浅析台虎钳的气焊补焊工艺

任建均

摘要： 作者通过对铸铁焊接性的分析，完成了断裂台虎钳的气焊焊补，台虎钳在使用过程中性能良好。

关键词： 铸铁焊接台虎钳气焊裂纹

一、引言

铸铁在铸造过程中经常会产生气孔、渣孔、夹砂、缩孔、裂纹、浇铸不足等缺陷。而在使用过程中，由于超负荷，机械事故，以及自然、人为损坏等原因，造成铸铁机件损坏的也很多。对这些缺陷件及损坏件，应根据铸铁的特点，采取相应的补焊工艺进行补修。在所有的铸铁中，灰铸铁应用最广泛（导轨、机床底座、工作台、齿轮、台虎钳等），由于补焊的要求及补焊对象不同，灰铸铁有多种补焊方法，但目前我国最常用的方法是焊条电弧焊和气焊。

由于电弧焊焊条比较昂贵，一般用于补焊厚大的铸件，而气焊缝的材质、性能、颜色等和母材相近，设备简单，取材容易，适合于补焊中、小型薄壁件。气焊火焰比电弧焊低，加热和冷却速度比较缓慢，加热程度和加热时间可以控制，这些都有利于石墨化。因此，气焊仍是一种铸铁补焊的常用方法。

学校钳工专业的学生在实习的过程中，经常会遇到台虎钳断裂损坏的情况。而通过采用气焊补焊的方法进行修复，可以取得很好的效果。这样既可以给焊接专业的学生提供实习训练课题，又可以为学校钳工专业的实习教学节约实习经费。

二、台虎钳补焊的工艺分析

台虎钳的材质为铸铁，而铸铁焊接的难点在于焊接过程中易形成硬度很高的白口组织和产生剥离性裂纹，受力情况差。铸铁焊接时产生的裂纹一般为热裂纹即剥离性裂纹，而铸铁焊接所说的冷裂纹通常是指温度冷却到400℃以下而产生的应力裂纹，这种裂纹在冷裂时通常伴随有响声。而白口组织是硬度很高且无塑性的渗碳体，裂纹的形成与这种白口组织有着必然的联系，它一般产生于焊接熔合区。在焊接收缩应力、热应力、拘束应力和局部热焊时产生的温度应力作用下易产生裂纹。此外，裂纹的出现还与选材不当或母材所含S、P、Ni等杂质过多有关。因此，防止白口组织与裂纹这两个问题是相辅相成的。在这里还要说明一下，铸铁中的裂纹环境与低碳钢及低合金钢中所指的淬硬性对裂纹的影响与铸铁不同，前者是母材有一定的塑性而淬硬组织马氏体无塑性，从而使母材与焊缝之间存在着塑性差，在自身收缩应力使用下，易在变形最大的区域开裂。而铸铁焊缝及母材均无塑性，母材与焊缝是刚性面，所以产生剥离。

三、台虎钳焊补的工艺措施

1.检查缺陷

台虎钳在使用的过程中除直接断裂宏观检查外，还可以用下述方法进行检查裂纹：（1）直接用放大镜观察，也可以在焊接或用火焰开坡口时观察，裂纹为细白线，端点就是裂纹终点。（2）在裂纹不明显处用火焰加热至200°C～300°C，待冷却后裂纹即可显示出来。（3）渗煤油后擦去表面油渍并撒上薄薄一层滑石粉，用小锤轻敲振动，就可显示出裂纹。

2.裂纹终点钻止裂孔

3.准备坡口

可以剔、铲、角向磨光机开坡口或用气焊火焰开槽，缺陷内的夹砂必须彻底清除。

4.选择焊炬、焊丝、焊剂

焊炬功率宜大些，否则不易消除气孔、夹渣。为防止焊接时焊炬过热回火，焊炬头部可缠石棉绳，操作时不断沾水冷却，

四、台虎钳焊补的操作方法

1.焊前准备

（1）将断裂处用角向磨光机开V形坡口，预留钝边2—3mm。坡口两侧50mm处用氧乙炔焰烘烤，剥离油漆、油污及氧化物，再用钢丝刷清理焊缝周围，露出金属光泽。

（2）焊炬H01-12，5号焊嘴，Φ8焊丝，气剂201，准备一块铸铁平板放在避风处并放上焊件，将断裂处合缝，不留间隙。最好底部垫上石棉板或其他保温材料。

2.焊接

（1）定位焊：用碳化焰缓慢加热水平断裂部位，对称两点定位，焊缝长10mm，定位点必须焊透。

（2）焊前焊件整体预热到400℃。

（3）翻转焊件90度垫平，置焊缝为水平位置将坡口两侧加热到暗樱红色（650℃～730℃）提高焊补区温度。趁热将火焰对准焊缝加热到亮黄色（1115℃—1250℃）形成熔池后将焊丝粘焊粉不断将填充金属熔入焊缝，焊缝成形须圆滑过度，然后再将焊件翻转180度，焊完第二条焊缝，再翻转90度，焊完最后一条焊缝。（见焊补示意图）：

焊补示意图

（4）台虎钳两侧面滑动部分焊缝必须平整，反面应圆滑过度，焊缝余高2—3mm，每条焊缝必须焊透，无任何焊接缺陷，始焊点与终焊点交叉点应重叠20mm。

（5）焊接时采用碳化焰缓慢加热，焊炬作圆环形来回摆动，使熔合线过度良好，并防止熔池下塌，焊丝在熔池中心熔化，并挑除白亮点氧化物，使熔池中焊丝与母材充分熔透，结合良好，焊缝必须连续焊完，不能中断焊接。

（6）焊完立即将焊件放入烘箱内保温缓冷至室温。

3.注意事项

（1）焊接过程中，填充金属都必须选用与台虎钳材质相同的焊丝，焊剂201施焊。

（2）如焊丝含碳，含硅量偏低不能使用，如果是白口铸铁焊丝是绝对不能作为填充金属的。