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郑州科技学院本科生毕业论文文献综述题目：新型铸铁焊接材料------Z318焊条焊接工艺的研究专业：机械设计制造及其制动化班级：机制本科六班姓名：李昱霖指导教师：李凤云(教授)所在学院：郑州科技学院1.概述现如今，铸铁和铸铁的焊接件越来越多，而且铸铁具有成本低，铸造性能好，容易进行切削加工等优点，而且熔化设备简单，所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用，特别是四十年代末，球墨铸铁问世以后，由于其机械性能接近铸钢，原先不少的铸钢及锻钢件现已为球墨铸铁所代替。所以铸铁的应用范围更广泛。[1]工业上常用的铸铁实际上是含碳1.75%~4%的Fe—C—Si三元合金。碳在铸铁中除少量溶解与金属基体之中外，大部分是以石墨或碳化物形式存在，根据碳在铸铁中存在的状态不同，可将铸铁分为灰口铸铁，可锻铸铁，白口铸铁和球墨铸铁。白口铸铁中的碳全部以渗碳体状态存在，断口呈白亮色，故称之白口铸铁，渗碳体性硬而脆，其硬度为HB800左右，无法机械加工，故白口铸铁在机械制造上很少应用，焊接这种铸铁的机会时很少的。灰口铸铁，可锻铸铁及球墨铸铁中的碳基本以石墨状态存在，部分存在与珠光体中，但在这三种铸铁中，石墨存在的形式是不同的，灰口铸铁中的石墨是以片状存在的;可锻铸铁（由白口铁经石墨化退火而得）中的石墨以团絮状存在；而球墨铸铁（铁水经球化剂处理）中的石墨以圆球状存在。由于石墨存在形式的不同，对基体性能消弱的作用有很大差异；故三种铸铁的性能有很大差异。在相同基体组织情况下，其中以球墨铸铁机械性能（强度及塑性）为最高，可锻铸铁次之。可锻铸铁的石墨化退火处理时间长，费用贵，故许多地方已为球铁所代替。[2]焊接技术的发展趋势1、提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力。2、提高准备车间的机械化，自动化水平是3、焊接过程自动化，智能化是提高焊接质量稳定性，解决恶劣劳动条件的重要方向。4、新兴工业的发展不断推动焊接技术的前进。当前世界先进工业国家的重点发展方向。5、热源的研究与开发是推6、节能技术是普遍关注的问题动焊接工艺发展的根本动力。1.1铸铁焊接的主要应用：[3]1.1.1铸铁缺陷的焊补，很多工厂都有铸铁车间，一般铸件的废品率都比较高，采用焊接方法修复这些有铸造缺陷的铸件，不仅有利于及时完成生产任务，而且可以大大降低铸件成本。1.1.2已损坏铸件的焊补：由于各种原因，铸铁件（如气缸，空气锤等）在使用过程中会受到损坏，出现裂纹等缺陷，使产品报废。若要更换新的，有的新铸件一时无法解决，将严重影响生产任务的完成，而且成品铸件都是经过机械加工的，价格也往往很贵，若能及时用焊接的方法修复，不仅有利于生产任务的完成，而且可以节约大批资金。1.1.3零件的生产即把铸铁件（主要是球墨铸铁件）与钢件或其他金属件焊接起来作成零部件。2.灰口铸铁的可焊性分析2.1焊接接头焊接接头易产生裂纹的原因的分析[4]灰口铸铁在凝固冷却过程中对冷却速度很敏感，而且强度低，塑性性能很差，一般常用的电弧焊过程又具有冷却快及工件受热不均匀，焊接应力较大的特征，故焊接铸铁的主要问题是白口化及裂纹等问题。裂纹是焊接灰口铸铁的主要问题，灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊缝金属中，也可能在基本金属即母材上。母材的裂纹一般出现近缝区，可能是纵向，横向或斜向的。由于灰口铸铁塑性极差，几乎不能发生任何塑性变形，而且强度又低，所以在焊接应力及铸件本身应力（组织应力）的共同作用下，当局部应力大于强度极限时，就产生裂纹。严重时，会使焊缝金属和母材分离，即焊缝从基本金属上脱离下来，即所谓剥离。如果焊缝强度较高而母材强度较低，或结合处产生白口时，由于白口铸铁收缩率（1.6％-2.％）比灰口铸铁收缩率（0.9％-1.8％）大，且塑性也差，故均产生剥离。焊缝金属内的裂纹，一般常见的是横向裂缝，有时也有纵向及斜向裂纹，在焊缝断口处没有高温氧化时常见的蓝颜色。裂纹生成时常发出清脆的金属开裂声。通常裂纹发生在热态焊缝金属的暗红色消失后，即600℃以下，直到焊缝与焊件整体温度均匀化之前。最容易发生裂纹的温度在400℃以下，通常这种在热应力和组织应力的共同作用下发生的裂纹称为热应力裂纹。