用于灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的新型铸铁电焊条

摘要

本发明提出的灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的铸铁电焊条属于铸铁焊接材料技术领域,该电焊条的涂料包括各类铁的氧化物、钛铁、钼铁、镍粉、铝粉、稀土镁硅以及各种造渣剂。本铸铁电焊条要解决灰口和球墨铸铁一般不能冷焊和采用非同质的铸电焊条价格昂贵的问题。本铸铁电焊条用于冷焊灰口铸铁和球墨铸铁。

说明书

本发明专利提出的用于灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的新型铸铁电焊条属于铸铁焊接材料技术领域。

灰口铸铁和球墨铸铁的铸造缺陷以及这两种铸铁工件损坏部份的补焊和灰口铸铁、球墨铸铁工件间的焊接连接在工农业生产中应用得十分广泛。

焊接灰口铸铁和球墨铸铁时焊接接头特别容易出现白口和淬硬组织，因而极易产生裂纹和焊缝剥离，这些缺陷经常会严重影响焊接后灰口铸铁和球墨铸铁的使用。

予热后焊接是克服上述铸铁焊接缺陷的有效措施，但是，工件在400-700℃的高温予热，不仅予热装置和方法复杂，而且还严重恶化了焊工的工作条件，对焊工的健康极为不利。

还采用与铸铁不同质焊接材料进行铸铁焊接，例如采用不锈钢电焊条、铜质电焊条、高钒铸铁电焊条，这些非同质的铸铁电焊条虽然在一定程度上能使上述铸铁焊接缺陷减少，但不同质铸铁电焊条价格昂贵，在实际生产中只应用在一定场合，难于广泛应用。

本发明的目的在于，为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种铸铁同质材料的新型铸铁电焊条，以便不予热、经济和高质量的补焊和焊接灰口铸铁和球墨铸铁。

本发明的目的通过以下的技术方案达到：

1、一种灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的铸铁电焊条，该铸铁电焊条由HO8钢焊芯和涂料组成，其特征在于，该铸铁电焊条的涂料的组成成份和重量百分比为：

钛白粉                  8-13％

四氧化三铁              5-9％

三氧化二铁              5-9％

氧化亚铁                10-14％

钛铁                    2-4％

中碳锰铁                8-10％

镍粉                    1-3％

钼铁                    2-5％

白泥                    5-9％

大理石                  4-11％

纯碱                    0.5-1.5％

长石                    1-5％

白云石                  1-4％

金红石                  8-12％

碳酸钾                  2-4％

合成云母                2-4％

稀土镁硅                5-7％

铝粉                    1-3％

2、根据权利要求1所述的灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的铸铁电焊条，其特征在于，该电焊条的焊芯与涂料的重量比为7∶3。

利用本发明的铸铁电焊条焊接灰口铸铁或球墨铸铁时，施焊前电焊条须经200℃、烘焙1小时，随烘随用；工件必须去除油污、杂物，并烘干；每次焊程后用尖咀锤锤击焊接接头，以消除应力，避免裂纹。

利用本发明的电焊条焊条接灰口铸铁和球墨铸铁的焊接规范参数如表1所示。

表1    本发明的铸铁电焊条焊接灰口铸铁和球墨铸铁焊接工艺参数

被焊铸铁牌号焊条直径(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)灰口铸铁HT20-40    3.2    150-170    24-26球墨铸铁QT40-5    3.2    140-170    24-26

本发明的电焊条焊接灰口铸铁或球墨铸铁时，其熔敷金属的化学成份如表2所示。

表2    本发明的铸铁电焊条焊接的熔敷金属的化学成份(重量百分比％)

    C    Si    Mn    P    S    Ni    Cu  ≤0.12  ≤0.08  ≤0.50  ≤0.03  ≤0.03  ≤0.60  ≤0.03

熔敷金属中，微量元素Cu由涂料中的四氧化三铁、三氧化二铁、氧化亚铁带入。

利用本发明的铸铁电焊条焊接灰口铸铁和球墨铸铁的熔敷金属的机械性能如表3所示。

表3  本发明的铸铁电焊条焊接灰口铸铁和球墨铸铁的熔敷金属的机械性能

被焊铸铁牌号   σ_s(MPa)    σ_b    (MPa)    δ₅(％)    ψ(％)    硬度平均值 HB    焊缝    母材灰口铸铁HT20-40  440  605  24.0  44  199.63  144.33球墨铸铁QT40-5  430  600  18.0  28  156.83  257.33

焊接温度：0-20℃

利用本发明的铸铁电焊条不用予热，在0-20℃均可以焊接灰口铸铁和球墨铸铁，电弧稳定，成形美观，焊后焊接接头无裂纹、剥离，白口明显减少。

灰口铸铁和球墨铸铁焊接产生白口和裂纹的机理十分复杂，其中，包括冶金因素的影响，即焊缝金属的合金含量和组织，又有焊接工艺的作用，主要是焊接接头冷却速度的作用，本铸铁电焊条能够减少白口和消除裂纹，可能与以下的焊接冶金因素的影响有关：

①本铸铁电焊条中含有较多的各类铁的氧化物和大理石，这些都是强

  氧化物质，它们对减少焊接接头的白口和予防裂纹能起相当的作

  用。

②增加熔池中促进石墨化元素Ni和Al的含量，这对消除或减少焊接

  接头中熔化区的白口形成极为有利。

③焊缝中加入一定量的锰、钼和铜，使焊缝熔化金属先发生一定量的

  贝氏体转变，接着又发生一定量的马氏体相变、这两次连续相变产

  生的焊缝应力松驰效应，可有效地防止焊缝出现冷裂纹。

④焊缝金属中加入少量钛铁和微量稀土合金，有利于焊缝中的石墨细

  化，因而增加了焊缝金属的抗裂性。

实施例1

制作一种本发明的铸铁电焊条，其涂料和组成成份的重量百分比含量为：

钛白粉                          11％

四氧化三铁                      7％

三氧化二铁                      7％

氧化亚铁                        12％

钛铁                            3％

中碳锰铁                        9％

镍粉                            2％

钼铁                            4％

白泥                            7％

大理石                          7％

纯碱                            1％

长石                            3％

白云石                          3％

金红石                          10％

碳酸钾                          3％

合成云母                        3％

稀土镁硅                        6％

铝粉                            2％

该铸铁电焊条焊芯为HO8钢，焊芯与涂料的重量比为7∶3。焊条直径φ3.2mm，在200℃烘烤1小时，随烘随用；工件为灰口铸铁HT20-40，施焊前焊件去除油污，杂物，并烘干；不予热，在20℃施焊，每次焊程后用尖咀锤锤击焊接接头，以消除焊接应力。

焊接工艺参数为：焊接电流160A，焊接电压25V。

焊后焊接接头成型美观，无裂纹，无剥削，无气孔，白口组织很小。

实施例2

制作与实施例1的涂料和组成成份重量百分比完全相同的铸铁电焊条，利用该电焊条焊接球墨铸铁QT40-5工件，施焊前后的措施也完全与实施例1相同，在20℃施焊，不予热。

焊接工艺参数为：焊接电流150A，焊接电压25V。

焊后，焊接接头成形美观，无裂纹，无剥离，白口组织小。