坡口上鉆孔、攻絲及擰上螺釘，螺釘可裝在坡口一側或兩側。接頭厚度與安置螺釘的關系見表9。  ③ 焊接有白口傾向的鑄鐵和剛度大的碳素鋼時，先對被焊接頭進行退火或回火處理，以便消除殘余應力。 ④ 當用電弧冷焊法對灰口鑄鐵與碳鋼進行焊接時，宜選用高鎳、鎳鐵等焊機。電弧冷焊焊條的選擇見表10。填充材料必須進行150～200℃烘干，保溫時間為1～2h。選用鎳基焊條電弧冷焊灰口鑄鐵與碳鋼時，焊條直徑與焊接電流的關系見表11    ⑤ 電弧冷焊時，通常先在鑄鐵一側坡口中堆焊過渡層，在過渡層上堆焊一層中間層，以利于碳素鋼的連接。然后用碳鋼焊條將中間層與碳鋼連接起來。 ⑥ 施焊過程中應采用小電流、短弧、小線能、窄道焊、錘擊焊道松馳應力等工藝措施。電弧冷焊過程中，灰口鑄鐵一側的熱量應占20%，碳鋼一側的熱量應占25%,焊條熱量占30%，電弧熱量占25%。 ⑦ 電弧冷焊后的焊接接頭必須緩慢冷卻，出現裂紋等缺陷時用電弧吹掉，重新焊接。 ⑧ 釬焊 采用釬焊方法時，在450～510℃催化的熔融鹽池中清除石墨、表面氧化物等，以改善釬料在鑄鐵表面的潤濕性。釬焊時母材不熔化，不參與冶金反應，這時鑄鐵焊接非常有利。 灰口鑄鐵與碳鋼的釬焊工藝要點。 ① 灰口鑄鐵與Q235低碳鋼釬焊，多采用氧－乙炔焰作熱源，有時也采用氬弧（TIG）作為熱源。 ② 多采用銅基釬料，一般銅為52%～56%，其余為鋅。這種釬料接頭強度低（117.6～147MPa），焊后釬縫顏色為黃色，與鑄鐵顏色相差很大。若要求釬縫顏色與鑄鐵、鋼表面顏色相近，可以采用如下釬料：Cu 48％～50%，Mn 9.5%～10.5%，Ni 3.5%～4.5%，Sn 0.3%～0.7%，Al 0.2％～0.4%，其余為Z。 ③ 一般采用硼砂作為釬劑。 ④ 釬焊前清理工件表面，利用噴砂或火焰清除灰口鑄鐵表面上的石墨。 ⑤ 為提高釬焊縫的強度，釬焊后可在700～750℃退火處理20min，以利于增強釬料與母材互相擴散 |
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