本发明涉及焊接技术领域，且特别涉及一种铸铁焊剂以及焊接方法。
背景技术：
随着现代工业生产的需要，我国的科学技术不断地蓬勃发展，焊接技术也随着不断进步，新的钢材型号、品种和新型的焊接方法也同时达到平稳的开拓。近十年来我国的铸铁机件大量地广泛应用于机械制造、石油化工、汽车、造船、冶金矿山、建筑与国防等国民生产的各方面。灰口铸铁由于生产设备和生产工艺简单，生产成本低，原材料来源广，机械性能较稳定，所以灰口铸铁的产量在铸铁中占80％以上，但是灰口铸铁件存在的缺陷也很大。为节约经济，修复缺陷，通常采用焊接方法修复缺陷，避免因其报废所造成的经济损失。设备机件在使用过程中发生断裂或磨损已无法继续使用的零件，当没有机械备件，又不能及时得到购买更换的情况下，为了减少停机损失，采用焊接方法进行修复，变成生产上最好最快的选择。
由于灰口铸铁是在钢的基体上夹杂着片状石墨所构成，其含炭量在2.11％～6.9％的范围内，灰口铸铁是一种铁碳合金，以渗碳体(fe3c)形成存在，因其冶炼设备简单，生产周期短，它的组织形成较粗晶粒。因此灰口铸铁件在焊条电弧焊补焊时焊接接头易出现白口组织，在焊接过程中，由于存在不均匀状态易出现焊接应力不均匀的作用下，在焊件的薄弱处或熔合区及焊缝中易产生冷裂纹或热裂纹现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种铸铁焊剂，其具有抗裂性能好、焊接效果好的特点。
本发明的另一目的在于提供一种焊接方法，该方法利用上述的铸铁焊剂配合焊条使用，具有较好的焊接效果。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰65-75重量份、碳粉6-12重量份、二氧化硅3-8重量份、氧化钙5-10重量份以及铁粉8-15重量份。
本发明还提出一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将上述的铸铁焊剂贴附在焊条的表面，将带有铸铁焊剂的焊条在400-500℃的条件下熔化到焊缝处。
本发明实施例的有益效果是：一种铸铁焊剂，铸铁焊剂的原料比例合适，用于焊接灰口铸铁的焊缝时，渗透性好、抗裂性高，并且熔合性好。其原料中的各成分在电弧的作用下可以熔化为焊缝表面的熔渣，可以保护焊缝金属在液态时隔绝气体侵入溶池。碳粉中的碳元素和铁粉中的铁元素在高温下可以融合成合金，与灰口铸铁焊缝的成分类似，可以增加铸铁焊剂与焊缝的熔合性。铸铁焊剂的原料中添加了适量的锰、硅、铁、钙等合金元素，在焊缝处具有渗透性好、抗裂性高等作用。铸铁焊剂的原料中有多种高熔点的氧化物，这些氧化物作为溶池液体金属的成核剂，可以促进凝固形成的晶粒细化，防止焊缝产生裂纹。
一种焊接方法，该方法利用上述的铸铁焊剂配合焊条使用，具有较好的焊接效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种铸铁焊剂以及焊接方法进行具体说明。
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰65-75重量份、碳粉6-12重量份、二氧化硅3-8重量份、氧化钙5-10重量份以及铁粉8-15重量份。
铸铁焊剂中的氧化锰、碳粉、二氧化硅、氧化钙以及铁粉在电弧的作用下可以熔化为焊缝表面的熔渣，可以保护焊缝金属在液态时隔绝气体侵入溶池。
由于灰口铸铁是在钢的基体上夹杂着片状石墨所构成，其含炭量在2.11％～6.9％的范围内，灰口铸铁是一种铁碳合金，以渗碳体(fe3c)形成存在。在本发明的实施例中通过加入碳粉和铁粉，碳粉中的碳元素和铁粉中的铁元素在高温下可以融合成合金，与灰口铸铁焊缝的成分类似，可以增加铸铁焊剂与焊缝的熔合性。铸铁焊剂的原料中添加了适量的锰、硅、铁、钙等合金元素，在焊缝处具有渗透性好、抗裂性高等作用。
另外，铸铁焊剂的原料中有多种高熔点的氧化物，这些氧化物作为溶池液体金属的成核剂，可以促进凝固形成的晶粒细化，防止焊缝产生裂纹。
本实施例中的铸铁焊剂的原料比例合适，利用该比例范围的化锰、碳粉、二氧化硅、氧化钙以及铁粉制成的铸铁焊剂，用于焊接灰口铸铁的焊缝时，渗透性好、抗裂性高，并且熔合性好。优选地，氧化锰为68-72重量份，碳粉为7-10重量份，二氧化硅为4-6重量份，氧化钙为6-8重量份，铁粉为10-12重量份。在该优选比例范围内的原料制得的铸铁焊剂，焊接灰口铸铁的焊缝效果更好。进一步优选地，氧化锰为70重量份，碳粉为8重量份，二氧化硅为5重量份，氧化钙为7重量份，铁粉为10重量份。
在本发明的实施例中，氧化锰中的锰元素的质量分数为55wt％-65wt％，碳粉中的碳元素的质量分数为60wt％，二氧化硅中的硅元素的质量分数为43wt％，氧化钙中的钙元素的质量分数为62wt％，铁粉中的铁元素的质量分数为95wt％。
另外，在本发明的一些实施例中，铸铁焊剂的原料还包括粘接剂4-7重量份。在铸铁焊剂中添加粘接剂可以使得铸铁焊剂更好地贴附在焊条表面，在熔融时，铸铁焊剂的有效成分与焊条的成分更容易熔合发生发应。
在本发明的一些实施例中，原料中还包括铸铁粒0.5-2重量份。铸铁粒的成分与焊缝处的成分相同，可以增加铸铁焊剂与焊缝的熔合性。
另外，在本发明的一些实施例中，铸铁焊剂的原料中还包括表面活性剂1-3重量份，表面活性剂包括聚山梨酯、十二烷基磺酸钠和十二烷基三甲基溴化铵中的至少一种。表面活性剂可以增加铸铁焊剂中的原料的相容性，在混合时有利于混合均匀。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处。这样可以保证焊缝接头能够焊透而避免出现工艺缺陷。清洁焊缝周围可以去除铁锈、杂质和油污等，有利于焊接。另外，也可以再焊缝的两端各钻一个止裂孔。
然后将上述的铸铁焊剂贴附在焊条的表面。在本发明的一些实施例中，通过将焊条蘸上浆糊然后再浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面。在本发明的再一些实施例中，因铸铁焊剂中含有粘接剂，则直接将焊条浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面。另外，本发明实施例中的铸铁焊剂与焊条的重量比为1:14-16。