焊接接头产生裂纹的防止措施1）焊前预热和焊后缓冷的措施：焊前将焊件整体或局部预热和焊后缓冷不但能减少焊缝的白口倾向，并能减小焊接应力和防止焊件开裂。（2）采用电弧冷焊减小焊接应力的措施：选用塑性较好的焊接材料，如用镍,铜,镍铜,高钒钢等作为填充金属，使焊缝金属可通过塑性变形松弛应力，防止裂纹；用细直准焊条，小电流，断续焊，分散焊的方法可减小焊缝处和基本金属的温度差而减小焊接应力；通过锤击焊缝可以消除应力，防止裂纹。使焊缝冷却时能补受阻碍底自由收缩，从而避免用力过大而导致裂纹。（3）采用热焊法并控制好温度.当温度高于600℃时,由于产生于一定的塑性变形.而使部分内应力得到消除,一般在600℃以上焊接时就不会产生热应力裂纹.2.2焊接后产生白口组织焊后产生白口组织原因分析在补焊灰口铸铁时，经常会在熔合区生成一层白口组织。产生白口组织的原因是：由于母材近缝区在焊接时受到高温加热，当受热温度860℃以上时，原来灰口铸铁中得游离状态的石墨开始部分也熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨也越多。当冷却时，一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。另外。在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是产生白口的主要原因。一般在窄小的高温度熔合区内，焊后很容易产生白口组织。白口组织硬而脆，使得焊缝在焊后难·以机械加工，甚至会导致开裂。防止白口产生主要措施防止白口产生主要措施是适当调整填充金属的化学成分和冷却速度。改善焊缝技术的化学成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。例如气焊用铸铁焊丝的碳，硅含量要比母材高（C3.0％－3.8％，Si3.6%-4.8%）特别是冷焊灰口铸铁时，焊丝中的含硅量可高达4.5％焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分析出，这是避免熔合区产生白口的主要工艺途径。采取的具体措施是焊前预热和焊后保温。由于气焊时冷却速度较慢。因此。对于防止白口极为有力。3焊条的分析[5]焊条有药皮和焊芯两部分组成，焊芯的作用主要是导电，在焊条端部形成电弧。同时，焊芯靠电弧热熔化后，却形成具有一定成分的熔敷金属。药皮的主要作用，把涂料压涂到焊芯上称为焊条药皮，它便于焊接操作，保证熔敷金属具有一定的成分和性能。药皮的主要作用：a保证电弧的集中、稳定，使熔滴金属容易向熔池过度。b在电弧的周围造成一种还原性或中性的气氛，以防止空气中的水分、氧和氮等有害气体进入熔池。c生成的熔渣均匀的覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属的冷却速度，并获得良好的焊缝外形。d保证熔渣具有合适的熔点、黏度、密度等，使焊条能进行全位置焊接或容易进行特殊的作业，例如向下立焊等。e药皮在电弧的高温作用下，发生一系列的冶金化学反应，除去氧化物及S、P等有害杂质，还可加入适当的合金元素，以保证熔敷金属具有所要求的力学性能或其他特殊的性能（如耐蚀、耐磨、耐热等）4纯镍焊条存在的问题一价格昂贵二焊接依然存在缺陷三资源短缺5本次毕业设计所要解决的问题鉴于焊条的使用不同和现如今技术的缺陷，纯镍焊条的使用还不能完全代替。所以设计的方向就是改变焊条药皮的成分，以达到弥补焊接缺陷，降低焊接成本，提高焊接质量的目的参考文献[1]张清辉，吴宪平，洪波.焊接材料研制理论与技术.冶金工业，2002（1）[2]周振丰.焊接冶金与金属焊接性.机械工业，1987（9）[3]刘会杰.焊接冶金与焊接性.机械工业，2007（3）[4]韩国明.焊接工艺理论与技术.机械工业，2007（1）[5]何少卿、吴国权.焊条、焊剂制造手册.化学工业，2009（1）[6]李丽.焊接结构生产.机械工业出版社，2008（3）[7]王宗杰.熔焊方法及设备.机械工业，2006（12）[8]中国机械工程学会焊接学会.焊接金相图谱.机械工业出版社，1987[9]严绍华.热加工工艺基础.高等教育出版社，2004（1）[10]汤酞则.材料成形技术基础.清华大学出版社，2008（7）[11]大西洋焊接材料股份有限公司.大西洋焊接材料.2005