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高强度机床床身铸件焊接性分析

时间:2019-06-02 16:34 作者:东建铸造 点击: 次
随着机床行业的发展,对机床床身铸件提出了以下要求:一是对铸件材质提出更高要求。由于机床设计的不同,各生产企业对材质的要求呈现多样性,除了共同强调高刚度、高耐磨、低应力和良好的加工性能外,有的要求高强度高硬度,有的要求高强度低硬度,更重要的是各性能技术指标必须稳定控制,这对原材料的质量、熔炼技术、补焊技术都提出了更高的要求;二是对铸件强度的要求逐渐升级,传统的机床床身铸件材质为HT150,HT200,HT250,HT300,HT350,其中HT150属于低强度灰铸铁,HT200,HT250属于中高强度灰铸铁,HT300,HT350则属于高强度灰铸铁。目前机床使用低强度灰铸件呈逐年下降趋势,中高强度、高强度灰铸铁已成为主流,而强度更高的球墨铸铁件也已开始使用;三是对铸件外观与内在质量提出更高要求,首先是尺寸精度长期保持稳定,其次是表面缺陷与内在缺陷允许的级别要求越来越严格,这对于检测与补焊提出了更高的要求。
铸铁的组织主要取决于化学成分与冷却速度。灰铸件中的碳以石墨形态分布,硫、磷杂质高,增大了焊缝对冷却速度的敏感性。在快速冷却条件下,焊缝结晶时间短,石墨化过程不充分,致使熔合区和焊缝中碳以Fe3C状态存在,形成白口及淬硬组织,其硬度可高达600HBW。此外,灰铸件强度低,塑性差,焊接过程冷却速度快、焊件受热不均匀而形成较大的焊接应力,使焊接接头对冷裂纹和热裂纹的敏感性很大。因此灰铸铁焊接的主要问题:一是焊接接头易出现白口及淬硬组织;二是焊接接头易出现裂纹。
补焊时易出现裂纹
(1)冷裂纹当焊缝为铸铁型时,易出现冷裂纹。裂纹发生时常伴随着可听见的较响的脆性断裂声音,焊缝较长或补焊刚性较大的缺陷时,常发生这种裂纹。其产生原因是:焊接过程中由于焊件局部不均匀受热,焊缝在冷却过程中受到很大的拉应力,由于铸铁强度低,400℃以下基本无塑性,当拉应力超过铸铁的抗拉强度时,即发生冷裂纹。当焊缝中存在白口铸铁时,由于白口铸铁的收缩率((2.3)比灰铸铁的收缩率(1.26%)大,故焊缝更易出现冷裂纹,特别是当焊缝强度大于母材时,冷却过程中母材牵制不住焊缝的收缩,结果在结合处母材被撕裂,这种现象称为“剥离”。当焊接接头刚性大、焊补层数多,补焊金属体积大,使焊接接头处于高应力状态时,如焊缝金属的屈服点又较高,难于通过其塑性变形来松驰焊接接头的高应力,则焊接裂纹易于在热影响区的白口区或马氏体区产生,形成热影响区冷裂纹。
(2)热裂纹当采用镍基焊接材料(如Z308,Z408,2508焊条)及一般常用的低碳钢焊条焊补铸铁时,焊缝金属对热裂纹较敏感。产生原因是:采用镍基材料补焊铸铁时,由于铸铁含硫、磷高,形成较多的低熔点共晶物,如Ni-Ni3SZ(熔点644℃),Ni-Ni3P(熔点880℃),易产生热裂纹;采用低碳钢焊条焊补铸铁时,由于熔合比增大,母材中的碳、硫和磷大量熔入焊缝金属,形成大量铁的低熔点共晶体,同样易产生热裂纹回。
影响机床铸件质量的因素:
1、铸件的设计工艺性。由于灰口铸铁含碳量高,接近于共晶成分,故熔点比较低,流动性良好,收缩率小,因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外,由于石墨使切削加工时易于形成断屑,所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢。进行设计时,除了要根据工作条件和金属材料性能来确定铸件几何形状、尺寸大小外,还得从铸造合金和铸造工艺特性的角度来考虑设计的合理性,即明显的尺寸效应和凝固、收缩、应力等问题,以避免或减少铸件的成分偏析、变形、开裂等缺陷的产生。
2、合理的铸造工艺。即根据铸件结构、重量和尺寸大小,铸造合金特性和生产条件,选择合适的分型面和造型、造芯方法,合理设置铸造筋、冷铁、冒口和浇注系统等,以保证获得合格铸件。
3、铸造用原材料的质量。金属炉料、耐火材料、燃料、熔剂、变质剂以及铸造砂、型砂粘结剂、涂料等材料的直接影响铸件的质量。树脂砂、固化剂、涂料等,大大的减少和避免了机床铸件产生气孔、针 孔、夹渣、粘砂等缺陷,确保铸件外观质量和内部质量。
4、工艺操作,要制定合理的工艺操作规程。益恒铸业拥有高技术、高效率的铸造加工团队,对于各种类型的机床的铸造和加工拥有丰富的经验,制定和实施合理的工艺规程。
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