球墨鑄鐵與碳鋼的焊接的焊接方法最常用焊條電弧焊和二保焊。球墨鑄鐵中的石墨呈球狀,對基體的割裂作用和應(yīng)力集中比灰鑄鐵小得多,因而基體抗拉強(qiáng)度可達(dá)400~600MPa。但是,球墨鑄鐵中的球化劑(如鎂、稀土及硅鈣合金等)起阻礙石墨化作用,所以球墨鑄鐵白口化傾向更大。球墨鑄鐵與碳鋼焊接時(shí),半熔區(qū)更容易形成白口層,奧氏體區(qū)更容易形成馬氏體組織,由此引起更大的裂紋傾向。另外,球墨鑄鐵的強(qiáng)度高,對焊縫金屬強(qiáng)度的要求也相應(yīng)提高。

球墨鑄鐵與碳鋼的物理性能、化學(xué)成分有很大差別,焊接時(shí)在碳鋼一側(cè)熔合區(qū)附近會集聚很大的應(yīng)力,焊接接頭區(qū)容易產(chǎn)生裂紋,嚴(yán)重時(shí)焊縫與母材金屬可出現(xiàn)“剝離”現(xiàn)象。因此,球墨鑄鐵與碳鋼焊接時(shí)必須預(yù)熱,一般預(yù)熱溫度在500~700℃,焊接過程要保溫,焊后要緩冷。常采用焊接方法有焊條電弧焊、氧-乙炔氣焊、CO2氣體保護(hù)焊、真空擴(kuò)散焊和釬焊等。

(1)焊條電弧焊

對球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵焊前準(zhǔn)備時(shí)可用噴丸方法去除鑄鐵表面的氧化皮。為保證接頭質(zhì)量,往往采用電弧熱焊法,焊前預(yù)熱500~700℃。如果選擇塑性好、抗裂性高的鎳基合金焊條時(shí),球墨鑄鐵與碳鋼焊接也可采用電弧冷焊法.采用電弧冷焊的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)率高,但是,要獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭,必須注意以下幾個(gè)問題：

①電弧冷焊冷卻速度快,球墨鑄鐵中的球化劑嚴(yán)重阻礙石墨化過程,焊縫容易出現(xiàn)白口組織;電弧冷焊時(shí)出現(xiàn)的白口組織不僅影響機(jī)械加工,而且收縮率大,焊接變形大,在焊接應(yīng)力作用下,焊縫極易產(chǎn)生裂紋,靠近球墨鑄鐵母材一側(cè)的焊縫裂紋傾向尤為嚴(yán)重。

②為防止異質(zhì)焊縫出現(xiàn)白口組織,通常選用高釩焊條和鎳鐵焊條,如選用Z408焊條或Z438焊條,焊縫的抗裂性能和機(jī)械加工性能明顯地得到改善。

③焊前選用直徑1.0mm的H08Mn2SiA焊絲,先在球墨鑄鐵坡口上堆焊過渡層。堆焊過渡層的工藝參數(shù)為:焊接電壓18~20V,焊接電流95~105A,焊接速度0.28~0.33cm/s。為了確保堆焊層質(zhì)量,兩個(gè)相鄰堆焊焊道的寬度應(yīng)重疊1/3為佳。

④電弧冷焊時(shí),將堆焊好的球墨鑄鐵件與碳鋼嚴(yán)格定位,接頭根部間隙為3~8mm,然后用E5016(J506)或E5015(J507)焊條進(jìn)行焊接,為了防止焊接接頭處產(chǎn)生角變形，應(yīng)進(jìn)行雙面焊。

⑤球墨鑄鐵焊后應(yīng)立即放入593~649℃的加熱爐中,升溫到899℃,保溫2~4h,冷卻到704℃時(shí)保溫5h,再爐冷到593℃,然后在空氣中冷卻,有利于獲得好的效果。

如圖為球墨鑄鐵與碳鋼的焊接接頭,先用鎳基焊條在球鐵坡口上堆焊過渡層,然后將碳鋼板與之裝配,留有足夠間隙,如圖間隙為3mm，最后采J506焊條將焊縫焊滿。

(2)CO2氣體保護(hù)焊

以汽車傳動軸萬向節(jié)球墨鑄鐵(QT400-10)與15鋼的連接為例,在生產(chǎn)中,可采用管狀藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊方法施焊。

首先堆焊過渡層,采用含釩的小直徑鑄鐵焊條,如EZV(Z116、2117),小電流,淺熔深,嚴(yán)格控制熔合比,然后用CO2氣體保護(hù)焊將坡口焊滿,采用直徑0.6～0.8mm的管狀藥芯焊絲(焊絲為H08Mn2SiA)