将带有铸铁焊剂的焊条在400-500℃的条件下熔化到焊缝处。焊接操作时，可根据焊件厚度，选用直径合适的焊条，并选择相应的工艺参数，一般可采用较小的焊接电流、慢焊速，可作横向摆动断弧运条法，分段退焊法。且该铸铁焊剂贴附焊条，无需干燥即可马上进行焊接，焊件无需进行预热和焊后保温。当焊件强度较高，结构刚性较高时，将带有铸铁焊剂的焊条在400-500℃的条件下熔化到焊缝处后，对焊缝加热到600-700℃保温50-70min后缓慢冷却以消除内部应力，避免焊缝产生裂纹。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰70重量份、碳粉8重量份、二氧化硅5重量份、氧化钙7重量份以及铁粉10重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条蘸上浆糊然后再浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在450℃的条件下熔化到焊缝处。然后对焊件加热到600℃保温70min后缓慢冷却以消除内部应力。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:15。
实施例2
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰65重量份、碳粉10重量份、二氧化硅4重量份、氧化钙9重量份以及铁粉12重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条蘸上浆糊然后再浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在400℃的条件下熔化到焊缝处。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:14。
实施例3
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰68重量份、碳粉7重量份、二氧化硅6重量份、氧化钙8重量份以及铁粉11重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条蘸上浆糊然后再浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在500℃的条件下熔化到焊缝处。然后对焊件加热到700℃保温50min后缓慢冷却以消除内部应力。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:16。
实施例4
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰72重量份、碳粉6重量份、二氧化硅5重量份、氧化钙10重量份、铁粉14重量份、铸铁粒0.5重量份、粘接剂5重量份以及聚山梨酯1重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在500℃的条件下熔化到焊缝处。然后对焊件加热到700℃保温50min后缓慢冷却以消除内部应力。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:15。
实施例5
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰74重量份、碳粉9重量份、二氧化硅7重量份、氧化钙10重量份、铁粉14重量份、铸铁粒0.5重量份、粘接剂5重量份以及聚山梨酯1重量份、十二烷基磺酸钠2重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在500℃的条件下熔化到焊缝处。然后对焊件加热到650℃保温70min后缓慢冷却以消除内部应力。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:15。
实施例6
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰75重量份、碳粉12重量份、二氧化硅3重量份、氧化钙6重量份、铁粉13重量份、铸铁粒2重量份、粘接剂6重量份以及聚山梨酯1重量份、十二烷基三甲基溴化铵1重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在450℃的条件下熔化到焊缝处。然后对焊件加热到650℃保温60min后缓慢冷却以消除内部应力。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:14。
实施例7
一种铸铁焊剂，铸铁焊剂主要由以下原料混合而成：氧化锰70重量份、碳粉11重量份、二氧化硅8重量份、氧化钙5重量份、铁粉15重量份、铸铁粒1.5重量份、粘接剂7重量份以及聚山梨酯1重量份、十二烷基磺酸钠1重量份、十二烷基三甲基溴化铵1重量份。
一种焊接方法，包括：将焊缝开坡口55°-65°后清洁焊缝周围18-20mm处，将焊条浸入铸铁焊剂中使得铸铁焊剂贴附在焊条表面，将带有铸铁焊剂的焊条在420℃的条件下熔化到焊缝处。其中铸铁焊剂与焊条的重量比为1:15。
综上所述，本发明实施例的一种铸铁焊剂以及焊接方法，铸铁焊剂的原料比例合适，用于焊接灰口铸铁的焊缝时，渗透性好、抗裂性高，并且熔合性好。其原料中的各成分在电弧的作用下可以熔化为焊缝表面的熔渣，可以保护焊缝金属在液态时隔绝气体侵入溶池。碳粉中的碳元素和铁粉中的铁元素在高温下可以融合成合金，与灰口铸铁焊缝的成分类似，可以增加铸铁焊剂与焊缝的熔合性。铸铁焊剂的原料中添加了适量的锰、硅、铁、钙等合金元素，在焊缝处具有渗透性好、抗裂性高等作用。铸铁焊剂的原料中有多种高熔点的氧化物，这些氧化物作为溶池液体金属的成核剂，可以促进凝固形成的晶粒细化，防止焊缝产生裂纹。
一种焊接方法，该方法利用上述的铸铁焊剂配合焊条使用，具有较好的焊接效果。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。