一、鑄鐵的補(bǔ)焊方法
常用的鑄鐵補(bǔ)焊方法有熱焊法、加熱減應(yīng)區(qū)法和冷焊法三種。
1. 熱焊法
熱焊法是在焊接前將被補(bǔ)焊鑄件進(jìn)行整體預(yù)熱或大范圍局部預(yù)熱到暗紅色（600~700℃）后開始補(bǔ)焊的方法。為防止裂紋，必須保證在焊補(bǔ)過程中鑄件的溫度不低于400℃，否則，應(yīng)重新升溫，焊后必須加熱到600~650℃，消除應(yīng)力并緩冷。熱焊法的焊補(bǔ)區(qū)溫差小，焊件整體受熱均勻，焊后冷卻慢，可有效地防止裂紋和白口組織的產(chǎn)生，而且焊縫區(qū)易于進(jìn)行切削加工，但其加熱設(shè)備費(fèi)用高，焊接的勞動強(qiáng)度大。熱焊法的加熱方法見表3-4。
表3-4 鑄鐵熱焊法的加熱方法
續(xù)表
2. 加熱減應(yīng)區(qū)法
加熱減應(yīng)區(qū)法克服了熱焊法成本高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、勞動條件差等缺點(diǎn)，在生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。加熱減應(yīng)區(qū)法就是利用物體熱脹冷縮規(guī)律焊補(bǔ)鑄鐵的方法，加熱減應(yīng)區(qū)是通過加熱能減少焊縫處應(yīng)力的區(qū)域。加熱減應(yīng)區(qū)法的實(shí)質(zhì)是加熱某一個或多個局部區(qū)域，人為地減少焊補(bǔ)處的應(yīng)力降低其拘束度，從而達(dá)到防止裂紋產(chǎn)生的焊接方法，如圖3-1所示。
圖3-1 加熱減應(yīng)區(qū)焊接示意圖
減應(yīng)區(qū)可根據(jù)需要選擇一處或多處。加熱減應(yīng)區(qū)部位要選擇能夠阻礙焊縫金屬自由膨脹和收縮的部位，即局部加熱后，就可使焊縫金屬及其他部位有自由膨脹和收縮的可能，同時，加熱減應(yīng)區(qū)應(yīng)與鑄件的其他部位聯(lián)系不多，而且比較牢固，如邊、角等部位。當(dāng)與焊補(bǔ)區(qū)共同受熱后冷卻時，能夠比較自由地與焊補(bǔ)區(qū)一同收縮。
特別要注意，加熱減應(yīng)區(qū)的加熱溫度不宜過高，一般不高于750℃，以免使該區(qū)性能降低，應(yīng)在室內(nèi)避風(fēng)處焊接；氣焊火焰在焊接時要對著空間或減應(yīng)區(qū)，嚴(yán)禁對著其他未焊區(qū)域。
3. 冷焊法
在常溫下不進(jìn)行預(yù)熱的補(bǔ)焊方法。冷焊法的特點(diǎn)是在操作過程中利用熱脹冷縮的規(guī)律，采用合理的焊接方法（或方向）和速度，使焊補(bǔ)區(qū)在焊接過程中能比較自由地膨脹和收縮，從而達(dá)到減小焊接應(yīng)力和產(chǎn)生裂紋的可能性。冷焊法常用于鑄件邊、角、棱處小缺陷的補(bǔ)焊。
二、灰口鑄鐵
1. 焊接性
由于灰口鑄鐵的強(qiáng)度低、塑性差、對冷卻速度敏感，所以可焊性較差。
（1）焊接接頭易產(chǎn)生白口組織。在焊補(bǔ)灰口鑄鐵時，在接頭的熔合區(qū)往往會產(chǎn)生一層白口鑄鐵組織，這種現(xiàn)象稱為鑄鐵的白口化。白口鑄鐵硬而脆，極難進(jìn)行機(jī)械加工，同時還會產(chǎn)生裂紋。白口產(chǎn)生的原因，主要是由于冷卻速度快和石墨化元素不足。預(yù)防措施主要有：
