一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)一種用于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：母材處理及坡口制備、母材預(yù)熱、焊接實(shí)施、去應(yīng)力退火、色差檢驗(yàn)和硬度檢驗(yàn)。發(fā)明的方法通過對(duì)焊接預(yù)熱溫度和退火溫度的控制，減少熱影響區(qū)、降低焊縫硬度、減小焊接色差，使鑄件焊接后能達(dá)到與母材相接近的顏色、較薄的熱影響區(qū)、合理的硬度和合格的金相組織。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于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(shù)】
[0002] 球墨鑄鐵件在清理過程中發(fā)現(xiàn)大量的不合格品，其中在加工余量范圍內(nèi)的夾砂、 夾渣、氣孔等缺陷，在無損檢測(cè)技術(shù)的支持下，可以修復(fù)并清除干凈，該缺陷可以留在鑄件 上，待后續(xù)工序清除；而超過加工余量的夾砂、夾渣、氣孔及缺肉缺陷需要通過焊接修復(fù)。為 保證補(bǔ)焊后鑄件整體的機(jī)械性能，要求補(bǔ)焊縫組織致密、硬度合格、色差與母材相當(dāng)，以徹 底挽救鑄件。而現(xiàn)有技術(shù)中，球墨鑄鐵件的焊接在國(guó)際、國(guó)內(nèi)的研究很少，采用傳統(tǒng)的焊接 工藝焊后焊縫與母材的顏色差異大，焊縫硬度高，焊接熱影響區(qū)大，焊縫的渣氣孔和機(jī)械性 能等不符合要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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，使鑄件焊接后能達(dá)到與母材相接近的顏色、較薄的熱影響區(qū)、合理的硬度 和合格的金相組織。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，包括如下步 驟： (1)母材處理及坡口制備：將待焊接工件的焊接部位的夾砂、夾渣、氣孔等鑄造缺陷清 潔處理后焊接部位中間開V型坡口。
[0005] (2)母材預(yù)熱：將焊縫周圍100?150mm范圍的母材緩慢預(yù)熱到500?600°C后， 對(duì)坡口位置集中加熱至近熔化狀態(tài)；本步中母材預(yù)熱可減小甚至消除焊縫的熱影響區(qū)、 降低焊縫及熔合區(qū)的硬度； (3) 焊接實(shí)施：將焊絲快速熔化到熔池，同時(shí)添加焊劑并攪拌使焊渣及時(shí)排出，保持熔 池鏡面不出現(xiàn)宏觀翻騰和氣孔，焊縫高出母材2?3_ ; (4) 去應(yīng)力退火：焊接完成后用氧-乙炔槍迅速對(duì)焊縫周圍母材加熱，同時(shí)使焊縫保持 在500?600°C，當(dāng)母材與焊縫溫度相同后，對(duì)焊縫及周圍進(jìn)行去應(yīng)力退火30min后用保溫 材料覆蓋緩冷至室溫；本步中對(duì)母材及焊縫進(jìn)行退火處理，可以使焊縫穩(wěn)定石墨球化，避免 出現(xiàn)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(yàn)：將母材與焊縫表面修磨粗加工后用色差儀進(jìn)行色差檢驗(yàn)，剔除色度差 Λ Εν > 3為不合格品； (6) 硬度檢驗(yàn)：對(duì)焊縫、熔合區(qū)和母材表面磨光并對(duì)焊縫熔合區(qū)和母材進(jìn)行硬度檢測(cè)。 當(dāng)熔合區(qū)、焊縫、母材的硬度差超過ΗΒ50時(shí)，判定為焊接不合格品。
[0006] 采用本發(fā)明的焊接工藝主要取得如下有益效果： 1)通過控制預(yù)熱溫度，減小焊接熱影響區(qū)，降低焊縫和熱影響區(qū)硬度； 2)通過控制退火溫度，穩(wěn)定焊縫石墨球化，避免出現(xiàn)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(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明的焊接工藝，避免焊縫出現(xiàn)渣氣孔，所述步驟3中的焊絲為402焊 絲，所述焊劑為質(zhì)量比為1:1的Na2C03和K2C03的混合物。
[0007] 為便于準(zhǔn)確檢測(cè)母材的預(yù)熱溫度，所述步驟2中母材的預(yù)熱溫度通過遠(yuǎn)紅外測(cè)溫 儀檢測(cè)。
[0008] 為便于迅速準(zhǔn)確判斷焊縫及母材的溫度，所述步驟4中，對(duì)母材加熱時(shí)，當(dāng)母材與 焊縫顏色相同時(shí)則判定焊縫與母材溫度相同。
[0009] 為保證焊后鑄件質(zhì)量，所述步驟6中，當(dāng)焊縫與母材的硬度差大于HB50時(shí)，判斷焊 件不合格。
[0010] 為進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)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為焊接試塊打坡口后待焊接的示意圖。
[0012] 圖2為試塊焊后用于標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)的試棒。
[0013] 圖3為試塊焊后焊縫金相檢測(cè)時(shí)的取樣位置示意圖。
[0014] 圖4焊縫色差檢測(cè)結(jié)果的照片。
