李志鹏
常州市潞城燃气设备有限公司 213025
摘要：铸铁作为一种铁碳合金，虽然与钢相比其强度、可塑性以及韧性都比较低，但是铸铁有着熔炼成本方便低廉、铸造性能优越及耐磨性较好等特点，这使得其在工业上有着较广泛的应用。因此，研究如何较好的补焊在铸铁、在锻造和负载过程中产生缺陷和受损，对于实际生产有很大的意义。本文对铸铁补焊的两种重要方式做了简单探究，希望对业界有一定帮助。
关键词：焊条电弧焊；气焊；铸铁补焊；应用探究
引言：
在锻造铸铁的过程中，经常会产生一些缺陷，如气泡导致的气孔、灰尘杂质造成的渣孔和夹砂、温度不均带来的缩孔和裂痕，以及浇不足等。而在使用过程中，超负荷、不当操作造成事故以及老化等因素则会造成铸铁机件产生损坏。直接弃用必然带来不小的经济损失和材料浪费，因此，要对不同铸铁的特点，采取适当的补焊方式，对铸件补焊，修复缺陷和损坏，提高利用率，延长使用寿命。
一、铸铁补焊的核心问题
在实际补焊过程中容易发现，铸铁的补焊容易产生白口、裂纹的问题。从理论上分析发现，铸铁中的主要含有碳、硅、锰、磷、硫几种元素，其中碳和硅强烈促进石墨化，过高的碳含量导致石墨片含量偏高，降低机械性能；另外，在一定范围内，铸铁会随着硅含量的增高而变脆；磷对铸铁的耐磨性有促进作用，但是与硅相似会使铸铁变脆；硫的存在阻碍石墨化的进程，导致铸铁生成白口，产生气孔、裂纹缺陷[1]。
不同的铸铁元素含量和成分可能存在差异，其对补焊的影响不尽相同，但是对铸铁的补焊所面临的核心问题都是白口、裂纹等，因此要针对不同铸铁研究和选择相应的补焊材料和方式。下面以紫铜焊条和灰铸铁为例，探究其应用。
二、以紫铜焊条为例探究电弧焊在铸铁补焊中的应用
紫铜具有较高的轻度、韧性和塑性并且能够与钢铁融合，其用作焊条拥有比铸铁焊条低的熔点。这些特点使得紫铜焊条用于补焊效率显著提高，成本有效降低，优势明显。由于紫铜颜色与铸铁存在差异，其常用于非加工面、非主要部位和旧机件的补焊，可以应用于各类非承压和低压铸铁管道。
（一）操作方法
铜由于线膨胀系数偏大，所以融化后的铜再凝固时的收缩率较大。另外，铜处于液态时溶解大量的氢，这些氢在铜中的溶解度会随着铜的冷却凝固迅速降低，导致氢未能在及时排出，产生气孔乃至裂纹。针对这些补焊过程中常见的问题，通常采用锤击法，通过小锤在一段焊缝上的敲击，补充其收缩，避免气孔和裂纹的出现，增加整体的密度和强度。
用铜作为焊条，补焊区域的硬度常常低于其他焊条，实际操作时，直径φ6mm的焊条使用300A左右的电流为佳，这样母材熔合较好，焊线平整。
（二）补板补焊
生产中，常遇到铸件的缺陷面积大、深度深，且出现在非加工面上的情况。遇到此类情况可以制作补板补焊。首先清理“创口”，并开出约60°的豁口；然后把油毡或者硬纸板平整的放在缺陷上，用小锤绕缺陷边缘砸出一圈痕迹来，并裁出相应样板；之后选取厚度适当的钢板，利用样板在钢板上描绘出图形，并用氧-乙炔切割出匹配的补板，注意补板上需要相应地加工出60°倾角的坡度；之后开始焊接：将制作好的补板放入对应缺陷，使两者表面齐平，并对周围若干点固定后开始焊接即可。
应用举例——箱体、管道小缺陷补焊：
此类铸件壁厚约为10mm，缺陷对强度影响不大，但视觉上不美观。如果铸件在压力和致密性上有较高要求，缺陷对质量影响同样较大。对此，采用紫铜焊条补焊比其他焊条效果更好，因为其几乎不会造成补焊缺陷和渗漏现象。
图一 工人师傅使用气焊补焊中型薄壁铸件
三、气焊在铸铁补焊中的应用
相较于焊条电弧焊，气焊所需设备更加简单，取材更容易，焊缝的各项性质也接近于母材，非常适合中小型薄壁件的补焊，如图一，为工人师傅在使用气焊补焊中型薄壁铸件。但是，气焊所使用的气体多为易燃易爆气体，操作不当会有巨大的安全隐患，使用时应该注意。为此，补焊之前需做足准备工作即充分检查缺陷，对裂纹终点钻孔，准备适当坡口，选择功率合适的焊炬等。
气焊焊接后铸件受热影响形变较大，铸件不同区域的热胀冷缩性质也存在差异，下面分开介绍两种方式以适配铸件的不同区域的补焊。
（一）预热焊法
预热焊法适用于铸件的譬如边角部位等不能自由热胀冷缩的区域。如果铸件内部因所处环境恶劣发生变质或者铸件本身材质松散、粗糙也可用预热焊法补焊。常用的预热方法主要包括：焦炭地炉鼓风加热、木炭砖炉加热、木炭铁皮框加热、煤气加热。各种方法各有特点，使用时应根据实际情况灵活选用。
（二）不预热焊法
不预热气焊充分利用了热胀冷缩原理，对焊接的方向和角度做了较好的把握，使得补焊的部分能够自由地缩胀，很大程度上减小了裂纹的产生。
不预热焊法的关键在于合理选定减应区。“减应区”简单而言就是被加热的区域。在焊接前和过程中用气焰加热铸件的“减应区”，能够使得焊缝的胀缩自由，减少裂纹产生。因此，正确的选择减应区对不预热焊法而言十分重要。原则上，减应区对应了阻碍焊缝膨胀的区域，其与其他部位连接较少，在补焊时受热后冷区与补焊区域一同收缩。
使用不预热焊法时还应该注意，在不焊接时，气焰火焰不应该对着空间或者减应区以及其他未焊接区域。同时，减应区的温度要做好控制，如若超过750℃，该区域的性能会降低。为保证人员和设备的安全，为使火焰始终喷射向指定方向，应该避免在户外或者通风处使用气焊法补焊。
四、结束语
对铸件进行补焊是出于对经济效益考虑，在不影响正常工业生产的情况下，对铸件及时进行补焊修复减少了维修或者更换的开销，节省了更换零件的时间，对高效实用的补焊方式的研究具有较高的经济价值。目前，业界主要采用焊条电弧焊与气焊两种方式做大多数的铸件补焊工作，研究透彻这两种方法的原理和操作流程以及注意事项，对实际操作有借鉴意义，对日后开发新技术也有着启发作用。
参考文献：
[1]刘广宝.焊条电弧焊与气焊在铸铁补焊应用中的探讨[J].时代农机,2019(10).