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高強度機床床身鑄件焊接性分析

時間:2019-06-02 16:34 作者:東建鑄造 點擊: 次
隨著機床行業的發展,對機床床身鑄件提出了以下要求:一是對鑄件材質提出更高要求。由于機床設計的不同,各生產企業對材質的要求呈現多樣性,除了共同強調高剛度、高耐磨、低應力和良好的加工性能外,有的要求高強度高硬度,有的要求高強度低硬度,更重要的是各性能技術指標必須穩定控制,這對原材料的質量、熔煉技術、補焊技術都提出了更高的要求;二是對鑄件強度的要求逐漸升級,傳統的機床床身鑄件材質為HT150,HT200,HT250,HT300,HT350,其中HT150屬于低強度灰鑄鐵,HT200,HT250屬于中高強度灰鑄鐵,HT300,HT350則屬于高強度灰鑄鐵。目前機床使用低強度灰鑄件呈逐年下降趨勢,中高強度、高強度灰鑄鐵已成為主流,而強度更高的球墨鑄鐵件也已開始使用;三是對鑄件外觀與內在質量提出更高要求,首先是尺寸精度長期保持穩定,其次是表面缺陷與內在缺陷允許的級別要求越來越嚴格,這對于檢測與補焊提出了更高的要求。
鑄鐵的組織主要取決于化學成分與冷卻速度。灰鑄件中的碳以石墨形態分布,硫、磷雜質高,增大了焊縫對冷卻速度的敏感性。在快速冷卻條件下,焊縫結晶時間短,石墨化過程不充分,致使熔合區和焊縫中碳以Fe3C狀態存在,形成白口及淬硬組織,其硬度可高達600HBW。此外,灰鑄件強度低,塑性差,焊接過程冷卻速度快、焊件受熱不均勻而形成較大的焊接應力,使焊接接頭對冷裂紋和熱裂紋的敏感性很大。因此灰鑄鐵焊接的主要問題:一是焊接接頭易出現白口及淬硬組織;二是焊接接頭易出現裂紋。
補焊時易出現裂紋
(1)冷裂紋當焊縫為鑄鐵型時,易出現冷裂紋。裂紋發生時常伴隨著可聽見的較響的脆性斷裂聲音,焊縫較長或補焊剛性較大的缺陷時,常發生這種裂紋。其產生原因是:焊接過程中由于焊件局部不均勻受熱,焊縫在冷卻過程中受到很大的拉應力,由于鑄鐵強度低,400℃以下基本無塑性,當拉應力超過鑄鐵的抗拉強度時,即發生冷裂紋。當焊縫中存在白口鑄鐵時,由于白口鑄鐵的收縮率((2.3)比灰鑄鐵的收縮率(1.26%)大,故焊縫更易出現冷裂紋,特別是當焊縫強度大于母材時,冷卻過程中母材牽制不住焊縫的收縮,結果在結合處母材被撕裂,這種現象稱為“剝離”。當焊接接頭剛性大、焊補層數多,補焊金屬體積大,使焊接接頭處于高應力狀態時,如焊縫金屬的屈服點又較高,難于通過其塑性變形來松馳焊接接頭的高應力,則焊接裂紋易于在熱影響區的白口區或馬氏體區產生,形成熱影響區冷裂紋。
(2)熱裂紋當采用鎳基焊接材料(如Z308,Z408,2508焊條)及一般常用的低碳鋼焊條焊補鑄鐵時,焊縫金屬對熱裂紋較敏感。產生原因是:采用鎳基材料補焊鑄鐵時,由于鑄鐵含硫、磷高,形成較多的低熔點共晶物,如Ni-Ni3SZ(熔點644℃),Ni-Ni3P(熔點880℃),易產生熱裂紋;采用低碳鋼焊條焊補鑄鐵時,由于熔合比增大,母材中的碳、硫和磷大量熔入焊縫金屬,形成大量鐵的低熔點共晶體,同樣易產生熱裂紋回。
影響機床鑄件質量的因素:
1、鑄件的設計工藝性。由于灰口鑄鐵含碳量高,接近于共晶成分,故熔點比較低,流動性良好,收縮率小,因此適宜于鑄造結構復雜或薄壁鑄件。另外,由于石墨使切削加工時易于形成斷屑,所以灰口鑄鐵的可切削加工性優于鋼。進行設計時,除了要根據工作條件和金屬材料性能來確定鑄件幾何形狀、尺寸大小外,還得從鑄造合金和鑄造工藝特性的角度來考慮設計的合理性,即明顯的尺寸效應和凝固、收縮、應力等問題,以避免或減少鑄件的成分偏析、變形、開裂等缺陷的產生。
2、合理的鑄造工藝。即根據鑄件結構、重量和尺寸大小,鑄造合金特性和生產條件,選擇合適的分型面和造型、造芯方法,合理設置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統等,以保證獲得合格鑄件。
3、鑄造用原材料的質量。金屬爐料、耐火材料、燃料、熔劑、變質劑以及鑄造砂、型砂粘結劑、涂料等材料的直接影響鑄件的質量。樹脂砂、固化劑、涂料等,大大的減少和避免了機床鑄件產生氣孔、針 孔、夾渣、粘砂等缺陷,確保鑄件外觀質量和內部質量。
4、工藝操作,要制定合理的工藝操作規程。益恒鑄業擁有高技術、高效率的鑄造加工團隊,對于各種類型的機床的鑄造和加工擁有豐富的經驗,制定和實施合理的工藝規程。
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