球墨铸铁与碳钢的物理性能、化学成分有很大差别,焊接时在碳钢一侧熔合区附近会集聚很大的应力,焊接接头区容易产生裂纹,严重时焊缝与母材金属可出现“剥离”现象。因此,球墨铸铁与碳钢焊接时必须预热,一般预热温度在500~700℃,焊接过程要保温,焊后要缓冷。常采用焊接方法有焊条电弧焊、氧-乙炔气焊、CO2气体保护焊、真空扩散焊和钎焊等。
(1)焊条电弧焊
对球墨铸铁和可锻铸铁焊前准备时可用喷丸方法去除铸铁表面的氧化皮。为保证接头质量,往往采用电弧热焊法,焊前预热500~700℃。如果选择塑性好、抗裂性高的镍基合金焊条时,球墨铸铁与碳钢焊接也可采用电弧冷焊法.采用电弧冷焊的主要特点是生产率高,但是,要获得优质的焊接接头,必须注意以下几个问题：
①电弧冷焊冷却速度快,球墨铸铁中的球化剂严重阻碍石墨化过程,焊缝容易出现白口组织;电弧冷焊时出现的白口组织不仅影响机械加工,而且收缩率大,焊接变形大,在焊接应力作用下,焊缝极易产生裂纹,靠近球墨铸铁母材一侧的焊缝裂纹倾向尤为严重。
②为防止异质焊缝出现白口组织,通常选用高钒焊条和镍铁焊条,如选用Z408焊条或Z438焊条,焊缝的抗裂性能和机械加工性能明显地得到改善。
③焊前选用直径1.0mm的H08Mn2SiA焊丝,先在球墨铸铁坡口上堆焊过渡层。堆焊过渡层的工艺参数为:焊接电压18~20V,焊接电流95~105A,焊接速度0.28~0.33cm/s。为了确保堆焊层质量,两个相邻堆焊焊道的宽度应重叠1/3为佳。
④电弧冷焊时,将堆焊好的球墨铸铁件与碳钢严格定位,接头根部间隙为3~8mm,然后用E5016(J506)或E5015(J507)焊条进行焊接,为了防止焊接接头处产生角变形，应进行双面焊。
⑤球墨铸铁焊后应立即放入593~649℃的加热炉中,升温到899℃,保温2~4h,冷却到704℃时保温5h,再炉冷到593℃,然后在空气中冷却,有利于获得好的效果。
以汽车传动轴万向节球墨铸铁(QT400-10)与15钢的连接为例,在生产中,可采用管状药芯焊丝CO2气体保护焊方法施焊。
首先堆焊过渡层,采用含钒的小直径铸铁焊条,如EZV(Z116、2117),小电流,浅熔深,严格控制熔合比,然后用CO2气体保护焊将坡口焊满,采用直径0.6～0.8mm的管状药芯焊丝(焊丝为H08Mn2SiA),熔敷金属化学成分。
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