冷焊法修补发动机缸体裂纹

作者：铁十一局四处动力设备科 李华

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 我单位一台KLD85Z轮式装载机上的PD6T04型发动机，其缸体在第6缸处产生一道裂纹（见图1）。裂纹穿过缸套的沉孔及缸体上的缸盖固定螺纹孔，使缸体内外通裂，冷却液外渗。困缸体材料为灰口铸铁，且强度要求高、结构复杂，所以决定采用冷焊法进行修复。 众所周知，灰口铸合碳量高，组织不均匀，石墨呈片状结晶，故而抗拉强度低、脆性大，可塑性及焊接性较差。由于碳、硫含量高，组织疏松，偏析严重，导热性能差，对冷却速度很敏感，且铸铁液固相温度比较接近，焊接过程中焊缝产生的变形力大，易形成气孔。缸体焊缝处由于局部加热，焊接热循环不均匀，不利于石墨析出，极易在焊缝区形成白口铁。焊接产生的应力扩散不均，如焊接应力超过铸铁强度，就会在焊补区出现新的裂纹或焊道剥离现象。所以，在焊补时应防止：焊缝区内的白口化及夹杂气孔；焊缝及缸体上产生新的裂纹；焊接过程中产生难熔的氧化物；缸体自身变形。 焊修工艺的确定 铸铁焊修有热焊和冷焊两种。热焊的焊接质量在相当程度上取决于加热、保温、防护措施及焊工的操作技能等，因此在施工现场对缸体实施热焊是不可取的。而冷焊前不需要进行高温预热，焊后在室温下自然冷却，依靠焊条来调整焊缝处的化学成分，以防止产生或减少白口和裂纹；此焊接工艺简单，工作效率高，维修费用低，故选择冷焊。 选择焊条的主要依据是焊条熔化时与缸体的熔合能力。我们选用铸308纯镍铸铁焊条，其焊芯含镍量高，药应含有石墨。镍原子与铁、碳等原子熔合性好，高温下扩散能力强，可溶解碳而不形成脆硬组织，使焊缝的切削加工性能好，抗拉强度高，抗裂性好。 焊修时用300A硅整流电焊机，采用反接接线法。 另外，电流的大小直接影响焊修效果。电流过大，焊条的药皮易烧红脱落，造成夹渣和熔合不好，焊接区域温度上升既快又高，热影响区大，熔合区马氏体厚度也会增加；电流过小则与缸体熔合不好，容易产生夹渣和裂纹。此次焊修电流值为90－120 A。 施焊工艺过程 (1)钻止裂孔 确定裂纹位置，开好U形坡口后，为防止施焊时裂纹扩展，在缸体外侧裂纹方向前26mm处、裂纹的中间和顶端各钻直径为6mm的止裂孔。孔口处用钻头扩成喇叭口状，以利焊接熔合。 （2）预热 为保证焊缝与缸体的结合强度，要清理坡口内的油污、积和水分等杂质，然后用氧一乙炔火焰将坡口两侧预热到 150 T左右。预热时各处温度需上升均匀，如预热不均匀，易形成局部高温，产生热应力，导致缸体内部产生新的微裂纹，或焊后有残余应力。所以预热面积应稍大些，以防止焊缝区产生或减少淬硬组织。 (3)施焊 为了控制焊接变形，减少焊接缺陷，应将施焊部位垫成水平状态，焊接）l匝序见图2。施焊中，以直线划小圈式的运条手法，用中等弧长施焊，每条焊段长度控制在12-20 mm之间，堆焊厚度不超过2 mm，动作要干脆利落。为减少焊接应力，防止焊缝剥离和产生裂纹，不应使高温电弧在焊区停留的时间过长而造成局部温度过高。每段焊完之后，要迅速用小锤轻轻敲击焊段及其周围，以清除药皮和消除焊接内应力。然后将焊段表面的焊肉用砂轮磨去一些，待焊段温度冷却到50ºC左右时再焊下一道。第一层焊完，用砂轮在整个焊缝上再磨去一些焊肉，检查确无气孔、裂纹后再焊第二层。依此类推，最后使整道焊缝圆滑过渡到缸体上平面，此焊法对控制焊缝应力有利。 （4）焊止裂孔 焊缝全部焊接完毕并确定已无裂纹后再堆焊裂纹两端的止裂孔。全部焊修完毕后，将焊渣清理干净，再次轻锤焊缝表面，检查焊缝有无气孔、裂纹等缺陷，冷却至室温，然后将缸体进行机加工至要求的尺寸。 采用上述冷焊方法修复后，发动机至今已运行了 1500 h，焊缝处无异常现象，证明焊修效果良好。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/29/2008)