①在焊條或焊絲中加入大量石墨化元素如碳、硅等，使焊縫形成灰口鑄鐵組織；另外焊芯還可以采用非鑄鐵材料，如鎳基、銅鎳、銅鋼等材料，使焊縫金屬避免產(chǎn)生白口。
②減慢焊縫區(qū)的冷卻速度，延長熔合區(qū)處于紅熱狀態(tài)的時間，使石墨充分析出，這是避免熔合區(qū)產(chǎn)生白口的主要工藝措施。常用的辦法是焊前將焊件整體或局部預(yù)熱至600～700℃熱焊或400℃左右半熱焊。
（2）焊接接頭上易產(chǎn)生裂紋。由于鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差，所以在焊接應(yīng)力作用下就會產(chǎn)生裂紋。裂紋可能出現(xiàn)在焊縫上，也可能沿熔合線開裂造成焊縫與基本金屬的剝離。防止措施主要是減小或消除焊接應(yīng)力。
2. 氣焊工藝
氣焊焊補(bǔ)灰口鑄鐵可以有效防止產(chǎn)生白口、裂紋和氣孔，焊接質(zhì)量好，并且焊后容易切削加工，但對大型鑄件容易產(chǎn)生未焊透的缺陷。
焊前，在焊件上清除型砂、油垢之后檢查缺陷。焊件上的裂紋可直接或用放大鏡觀察。當(dāng)裂紋不明顯時，可用火焰加熱至200~300℃，冷卻后即可顯示出來。在裂紋不明顯處，滲煤油后擦去表面油跡，并撒上一層薄薄的滑石粉，然后用小錘輕輕敲擊，就可以顯示出裂紋的痕跡。對于汽缸等有密封性要求的鑄件，可用水壓試驗檢查滲漏處找出裂紋。裂紋找出后，在裂紋的兩端鉆φ4~6mm的止裂孔，以防止裂紋擴(kuò)展。
開坡口時，缺陷內(nèi)的夾砂及周圍的疏松組織必須徹底清除，坡口的形式如圖3-2所示。
圖3-2 鑄鐵氣焊時的坡口形式
為了增強(qiáng)焊縫的強(qiáng)度，可在焊件的坡口內(nèi)鉆孔、攻絲后把螺絲擰在坡口內(nèi)，螺絲末端露出在熔化區(qū)間內(nèi)，即“栽絲法”，如圖3-3所示。補(bǔ)焊時螺絲末端熔化在焊縫中，從而使熔合區(qū)附近的應(yīng)力主要由螺絲來承受，這樣，可防止熔合區(qū)產(chǎn)生剝離。
焊接灰口鑄鐵時可選用鑄鐵焊絲，如HS401A或HS401B，氣焊熔劑可選用CJ201，也可自行配制，熔劑配方可采用硼砂（56%）+碳酸鈉（22%）+碳酸鉀（22%），或者硼砂（50%）+碳酸鈉（50%），或者100%的脫水硼砂。
圖3-3 栽絲法示意圖
灰口鑄鐵補(bǔ)焊時，應(yīng)選用較大號的焊炬，以提高焊接火焰能率，有利于消除氣孔、夾渣等缺陷。焊嘴孔徑和氧氣壓力可根據(jù)焊補(bǔ)處的壁厚，結(jié)合表3-5選擇。
表3-5 焊嘴孔徑和氧氣壓力的選擇
在焊接過程中，必須選用中性焰或弱碳化焰，但焊接結(jié)束時可用碳化焰使焊縫緩冷，這樣，可以減少碳和硅的燒損，消除過厚的氧化膜，防止白口冷硬現(xiàn)象；當(dāng)清除缺陷的底部或開坡口時可用氧化焰。
