一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺的制作方法

文档序号:3116986阅读:1164来源:国知局
一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及焊接【技术领域】内一种用于处理铸件缺陷的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,主要包括如下过程:母材处理及坡口制备、母材预热、焊接实施、去应力退火、色差检验和硬度检验。发明的方法通过对焊接预热温度和退火温度的控制,减少热影响区、降低焊缝硬度、减小焊接色差,使铸件焊接后能达到与母材相接近的颜色、较薄的热影响区、合理的硬度和合格的金相组织。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接【技术领域】,特别涉及一种用于处理铸件缺陷的球墨铸铁件的微色 差焊接工艺。 一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺

【背景技术】
[0002] 球墨铸铁件在清理过程中发现大量的不合格品,其中在加工余量范围内的夹砂、 夹渣、气孔等缺陷,在无损检测技术的支持下,可以修复并清除干净,该缺陷可以留在铸件 上,待后续工序清除;而超过加工余量的夹砂、夹渣、气孔及缺肉缺陷需要通过焊接修复。为 保证补焊后铸件整体的机械性能,要求补焊缝组织致密、硬度合格、色差与母材相当,以彻 底挽救铸件。而现有技术中,球墨铸铁件的焊接在国际、国内的研究很少,采用传统的焊接 工艺焊后焊缝与母材的颜色差异大,焊缝硬度高,焊接热影响区大,焊缝的渣气孔和机械性 能等不符合要求。


【发明内容】

[0003] 本发明针对现有技术中球墨铸铁件焊接工艺存在的缺陷,提供一种球墨铸铁件的 微色差焊接工艺,使铸件焊接后能达到与母材相接近的颜色、较薄的热影响区、合理的硬度 和合格的金相组织。
[0004] 本发明的目的是这样实现的,一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺,包括如下步 骤: (1)母材处理及坡口制备:将待焊接工件的焊接部位的夹砂、夹渣、气孔等铸造缺陷清 洁处理后焊接部位中间开V型坡口。
[0005] (2)母材预热:将焊缝周围100?150mm范围的母材缓慢预热到500?600°C后, 对坡口位置集中加热至近熔化状态;本步中母材预热可减小甚至消除焊缝的热影响区、 降低焊缝及熔合区的硬度; (3) 焊接实施:将焊丝快速熔化到熔池,同时添加焊剂并搅拌使焊渣及时排出,保持熔 池镜面不出现宏观翻腾和气孔,焊缝高出母材2?3_ ; (4) 去应力退火:焊接完成后用氧-乙炔枪迅速对焊缝周围母材加热,同时使焊缝保持 在500?600°C,当母材与焊缝温度相同后,对焊缝及周围进行去应力退火30min后用保温 材料覆盖缓冷至室温;本步中对母材及焊缝进行退火处理,可以使焊缝稳定石墨球化,避免 出现懦虫石墨、菊花状石墨,从而减小焊缝色差,消除焊缝的恶化; (5) 色差检验:将母材与焊缝表面修磨粗加工后用色差仪进行色差检验,剔除色度差 Λ Εν > 3为不合格品; (6) 硬度检验:对焊缝、熔合区和母材表面磨光并对焊缝熔合区和母材进行硬度检测。 当熔合区、焊缝、母材的硬度差超过ΗΒ50时,判定为焊接不合格品。
[0006] 采用本发明的焊接工艺主要取得如下有益效果: 1)通过控制预热温度,减小焊接热影响区,降低焊缝和热影响区硬度; 2)通过控制退火温度,稳定焊缝石墨球化,避免出现蠕虫石墨、菊花状石墨,从而减小 焊缝色差,消除焊缝的恶化; 为进一步优化本发明的焊接工艺,避免焊缝出现渣气孔,所述步骤3中的焊丝为402焊 丝,所述焊剂为质量比为1:1的Na2C03和K2C03的混合物。
[0007] 为便于准确检测母材的预热温度,所述步骤2中母材的预热温度通过远红外测温 仪检测。
[0008] 为便于迅速准确判断焊缝及母材的温度,所述步骤4中,对母材加热时,当母材与 焊缝颜色相同时则判定焊缝与母材温度相同。
[0009] 为保证焊后铸件质量,所述步骤6中,当焊缝与母材的硬度差大于HB50时,判断焊 件不合格。
[0010] 为进一步优化本发明的方法,所述V型坡口角度为60°。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1为焊接试块打坡口后待焊接的示意图。
[0012] 图2为试块焊后用于标准拉伸试验的试棒。
[0013] 图3为试块焊后焊缝金相检测时的取样位置示意图。
[0014] 图4焊缝色差检测结果的照片。
[0015] 图5-8为焊缝石墨形态的金相组织的照片。

