摘要：大型铸钢件由于工艺等的原因导致其容易产生砂眼、气孔等影响其工作性能的缺陷，为更好的提高大型铸钢件的工作性能需要对铸钢件的缺陷进行修复补焊，本文在分析铸钢件可焊性的基础上，对如何做好铸钢件的修复补焊和检验方法进行分析介绍。
关键词：铸钢件；补焊；缺陷；修复；检验方法
大型铸钢件在铸造的过程中由于工艺、环境、设备等的原因在铸造的过程中会在铸钢件表面产生裂缝、砂眼、气孔等的缺陷，为提高铸钢件的使用性能需要对铸钢件缺陷进行一定的修复，从而使得铸钢件缺陷区域附近能够得到与铸钢件相近或是相似的组织与使用性能。本文将对大型铸钢件的可焊性进行分析的基础上对如何做好铸钢件的修复和检验进行介绍。
1大型铸钢件的修复可焊性
大型铸钢件由于不同工艺、材料配比导致其可焊接性能也各有差异，其所采用的焊接工艺也不尽相同，在对铸钢件的可焊性进行分析时可以采用对铸钢件中的碳当量进行估算或是采用试验的方法来确定铸钢件的可焊性。其中碳当量法主要是通过对铸钢件中的化学成分来进行估算从而确定钢材中的化学成分对于钢材焊接热影响及淬硬性的影响程度。从而对铸钢件在焊接时所产生的冷裂纹程度及脆化程度等进行估算。同时在铸钢件修复焊接的过程中需要结合铸钢件的结构形状、钢材的刚度等综合考虑铸钢件修复的可焊性，尤其是对于一些较为重要的铸钢件修复，首先需要对铸钢件材料进行一定的可焊性试验，确定铸钢件的可焊性，并选择较为合适的母材。
2大型铸钢件的修复焊接过程
2.1大型铸钢件修复区域开坡口
在铸钢件的补焊过程中较常出现的问题主要有：（1）在铸钢件焊接时由于温度的突然变化导致铸钢件内产生较为严重的焊接应力，随着焊接应力的积聚会使得铸钢件产生较为严重的裂纹及铸件形变；（2）铸钢件修复补焊的部位与铸件本身的性能有较大的差距，无法形成良好的使用性能；（3）焊接过程中出现气孔、夹渣等影响铸钢件性能的缺陷；（4）融敷金属与母材融合性不高。为提高铸钢件修复补焊的效果需要做好对于铸钢件性能的试验，从而掌握正确的补焊操作方法：（1）做好铸钢件缺陷部位的清理工作，在铸钢件修复补焊之前首先需要对缺陷部位表面的氧化皮、杂质、夹渣等影响补焊的因素去除，从而使得融敷金属能够与母材更好的进行结合，确保铸钢件修复的质量。（2）为提高焊接质量需要在铸钢件修复部位开坡口，从而提高铸钢件焊接的强度，其中，在铸钢件表面开坡口的过程中需要根据铸钢件表面缺陷的特性和铸钢件的特点来进行确定，其中所开的坡口应当使得铸钢件的补焊部分向外扩张，形成口大里小的形状，在开好坡口后需要对所开坡口的表面进行清洁和整理，去除表面的杂质，其中坡口的深度需要达到可以漏出完好的金属，为确保铸钢件补焊熔敷金属与母材形成良好的熔接性并防止裂纹的产生，在坡口的底部及转角都应尽量保持光滑，并去除尖角，同时为了更好地避免开坡口或焊接的过程中裂纹的进一步扩展，在铸钢件缺陷区域开坡口之前应当在裂纹的末端或是距离裂纹末端约5mm～10mm处进行钻孔，钻头选用5mm～10mm的钻头，并将钻孔的深度控制在10mm以内。
在对脆性材料或是较为重要的铸钢件进行修复的过程中，首先需要对其母材进行一定的可焊性试验，确定铸钢件母材的可焊性的基础上需要完成对于脆性材料及重要铸钢件的退火后再对铸钢件缺陷区域进行开坡口处理。为防止铸钢件在修复焊接的过程中由于温度的变化所产生的应力而导致的裂纹与形变，在铸钢件修复补焊之前需要对缺陷区域或是整个铸钢件进行预热，其中，对于铸钢件预热温度以及预程度的控制主要是根据铸钢件的可焊性能以及铸钢件的结构形式与缺陷所在部位来进行确定的，在铸钢件修复焊接时可以采用冷焊或是热焊的方式。其中对于低碳钢或是低合金钢等塑性与可焊性较好且结构较为简单、缺陷性不大的一些区域，可以在铸钢件修复补焊时采用冷焊的方法加以补焊，而对于一些高锰钢等的铸件则通常需要在淬火后在进行相应的补焊，高锰钢由于其材料特性在修复焊接时无需采用预热。而对于铸件中的中碳钢、高碳钢以及合金钢塑件等的可焊性较差且焊接难度较大的铸钢件则在铸钢件修复补焊时必须要对其进行预热。
2.2大型铸钢件修复补焊时对于焊条的选择