焊接時，要在基本金屬熔透后送入焊絲，并對焊絲施加一定的壓力，以防熔合不良。不預(yù)熱焊接時不要過多地熔化母材，用火焰清理缺陷時應(yīng)把熔化的雜質(zhì)清除出去，防止熔化物冷硬。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池中有小氣孔和白亮點(diǎn)夾雜物時，可向熔池中加入少量熔劑，有助于清除夾渣。但氣焊熔劑也不宜加入過多，過多的熔劑反而容易產(chǎn)生夾渣和氣孔。清除氣孔和夾渣還可采用少加熔劑或不加熔劑的方法，即提高熔池鐵水的溫度，用火焰向熔池中吹，往深處熔化，使氣體、夾雜物浮起，并用焊絲將夾雜物挑出。操作時要注意火焰要始終覆蓋住熔池，并保持焰心與熔池距離為3~5mm。加焊絲時，經(jīng)常用焊絲輕輕攪動熔池，可促使氣體及夾雜物浮出。攪動時焊絲端部應(yīng)放在火焰氣氛中，并且不要過分用力，防止將冷空氣帶入熔池。
為防止焊嘴過熱而發(fā)生回火，在焊炬頭部可纏石棉繩，并在焊接過程中不斷蘸水冷卻。焊接快結(jié)束時，應(yīng)使焊縫稍高于焊件表面，并用焊絲刮去表層。由于表層內(nèi)含雜質(zhì)較多，冷卻后硬度較高，所以，刮去表面層渣可提高焊縫的切削性能。
當(dāng)補(bǔ)焊區(qū)剛性較大或補(bǔ)焊面積較大，以及材質(zhì)較差、組織疏松的鑄件時，可采用熱焊法。焊后要用石棉布或炭灰將鑄件蓋好，使焊縫緩慢冷卻，以防止產(chǎn)生裂紋和白口組織。
三、球墨鑄鐵
1. 焊接性
球墨鑄鐵是在灰口鑄鐵中加入銅、鎂、鉬及稀土等合金元素，促使石墨形成球形狀態(tài)而存在于基體中的鑄鐵。球墨鑄鐵的焊接性基本上與灰口鑄鐵相同，但也有其自身的特點(diǎn)：
（1）焊接時由于球化劑（銅、鉬等）能增大焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向，并在焊縫及半熔化區(qū)更易形成白口組織，所以更容易產(chǎn)生焊接裂紋，這是焊接球墨鑄鐵的主要困難。
（2）由于球墨鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和塑性比一般灰口鑄鐵和可鍛鑄鐵要高，所以，相應(yīng)對球墨鑄鐵焊接接頭的機(jī)械性能要求也高。
2. 氣焊工藝
由于氣焊具有火焰溫度低、加熱及冷卻緩慢的特點(diǎn)，因而對減弱焊接接頭產(chǎn)生白口及馬氏體形成的傾向是有利的；同時火焰溫度低，可以減少球化劑的蒸發(fā)，促使焊縫金屬的石墨化過程得到充分進(jìn)行。所以，氣焊是有利于焊縫獲得球墨鑄鐵的一種較好的方法，常用于質(zhì)量要求較高的中小型球墨鑄鐵的補(bǔ)焊。
球墨鑄鐵的焊絲有加稀土鎂和稀土釔兩種。釔的沸點(diǎn)高，抗球化衰退能力比鎂要強(qiáng)，更有利于保證焊縫球墨化，在生產(chǎn)中應(yīng)用較多。
焊補(bǔ)球墨鑄鐵時，如果焊縫中的球化劑不足，則會出現(xiàn)片狀石墨，使接頭機(jī)械性能下降。氣焊球墨鑄鐵時采用的氣焊熔劑可用脫水硼砂。氣焊火焰采用中性焰或輕微碳化焰，不得采用氧化焰，否則將造成大量球化劑燒損。焊接時，還應(yīng)注意連續(xù)焊接時間不宜過長，一般不超過15~20min，如果熔池存在時間長，釔蒸發(fā)，氧化量就會增大，則會使焊縫中球化劑不足，出現(xiàn)片狀石墨，降低焊接接頭的機(jī)械性能。使用鎂球鐵焊絲時，連續(xù)焊接的時間應(yīng)更短些。
焊補(bǔ)球墨鑄鐵，焊后應(yīng)緩冷。對性能要求高的球墨鑄鐵焊件，在焊后應(yīng)經(jīng)退火或正火熱處理。