[0015] 圖5-8為焊縫石墨形態(tài)的金相組織的照片。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 分別制作如圖1所示尺寸為50X50X200球墨鑄鐵試塊數(shù)個(gè)用于以下比較例和實(shí) 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后焊接部位中間開60°的V型坡口；將坡口周 圍100mm范圍的母材緩慢預(yù)熱到300°C后，對(duì)坡口位置集中加熱至近熔化狀態(tài)；將402焊 絲快速熔化到熔池，同時(shí)添加焊劑并攪拌使焊渣及時(shí)排出，保持熔池鏡面不出現(xiàn)宏觀翻騰 和氣孔，焊縫高出母材2?3mm ;焊接完成后迅速對(duì)焊縫周圍母材加熱，同時(shí)使焊縫保持在 600°C，當(dāng)母材與焊縫溫度相同后，對(duì)焊縫及周圍進(jìn)行去應(yīng)力退火30min后用保溫材料覆蓋 緩冷至室溫。對(duì)焊縫及母材表面修磨后粗加工，用色差儀進(jìn)行色差檢驗(yàn)。將焊接后的試棒 焊縫表面修磨光滑形成如圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試棒，分別對(duì)焊縫及母材進(jìn)行硬度、抗拉強(qiáng) 度等機(jī)械性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。焊縫的石墨形態(tài)的金相組織如圖6所示。
[0018] 比較例2 與比較例1不同之處在于焊接前的預(yù)熱溫度為400°C;焊后600°C退火處理后對(duì)焊縫及 母材表面修磨粗加工后進(jìn)行色差、硬度檢驗(yàn)，對(duì)焊接試棒加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試棒進(jìn)行抗拉強(qiáng) 度等機(jī)械性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。焊縫的石墨形態(tài)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(yù)熱溫度為400°C，退火溫度為700°C。將焊接后的試棒及焊 縫表面修磨光滑后分別對(duì)焊縫及母材進(jìn)行硬度、抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2 所示。焊縫的石墨形態(tài)如圖7所示，焊縫出現(xiàn)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(yù)熱溫度為500°C，退火溫度為800°C。將焊接后的試棒焊縫表 面修磨光滑后分別對(duì)焊縫及母材進(jìn)行硬度、抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所 不。焊縫的石墨形態(tài)如圖8所不，焊縫出現(xiàn)懦蟲狀、菊花狀石墨，球化情況進(jìn)一步惡化。
[0021] 表1:

【權(quán)利要求】
1. 一種球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，包括如下步驟： (1) 母材處理及坡口制備：將待焊接工件的焊接部位清潔處理后焊接部位中間開v型 坡口； (2) 母材預(yù)熱：將焊縫周圍100?150mm范圍的母材緩慢預(yù)熱到500?600°C后，對(duì)坡 口位置用氧-乙炔槍集中加熱至近熔化狀態(tài)； (3) 焊接實(shí)施：將焊絲快速熔化到熔池，同時(shí)添加焊劑并攪拌使焊渣及時(shí)排出，保持熔 池鏡面不出現(xiàn)宏觀翻騰和氣孔，焊縫高出母材2?3_ ; (4) 去應(yīng)力退火：焊接完成后用氧-乙炔槍迅速對(duì)焊縫周圍母材加熱，同時(shí)使焊縫保持 在500?600°C，當(dāng)母材與焊縫溫度相同后，對(duì)焊縫及周圍進(jìn)行去應(yīng)力退火30min后用保溫 材料覆蓋緩冷至室溫； (5) 色差檢驗(yàn)：焊接部位修磨前對(duì)焊縫及母材表面用色差儀進(jìn)行色差檢驗(yàn)，剔除色度差 Λ Εν > 3為不合格品； (6) 硬度檢驗(yàn)：對(duì)焊縫、熔合區(qū)和母材表面磨光并對(duì)焊縫熔合區(qū)和母材進(jìn)行硬度檢測(cè)， 剔除硬度不合格的制件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，所述步驟3中的 焊絲為402焊絲，所述焊劑為質(zhì)量比為1:1的Na 2C03(無水）和K2C03(無水）的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，所述步驟2中母 材的預(yù)熱溫度通過遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀檢測(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，所述步驟4中， 對(duì)母材加熱時(shí)，當(dāng)母材與焊縫顏色相同時(shí)則判定焊縫與母材溫度相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，所述步驟6中， 當(dāng)焊縫與母材的硬度差大于HB50，判斷焊件不合格。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵件的微色差焊接工藝，其特征在于，所述V型坡口角 度為60°。
【文檔編號(hào)】B23K9/23GK104084680SQ201410227478
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】柴潤(rùn)川, 程行東, 張守全, 周文軍, 鄭輝, 王占波 申請(qǐng)人:寧夏共享裝備有限公司