灰口铸铁泵的修复焊接.doc
灰口铸铁泵体网状裂纹的修复 灰口铸铁泵体网状裂纹的修复摘要：本文介绍了一台薄壁灰口铸铁沙石泵网状裂纹的修复技术。针对铸铁的焊接特点和缺陷的性质,采取复合式焊接技术修补，修复的沙石泵, 运行状况良好, 满足了使用的工艺要求。关键词：灰口铸铁；裂纹；补焊本公司一台砂石泵的泵体(材料为灰口铸铁),由于铸造缺陷,在出口法兰右侧面处存在大量夹渣和裂纹,其中两道主裂纹分别长120mm和150mm,并伴有好多小裂纹,形成了长150mm、宽100mm,像蜘蛛网一样的网状裂纹区。加之铸造内芯偏位,此处壁厚只有5mm左右,因而漏气严重,泵吸无力,达不到工作时需要的真空度，不能正常使用。1、修复工艺方案 由于焊接处夹渣严重,组织疏松, 而且面积大,厚度薄,因而容易造成应力集中和焊缝与基本金属局部剥离,这给焊接工作带来较大困难.加之还有气密性要求,若有任何细小裂纹漏焊,都会造成漏气而影响泵的抽吸能力。再者由于铸铁的固有性质及冶金特性,给手工电弧焊带来了极大的困难,具体如下: 铸铁熔化后冷却速度快,在热影响区易出现白口组织,焊接时开裂倾向较大。 铸铁组成成分中,碳的含量高,在焊接过程中碳易被气化,容易产生气孔。 铸铁强度高,塑性差,焊接时残余应力大,易产生焊接热裂纹。 铸铁中C、S、P 等元素含量高,并在焊接过程中熔化到焊缝中,会增加金属的硬度,降低塑性和韧性,易产生裂纹,并降低可加工性。 铸铁在冶炼过程中,易出现石墨粗大化,石墨与基体产生间隙,使铸件在使用过程中油、水渗入形成氧化物,严重阻碍焊接时的熔合,同时,增加产生焊接裂纹和气孔的可能性。 铸铁在焊接熔化时,液态金属流动性很差,严重妨碍焊接时的熔合,熔池中熔渣和有害气体难以逸出,会在焊缝中产生严重缺陷。 综上所述，我们认为只有采用复合式焊接方法才能恢复泵的使用性能。1.1 焊接方法铸铁手工电弧焊接可分为热焊和冷焊两种方法。手工电弧热焊法是将工件整体加热至600650以上开始施焊,焊接过程中工作温度不得低400,焊后马上加热到650 ,以消除应力退火。手工电弧焊冷焊法就是焊件在焊前不预热,焊接过程中也不辅助加热,因此可以加速焊补生产率,降低成本,改善劳动条件,减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化。由于手工电弧热焊的劳动条件差,工艺过程复杂、生产效率低、成本高等缺点,故采用手工电弧冷焊法修复。1.2 焊接材料通过上述分析，选择Z308纯镍焊条最为理想,但用量较大,费用高，为了节省开支，只在一层焊接和止裂孔附近选用Z308，其他部位选用E50163.2mm低氢碱性焊条,该焊条不仅价格低廉,而且其熔敷金属的强度高，故选用Z308作为打底过渡层,E5016作为盖面增加壳体强度。1.3 焊接规范由于砂石泵的壁厚较薄，为避免焊接时热输入过大产生烧穿，焊接电源采用反极性连接，即焊件接阴极，焊条接阳极。1.4 焊前准备1.4.1 将裂纹处的油污结砂清除干净。1.4.2 在裂纹两端延伸510mm 处打止裂孔,孔的直径为56mm。如图示： 1.4.3 然后在两主裂纹处开V 字形坡口,角度为50°70°,基本开透,留钝边P=2mm,坡口宽5mm。如图示：1.4.4 焊接前,Z308 焊条要150烘干1 h ,E5016 要250烘干2 h ,烘干后放入保温桶中保温,随用随取。2、焊接工艺过程2.1 用Z308打底,先焊两主裂纹,工艺参数如下表：焊层焊接方法焊条直径/mm焊接电流/A焊接速度/(mm/min)打底层SMAW3.280-10035-50为避免焊缝过热,采用短弧操作断续跳焊法,每段20mm间隔2030mm。如下图：两主裂纹焊好后,再焊止裂孔及端面部位。每焊一段焊缝,立即用小锤轻轻敲击,使其应力扩散,防止产生裂纹。并特别注意焊件的温度,一般摸上去不烫手后再进行第二段焊接。如果第一层上有焊渣及弧坑小裂缝等缺陷时,要清除掉后再焊第二层。2.2 由于网状裂纹区域面积大,为减少焊接应力及基本金属剥离现象,采用分段分组补焊方式进行。即用角磨机先磨去长150mm、宽20mm的修补面,基本磨去夹渣及裂纹,留钝边2mm。采用308焊条,运用跳焊方法,一段一段地依次对网状裂纹面的所有裂纹进行打底焊。应焊透,避免层状裂纹的产生,以保证强度和致密性。并注意厚薄均匀,焊缝不可过高,以有利于表面层的焊接。2.3 表面层的焊接方法。由于采用了E5016焊接,增加了壳体结构强度。焊接时应注意焊接顺序和分段、跳焊及锤击（锤击的频率为23Hz）消除应力工作,充分的锤击与焊接交替进行,直到完成焊接面的加工。焊缝既不能过高,又要避免下陷,达到焊平即可。2.4 焊前注意避风,为了防止焊口焊接后冷却过快,出现裂纹,每道焊口在锤击后接头红热时保温棉包扎好, 缓慢冷却810h。3、结论经过修复的沙石泵,在振动工作环境中连续使用,修补处未产生裂纹, 运行状况良好, 达到了焊接修补的要求。该项焊接实例, 为铸铁结构件大面积修补工作积累了经验。复合式焊接修补技术, 有效地消除了白口及缺陷, 保证了产品质量。参考文献：1 中国机械工程学会焊接学会，焊接手册（第二分册）M北京：机械工业出版社，2001。2 周振丰、张文钺，焊接冶金与金属焊接性M 北京:机械工业出版社，1980。3 李继三，电焊工职业技能鉴定教材北京：中国劳动出版社，1996。4 史耀武，严酷条件下的焊接技术 北京：机械工业出版社，2000。
