如何焊接铸铁

在房屋内焊接铸铁是可能的 - 在某些条件下

铸铁部件的有效内部焊接可以节省时间和金钱 - 但存在挑战。焊接失效通常可以导致破裂或其他损坏。如果涉及关键部件，则可以明智地寻求焊接设施的工艺与经验丰富的焊工，以确保成功的结果。

如果焊接是内部进行的，那么研究有效生产焊接零件所需的步骤是至关重要的。在开始之前应采取四个关键步骤:

1. 识别合金
2. 彻底清洗铸件
3. 选择预热温度
4. 选择合适的焊接工艺

识别合金

铸铁是一家铁碳合金。它们的高碳含量（通常为2-4％）使铸铁其特征硬度。但是，这种硬度符合延展性的牺牲品。与之相比，它不太稳定钢或铁艺。焊接过程中的加热和冷却循环导致金属中的膨胀和收缩，诱导拉伸应力。铸铁在加热或压力时不会伸展或变形 - 相反，它们裂开 - 使它们极难焊接。通过添加不同的合金可以改善这种特性。

有些铸铁合金比其他合金更容易焊接:

• 灰色铸铁
  灰铸铁是最常见的铸铁形式。在制造过程中，碳沉淀到石墨薄片中，进入珠光体或铁氧体结晶微观结构。它比白色铸铁更具韧性和可焊接。然而，随着灰色铸铁内的石墨薄片可以进入焊接池以引起焊接金属脆化件的挑战。

• 白口铸铁
  白口铸铁将碳保留为铁碳化物而不使其以石墨的形式析出。渗碳体结晶组织坚硬而脆。白口铸铁一般认为是不可焊接的。
• 韧性，结节或可延展性铁
  由于制造过程中的微观组织差异，这些铸铁的脆性都较低。这三种材料都具有独特的制造工艺所产生的球状碳微结构。

确定是否有白铁或灰铁的最好方法是检查原始规格。光谱化学分析事后可提供此规范。当这些精确的方法不可能的时候，有一些方法可以在商店检查。

灰铸铁在断口处呈灰色，这是由于其组织中含有石墨。由于渗碳体的存在，白铁沿断口的颜色更白。不幸的是，只有当焊工知道材料是灰色或白色时，断裂试验才有用。这些都是更古老、更传统的铸铁。它们在某些商品类别中也更为常见。然而，球墨铸铁，一种相对较新的材料，沿断口也相当白，而且更易于焊接。

火花测试也可由经验丰富的冶金学家用来测定铁的种类。

清理铸件

无论合金是什么，所有铸件都必须在焊接前进行适当的准备。在准备焊接铸件时，去除所有表面材料是至关重要的。铸件焊接处必须完全清洁。从焊接区域清除油漆、油脂、油和其他异物。最好是在短时间内小心缓慢地对焊缝区域加热，以从母材的焊缝区域清除滞留气体。

测试铸铁表面是否平整的一个简单方法是在金属上沉积一道焊缝——如果有任何杂质存在，它将是多孔的。这个孔道可以被磨掉，这个过程重复几次，直到孔隙消失。

预

所有铸铁都容易受到压力的破裂。热量控制是避免裂缝的最重要因素。

铸铁焊接需要三个步骤:

• 预热
• 低热量输入
• 缓慢冷却

热控制的主要原因是热膨胀。金属受热时膨胀。当整个物体以相同的速度变暖和膨胀时，不会产生压力，但当热量局限在一个小的热影响区(HZ)时，就会产生压力。

局部加热导致受限制的膨胀 - Hz由其周围的冷却器金属含有。产生的应力程度取决于Hz和铸造体之间的热梯度。在钢和其他延性金属中，通过拉伸通过限制膨胀和收缩构建的压力。不幸的是，这可能导致收缩时期的裂缝，因为铸造铁杆具有相对较差的延展性。预热降低铸造体和Hz之间的热梯度，从而最小化由焊接引起的拉伸应力。通常，较高的温度焊接方法需要更高的温度预热。当不可能进行足够的预热时，最佳策略是最小化热输入 - 选择低温焊接过程，以及低熔点焊接杆或线。

冷却速率是另一个直接影响焊缝处应力的因素。快速冷却会导致收缩，从而产生脆性，容易开裂的焊缝。相反，低冷却降低了硬化和收缩应力。

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焊前预热

所有铸铁在压力下都容易开裂，但可以通过预热来防止。观看这段视频，了解焊接前如何加热金属。

焊接技术

焊接技术的选择应基于其对所焊接的铸铁合金的适用性。最常见的焊接工艺有粘接、氧乙炔焊和钎焊。

把焊接

棒焊，也称为保护金属电弧焊或MMA，是利用覆盖有助焊剂的自耗电极。不同类型的电极可以根据应用，颜色匹配要求，以及焊接后要做的加工数量使用。

有三种主要的填充类型，工作良好的铸铁棒焊接:

• 铸铁覆盖电极
• 铜合金电极
• 镍合金电极

镍合金焊条是最常用的铸铁焊条。根据新罕布什尔郡材料实验室公司，镍铁焊缝强度大，热膨胀系数小，降低了焊接应力，提高了抗裂性。

在电极和焊接区域之间的电弧熔化金属并引起熔合。电弧应指向熔池，而不是母材，因为这将最大限度地减少稀释。建议使用制造商批准的最低电流设置，以减少热应力。在用铸铁或铜电极焊接之前，预热件到至少250°F。镍电极不需要预热就可以使用。

氧乙炔焊接

氧乙炔焊接也使用电极，但不是由电流产生的电弧，而是由氧乙炔炬提供能量进行焊接。铸铁电极和铜锌电极都适用于铸铁的氧乙炔焊接。

在乙炔焊接过程中必须注意不要氧化铸铁，因为这会导致硅损失和在焊缝中形成白铁。焊条应在熔池中熔化，而不是直接通过火焰熔化，以减小温度梯度。

硬钎焊

钎焊是连接铸铁件的常用方法，因为它对母材本身的影响很小。焊条提供了附着在铸铁表面的填料。由于填充物的熔点较铸铁低，填充物不会被铸铁稀释而粘附在表面。

由于连接取决于润湿基础金属表面的填充物的质量，因此表面的清洁对于这种焊接技术至关重要。根据机器设计，使用焊剂防止钎焊期间形成氧化物是常见的。它是促进润湿的液体，这使得填充物流在待连接的金属部件上。它还清洁氧化物的部件，使得填充物更紧密地粘合到金属部件上。另外，焊剂用于焊接以清洁金属表面。

完成

开裂通常发生在热收缩阶段，随着焊缝冷却和收缩，拉应力增加。如果应力达到临界点，焊缝就会开裂。

在冷却过程中，通过施加压应力来对抗拉应力，可以降低开裂的机会。焊工使用一种叫做喷丸的技术(用球头锤进行适度的打击)，在可变形的焊缝仍然是软的时候进行喷丸。喷丸处理降低了焊缝和HZ中开裂的风险，但只能在使用相对延展性好的焊缝金属时进行。

焊缝的最后一步是冷却控制。该方法使用绝缘材料尽可能减缓冷却，或者将周期性热量施加到焊缝中以减慢自然冷却过程。

内部焊接

虽然将铸铁焊接承包给专业人员可以保证焊接质量，但通过仔细的准备，可以在内部完成焊接修复。请遵循以下步骤:识别你的合金，准备材料，选择最合适的焊接技术。

来源

• 总材料。“焊接铸铁和其他铁杆。“
• 新罕布什尔州材料实验室。“焊接铸铁的提示。“
• 焊接研究所。“材料可焊性:铸铁。“