铸铁的化学成分特点是碳、硅含量高，硫、磷杂质含量高，灰铸铁力学性能特点是强度低，塑性差。由于焊接加工具有冷却速度快，焊件受热不均匀造成较大焊接应力等特殊性，铸铁的成分和性能特点使得铸铁的焊接性较差，表现在焊接接头容易出现白口及淬硬组织、容易产生裂纹。

铸铁焊接常用的方法主要有焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护电弧焊、手工电渣焊、气体火焰钎焊以及气体火焰粉末喷焊等。适合本工况的铸铁较成熟的焊接方法是焊条电弧焊，细分为两种类别，一是铸铁的焊条电弧热焊，一是铸铁的焊条电弧冷焊。

电弧热焊在焊接前将焊件加热到600-700℃，并在焊接过程中保持此温度，焊后在炉中缓冷。预热温度在300-400℃左右称为半热焊。电弧热焊焊接接头的致密性好，一般不会产生渗漏现象，但控制变形困难，且只能用于平焊。

电弧冷焊即铸铁件的整体温度不高于200℃时进行的焊修的方法。电弧冷焊变形小且适合全位置焊。

焊材选择

焊条电弧冷焊可供选择的焊接材料有同质焊条、异质焊条、铜基钎料及镍基或铁基喷焊粉，其中，焊条可以分为铁基合金、镍基合金及铜基合金三大类。

镍基焊材：镍是奥氏体形成元素，镍和铁能完全互溶，铁镍合金中镍的质量分数大于30%时，γ相区将扩展到室温，得到硬度较低的单相奥氏体组织。镍还是较强的石墨化元素，且与碳不形成碳化物。镍基焊缝高温下可以溶解较多的碳，随着温度下降，部分过饱和的碳将以石墨形式析出，石墨析出伴随着体积膨胀，有利于降低焊接应力，防止焊接热影响区冷裂纹。镍基焊缝中的镍可以向半熔化区扩散，对缩小白口宽度、改善焊接接头加工性非常有效。因此，尽管镍基铸铁焊接材料价格贵，但在实际工作中仍然应用广泛。本次修补拟采用异质焊接材料EZNi-1（Z308）镍基焊条。

焊接工艺

要获得满足技术要求的铸铁焊接接头，在正确选择焊接材料的基础上，还要制定合适的焊接工艺。焊接工艺内容包括：焊前准备、焊接规范的选择、焊接方向及焊道顺序，以及采取的特殊措施。异质焊缝电弧冷焊工艺要点可以归纳为四句话：“短段断续分散焊，较小电流熔深浅，每段锤击消应力，退火焊道前段软”。 

焊前准备是指用机械等方法将缺陷表面清理干净，制备适当大小的坡口等工作。焊补处的油污等脏物可用碱水、汽油刷洗，或用气焊火焰清除。对于裂纹缺陷，可以用肉眼或放大镜观察，必要时采用渗煤油、着色等无损探伤方法检测其两端的终点，在前方3～5mm处钻止裂孔（Φ5～Φ8mm），防止在预热及焊接过程中裂纹向前在扩展。可以用机械方法开坡口，也可以直接用电弧或角磨机等开坡口，应在保证焊接质量的前提下尽量减小坡口角度，减少母材的熔化量。

使用异质焊接材料进行铸铁电弧冷焊时，在保证焊缝金属成形及与母材熔合良好的前提下：

（1）焊接前，采用电动工具将裂缝20mm处油漆清除干净，油污等脏物可用碱水、汽油刷洗，或用气焊火焰清除。用砂轮机沿裂缝方向打磨出双“V”坡口，坡口角度宜小，双面的坡口较为有利。机械法开坡口时要小心加工，防止进一步脆断。坡口形式如下图所示：

（2）焊接时，采用乙炔焰150℃预热10分钟。

（3）尽量用小规格焊条和小规范施焊，并采用短弧焊、短段焊、断续焊、分散焊及焊后立即锤击焊缝等工艺措施。

（4）适当提高焊接速度，不作横向摆动。

（5）注意选择合理的焊接方向及顺序。目的是降低焊接应力，减小半熔化区和热影响区宽度，改善接头的加工性及防止裂纹产生。根据裂缝形状，采用从裂缝中间向两边焊应力会大大减小应力集中，先焊外焊缝再焊内焊缝也可以释放部分应力。

（6）焊后将焊缝修磨平整，焊缝100%进行射线探伤。经探伤合格后补刷油漆。

为了降低铸铁母材对焊缝成分及性能的影响，焊接电流可按照经验公式选择，即：

I=（29～34）d

式中  d――焊条直径（mm）。

采用较低的电弧电压（短弧焊）和较快的焊接速度进行焊接。薄壁铸件散热慢，每次焊接的焊缝长度为10～20mm，厚壁件可增加到30～40mm。为了避免焊补处温升过高、应力增大，可采用断续焊。待焊接区域冷却至不烫手时（50～60℃）再焊接下一段。每焊完一段，趁焊缝金属高温下塑性良好时，立即用较钝的尖头小锤快速锤击焊缝，使之产生明显塑性变形，以松弛焊接应力。

对于结构复杂或厚大灰铸铁件上的缺陷焊补，焊接方向和顺序的合理安排非常重要，应本着从拘束度大的部位向拘束度小的部位焊接的原则。

焊接工艺参数如下表所示：

补焊灰铸铁时，往往会在半熔化区生成一层白口组织，由于白口组织硬而脆，极难进行焊后组装，这对于焊后需要进行机械组装的焊接接头将带来很大的困难。

预防措施：

（1）减慢焊缝的冷却速度，要做到焊前预热、焊后缓冷，这样可以避免产生白口组织。小工件可用热砂或保温灰覆盖掩埋，大工件则可用石棉布覆盖，若及时放入回火炉更好。结合现场实际情况本次施工拟采用石棉布覆盖保温缓冷2小时。

（2）改变焊缝化学成分，增加焊缝中石墨化元素的含量，可以防止产生白口组织。采用含Mn、Ni焊条可改善焊缝化学成分。

（3）了避免焊补处温升过高、应力增大，可采用断续焊。每焊完一段即用较钝的尖头小锤快速锤击焊缝，使之产生明显塑性变形，以松弛焊接应力。

该文章转自于：焊接切割联盟  https://mp.weixin.qq.com/s/5MuYT5EmHzYiAZnNsoMXdg