【具体实施方式】
[0016] 分别制作如图1所示尺寸为50X50X200球墨铸铁试块数个用于以下比较例和实 施例1的焊接。
[0017] 比较例1 取上述试块两块,将焊接部位清洁处理后焊接部位中间开60°的V型坡口;将坡口周 围100mm范围的母材缓慢预热到300°C后,对坡口位置集中加热至近熔化状态;将402焊 丝快速熔化到熔池,同时添加焊剂并搅拌使焊渣及时排出,保持熔池镜面不出现宏观翻腾 和气孔,焊缝高出母材2?3mm ;焊接完成后迅速对焊缝周围母材加热,同时使焊缝保持在 600°C,当母材与焊缝温度相同后,对焊缝及周围进行去应力退火30min后用保温材料覆盖 缓冷至室温。对焊缝及母材表面修磨后粗加工,用色差仪进行色差检验。将焊接后的试棒 焊缝表面修磨光滑形成如图2所示的标准拉伸试棒,分别对焊缝及母材进行硬度、抗拉强 度等机械性能检测,检测结果如表1所示。焊缝的石墨形态的金相组织如图6所示。
[0018] 比较例2 与比较例1不同之处在于焊接前的预热温度为400°C;焊后600°C退火处理后对焊缝及 母材表面修磨粗加工后进行色差、硬度检验,对焊接试棒加工成标准拉伸试棒进行抗拉强 度等机械性能检测,检测结果如表1所示。焊缝的石墨形态的金相组织与图6相似。
[0019] 比较例3 与比较例1不同之处为,预热温度为400°C,退火温度为700°C。将焊接后的试棒及焊 缝表面修磨光滑后分别对焊缝及母材进行硬度、抗拉强度等机械性能检测,检测结果如表2 所示。焊缝的石墨形态如图7所示,焊缝出现蠕虫状石墨,球化情况恶化。
[0020] 比较例4 与比较例1不同之处为,预热温度为500°C,退火温度为800°C。将焊接后的试棒焊缝表 面修磨光滑后分别对焊缝及母材进行硬度、抗拉强度等机械性能检测,检测结果如表2所 不。焊缝的石墨形态如图8所不,焊缝出现懦虫状、菊花状石墨,球化情况进一步恶化。
[0021] 表1:

【权利要求】
1. 一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,包括如下步骤: (1) 母材处理及坡口制备:将待焊接工件的焊接部位清洁处理后焊接部位中间开v型 坡口; (2) 母材预热:将焊缝周围100?150mm范围的母材缓慢预热到500?600°C后,对坡 口位置用氧-乙炔枪集中加热至近熔化状态; (3) 焊接实施:将焊丝快速熔化到熔池,同时添加焊剂并搅拌使焊渣及时排出,保持熔 池镜面不出现宏观翻腾和气孔,焊缝高出母材2?3_ ; (4) 去应力退火:焊接完成后用氧-乙炔枪迅速对焊缝周围母材加热,同时使焊缝保持 在500?600°C,当母材与焊缝温度相同后,对焊缝及周围进行去应力退火30min后用保温 材料覆盖缓冷至室温; (5) 色差检验:焊接部位修磨前对焊缝及母材表面用色差仪进行色差检验,剔除色度差 Λ Εν > 3为不合格品; (6) 硬度检验:对焊缝、熔合区和母材表面磨光并对焊缝熔合区和母材进行硬度检测, 剔除硬度不合格的制件。
2. 根据权利要求1所述的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,所述步骤3中的 焊丝为402焊丝,所述焊剂为质量比为1:1的Na 2C03(无水)和K2C03(无水)的混合物。
3. 根据权利要求1所述的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,所述步骤2中母 材的预热温度通过远红外测温仪检测。
4. 根据权利要求1所述的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,所述步骤4中, 对母材加热时,当母材与焊缝颜色相同时则判定焊缝与母材温度相同。
5. 根据权利要求1所述的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,所述步骤6中, 当焊缝与母材的硬度差大于HB50,判断焊件不合格。
6. 根据权利要求1所述的球墨铸铁件的微色差焊接工艺,其特征在于,所述V型坡口角 度为60°。
【文档编号】B23K9/23GK104084680SQ201410227478
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】柴润川, 程行东, 张守全, 周文军, 郑辉, 王占波 申请人:宁夏共享装备有限公司
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