一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝的製作方法
2023-05-16 00:51:51 2
一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及焊接【技術領域】內一種用於處理鑄件缺陷的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，主要包括如下過程：母材處理及坡口製備、母材預熱、焊接實施、去應力退火、色差檢驗和硬度檢驗。發明的方法通過對焊接預熱溫度和退火溫度的控制，減少熱影響區、降低焊縫硬度、減小焊接色差，使鑄件焊接後能達到與母材相接近的顏色、較薄的熱影響區、合理的硬度和合格的金相組織。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及焊接【技術領域】，特別涉及一種用於處理鑄件缺陷的球墨鑄鐵件的微色 差焊接工藝。 一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝
【背景技術】
[0002] 球墨鑄鐵件在清理過程中發現大量的不合格品，其中在加工餘量範圍內的夾砂、 夾渣、氣孔等缺陷，在無損檢測技術的支持下，可以修復並清除乾淨，該缺陷可以留在鑄件 上，待後續工序清除；而超過加工餘量的夾砂、夾渣、氣孔及缺肉缺陷需要通過焊接修復。為 保證補焊後鑄件整體的機械性能，要求補焊縫組織緻密、硬度合格、色差與母材相當，以徹 底挽救鑄件。而現有技術中，球墨鑄鐵件的焊接在國際、國內的研究很少，採用傳統的焊接 工藝焊後焊縫與母材的顏色差異大，焊縫硬度高，焊接熱影響區大，焊縫的渣氣孔和機械性 能等不符合要求。
【發明內容】
[0003] 本發明針對現有技術中球墨鑄鐵件焊接工藝存在的缺陷，提供一種球墨鑄鐵件的 微色差焊接工藝，使鑄件焊接後能達到與母材相接近的顏色、較薄的熱影響區、合理的硬度 和合格的金相組織。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的，一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，包括如下步 驟： (1)母材處理及坡口製備：將待焊接工件的焊接部位的夾砂、夾渣、氣孔等鑄造缺陷清 潔處理後焊接部位中間開V型坡口。
[0005] (2)母材預熱：將焊縫周圍100?150mm範圍的母材緩慢預熱到500?600°C後， 對坡口位置集中加熱至近熔化狀態；本步中母材預熱可減小甚至消除焊縫的熱影響區、 降低焊縫及熔合區的硬度； (3) 焊接實施：將焊絲快速熔化到熔池，同時添加焊劑並攪拌使焊渣及時排出，保持熔 池鏡面不出現宏觀翻騰和氣孔，焊縫高出母材2?3_ ; (4) 去應力退火：焊接完成後用氧-乙炔槍迅速對焊縫周圍母材加熱，同時使焊縫保持 在500?600°C，當母材與焊縫溫度相同後，對焊縫及周圍進行去應力退火30min後用保溫 材料覆蓋緩冷至室溫；本步中對母材及焊縫進行退火處理，可以使焊縫穩定石墨球化，避免 出現懦蟲石墨、菊花狀石墨，從而減小焊縫色差，消除焊縫的惡化； (5) 色差檢驗：將母材與焊縫表面修磨粗加工後用色差儀進行色差檢驗，剔除色度差 Λ Εν > 3為不合格品； (6) 硬度檢驗：對焊縫、熔合區和母材表面磨光並對焊縫熔合區和母材進行硬度檢測。 當熔合區、焊縫、母材的硬度差超過ΗΒ50時，判定為焊接不合格品。
[0006] 採用本發明的焊接工藝主要取得如下有益效果： 1)通過控制預熱溫度，減小焊接熱影響區，降低焊縫和熱影響區硬度； 2)通過控制退火溫度，穩定焊縫石墨球化，避免出現蠕蟲石墨、菊花狀石墨，從而減小 焊縫色差，消除焊縫的惡化； 為進一步優化本發明的焊接工藝，避免焊縫出現渣氣孔，所述步驟3中的焊絲為402焊 絲，所述焊劑為質量比為1:1的Na2C03和K2C03的混合物。
[0007] 為便於準確檢測母材的預熱溫度，所述步驟2中母材的預熱溫度通過遠紅外測溫 儀檢測。
[0008] 為便於迅速準確判斷焊縫及母材的溫度，所述步驟4中，對母材加熱時，當母材與 焊縫顏色相同時則判定焊縫與母材溫度相同。
[0009] 為保證焊後鑄件質量，所述步驟6中，當焊縫與母材的硬度差大於HB50時，判斷焊 件不合格。
[0010] 為進一步優化本發明的方法，所述V型坡口角度為60°。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1為焊接試塊打坡口後待焊接的示意圖。
[0012] 圖2為試塊焊後用於標準拉伸試驗的試棒。