在铸钢件修复补焊时需要根据铸钢件材料的物理、化学以及力学特性来对焊条进行相应的选取：（1）在焊条的选择时需要根据等强度的选择首先需要选择满足力学性能的焊条，同时结合母材的可焊性，选用非等强度的焊条。（2）在焊条选择时应尽可能的选择与母材成分相近的焊条。（3）当铸钢件母材中含有的碳、磷、硫等有害杂质校对时，应当尽可能的选择具有抗裂性与抗气孔性能较好的焊条，用以确保对于铸钢件修复补焊的可靠性。
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根据待修复铸钢件的工作条件以及使用性能等来对焊条进行选择：（1）当铸钢件工作时需要承受载荷和冲击载荷时，为确保铸钢件补焊效果需要选用低氢、钛钙等的焊条。（2）对于磨损条件下工作的铸件，以及耐腐蚀条件下的铸钢件，应当在考虑且工作条件的基础上选用较为合理的焊条。在考虑以上条件的同时还需要在考虑铸钢件的几何形状与复杂程度。
2.3大型铸钢件修复补焊要点
在铸钢件补焊时根据材料特性选择合适的焊接电流，在铸钢件修复补焊时应当尽可能的使补焊的部位朝上，从而方便焊接操作。对于一些铸钢件表面缺陷区域较大的焊件，需要在修复焊接时采用平面堆焊法，对于高碳钢和合金碳钢等在焊接时无需预热的铸钢件，需要在焊接时每焊完一段或是一层后对其进行敲击，避免热应力积聚而导致新裂缝的产生。
3大型铸钢件焊接过程及操作注意事项
焊接时要注意焊接工艺规范，尽量降低熔合比，焊接时用小直径的焊条，在小电流高压情况下迅速焊接，并控制好层间温度，合理安排焊接顺利，从而最大限度的避免焊接变形问题。
3.1过渡层焊接，焊前局部预热200℃，采用氧乙炔火焰局部加热焊接区域周围150mm；选用烘焙好的φ3.2mm的Ni317焊条，焊接电流为85～95A，沿整个坡口表面施焊高Ni过渡层，焊接时选用连续焊，防止预热温度降低。
3.2焊接完过渡层后，不直接清楚熔渣，而是要快速用石棉布覆盖，直到达到室温后再清除熔渣，这时候目视详细检查，发现裂纹应及时处理，再按照上述步骤重复焊接。
3.3填充层焊接需要在温度低于60℃的室温下进行，为了减少焊接时出现变形与应力，应采用多层多道焊接方法，后焊焊道要覆盖先焊焊道，覆盖达到1/3，对于比较长的焊道可以分段进行焊接。
3.4施焊过程中应尽量减少焊条摆动，以加强熔池保护。
3.5焊接时焊完一段焊缝，应停止移动焊条，等弧坑添满后熄弧。焊接中，每条焊道焊接完后应立即清渣，尽量避免焊接变形。然后在目视情况下缺陷，再进行急需焊接，如果有缺陷应进行补救。
3.6填充层选用3.2或4.0mm焊条，焊接电流在保证焊接的条件下应尽量小。
3.7施焊完毕，用角向磨光机打磨焊缝表面，直至与母材平齐。
4大型铸钢件焊后检验和效果评测
4.1焊后目测及5～10倍放大镜检测焊缝表面，确认无焊接缺陷，进行无损检测。
4.2焊后24小时要注意检查，对焊缝及焊接热影响区进行着色探伤检验，检验分阶段性进行，在焊接完成1/4、1/2、3/4和全部焊接完等环节进行检验，检查结果应为一次性合格，如果出现缺陷应及时处理。
4.3对焊接热影响区进行硬度检验，母材硬度均值HB166，焊缝硬度均值HB175。
机组启动后已经正常运行一年，未发现异常情况，说明本焊接修复方案是可行的。
5结语
我国经过了多年的发展，已经建立起了较为完善的工业体系。大型铸钢件是在铁路货车等工业领域应用较多的钢材，其性能与铸铁较为相似，但相对于铸铁在强度方面较高.同时由于铸钢工艺复杂，容易在铸造的过程中形成气孔、角度出现偏差、裂纹、砂眼等的缺陷，为提高大型铸钢件的使用性能，需要对铸钢件进行一定的补焊修复，如果采用较为合理的铸钢件修复工艺从而可以使得缺陷部分得到与铸钢件本体相同或是较为接近的使用性能，从而为后续加工制造带来较大的方便。
参考文献
[1]赵颖.重型铸钢件的焊接修复[J].焊接技术，2016（05）.
[2]李伟，马玉文，等.大型低合金铸钢件与高强度船用结构钢厚板的焊接[J].焊接技术，2018（03）.
论文作者:沈建,郝福军,黄新宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：铸钢件论文; 焊条论文; 缺陷论文; 性能论文; 裂纹论文; 过程中论文; 表面论文; 《基层建设》2019年第13期论文;