[0013] 圖3為試塊焊後焊縫金相檢測時的取樣位置示意圖。
[0014] 圖4焊縫色差檢測結果的照片。
[0015] 圖5-8為焊縫石墨形態的金相組織的照片。
【具體實施方式】
[0016] 分別製作如圖1所示尺寸為50X50X200球墨鑄鐵試塊數個用於以下比較例和實 施例1的焊接。
[0017] 比較例1 取上述試塊兩塊，將焊接部位清潔處理後焊接部位中間開60°的V型坡口；將坡口周 圍100mm範圍的母材緩慢預熱到300°C後，對坡口位置集中加熱至近熔化狀態；將402焊 絲快速熔化到熔池，同時添加焊劑並攪拌使焊渣及時排出，保持熔池鏡面不出現宏觀翻騰 和氣孔，焊縫高出母材2?3mm ;焊接完成後迅速對焊縫周圍母材加熱，同時使焊縫保持在 600°C，當母材與焊縫溫度相同後，對焊縫及周圍進行去應力退火30min後用保溫材料覆蓋 緩冷至室溫。對焊縫及母材表面修磨後粗加工，用色差儀進行色差檢驗。將焊接後的試棒 焊縫表面修磨光滑形成如圖2所示的標準拉伸試棒，分別對焊縫及母材進行硬度、抗拉強 度等機械性能檢測，檢測結果如表1所示。焊縫的石墨形態的金相組織如圖6所示。
[0018] 比較例2 與比較例1不同之處在於焊接前的預熱溫度為400°C;焊後600°C退火處理後對焊縫及 母材表面修磨粗加工後進行色差、硬度檢驗，對焊接試棒加工成標準拉伸試棒進行抗拉強 度等機械性能檢測，檢測結果如表1所示。焊縫的石墨形態的金相組織與圖6相似。
[0019] 比較例3 與比較例1不同之處為，預熱溫度為400°C，退火溫度為700°C。將焊接後的試棒及焊 縫表面修磨光滑後分別對焊縫及母材進行硬度、抗拉強度等機械性能檢測，檢測結果如表2 所示。焊縫的石墨形態如圖7所示，焊縫出現蠕蟲狀石墨，球化情況惡化。
[0020] 比較例4 與比較例1不同之處為，預熱溫度為500°C，退火溫度為800°C。將焊接後的試棒焊縫表 面修磨光滑後分別對焊縫及母材進行硬度、抗拉強度等機械性能檢測，檢測結果如表2所 不。焊縫的石墨形態如圖8所不，焊縫出現懦蟲狀、菊花狀石墨，球化情況進一步惡化。
[0021] 表1:
【權利要求】
1. 一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，包括如下步驟： (1) 母材處理及坡口製備：將待焊接工件的焊接部位清潔處理後焊接部位中間開v型 坡口； (2) 母材預熱：將焊縫周圍100?150mm範圍的母材緩慢預熱到500?600°C後，對坡 口位置用氧-乙炔槍集中加熱至近熔化狀態； (3) 焊接實施：將焊絲快速熔化到熔池，同時添加焊劑並攪拌使焊渣及時排出，保持熔 池鏡面不出現宏觀翻騰和氣孔，焊縫高出母材2?3_ ; (4) 去應力退火：焊接完成後用氧-乙炔槍迅速對焊縫周圍母材加熱，同時使焊縫保持 在500?600°C，當母材與焊縫溫度相同後，對焊縫及周圍進行去應力退火30min後用保溫 材料覆蓋緩冷至室溫； (5) 色差檢驗：焊接部位修磨前對焊縫及母材表面用色差儀進行色差檢驗，剔除色度差 Λ Εν > 3為不合格品； (6) 硬度檢驗：對焊縫、熔合區和母材表面磨光並對焊縫熔合區和母材進行硬度檢測， 剔除硬度不合格的製件。
2. 根據權利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，所述步驟3中的 焊絲為402焊絲，所述焊劑為質量比為1:1的Na 2C03(無水）和K2C03(無水）的混合物。
3. 根據權利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，所述步驟2中母 材的預熱溫度通過遠紅外測溫儀檢測。
4. 根據權利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，所述步驟4中， 對母材加熱時，當母材與焊縫顏色相同時則判定焊縫與母材溫度相同。
5. 根據權利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，所述步驟6中， 當焊縫與母材的硬度差大於HB50，判斷焊件不合格。
6. 根據權利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特徵在於，所述V型坡口角 度為60°。
【文檔編號】B23K9/23GK104084680SQ201410227478
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】柴潤川, 程行東, 張守全, 周文軍, 鄭輝, 王佔波 申請人:寧夏共享裝備有限公司