铸件常见缺陷修补及检验

----------------------------- 福联造型，呋喃树脂、酚醛树脂、覆膜砂专家

1•缺陷的分类

铸件常见缺陷分为孔眼、裂纹、表面缺陷、形状及尺寸和重量不 合格、成份及组织和性能不合格五大类。（注：主要介绍铸钢件容易 造成裂纹的缺陷）

1.1孔眼类缺陷

孔眼类缺陷包括气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆。

1.1.1气孔：别名气眼，气泡、由气体原因造成的孔洞。

铸件气孔的特征是：一般是园形或不规则的孔眼，孔眼内表面光 滑，颜色为白色或带一层旧暗色。（如照片）

照片1

产生的原因是：来源于气体，炉料潮湿或绣蚀、表面不干净、炉 气中水蒸气等气体、炉体及浇包等修后未烘干、型腔内的气体、浇注 系统不当，浇铸时卷入气体、铸型或泥芯透气性差等。

1.1.2缩孔

缩孔别名缩眼，由收缩造成的孔洞。

缩孔的特征是：形状不规则，孔内粗糙不平、晶粒粗大。

产生的原因是：金属在液体及凝固期间产生收缩引起的， 主要有

以下几点：铸件结构设计不合理，浇铸系统不适当，冷铁的大小、数 量、位置不符实际、铁水化学成份不符合要求，如含磷过高等。浇注 温度过高浇注速度过快等。

1.1.3缩松

缩松别名疏松、针孔蜂窝、由收缩耐造成的小而多的孔洞。 缩松的特征是：微小而不连贯的孔，晶粒粗大、各晶粒间存在明 显的网状孔眼，水压试验时渗水。（如照片2）

照片2

产生的原因同以上缩孔

1.1.4渣眼

渣眼别名夹渣、包渣、脏眼、铁水温度不高、浇注挡渣不当造成 渣眼的特征是：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞 着渣。（如照片3）

照片3

产生的原因是：铁水纯净度差、除渣不净、浇注时挡渣不好，浇 注系统挡渣作用差、浇注时浇口未充满或断流。

1.1.5砂眼

砂眼是夹着砂子的砂眼。

砂眼的特征是：孔眼不规则，孔眼内充塞着型砂或芯砂。

产生的原因是：合箱时型砂损坏脱落，型腔内的散砂或砂块未清 除干净、型砂紧实度差、浇注时冲坏型芯、浇注系统设计不当、型芯 表面涂料不好等。

1.1.6铁豆

铁豆是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。

铁豆的特征是：孔眼比较规则、孔眼内包含着金属小珠、常发生 在铸铁件上。

1.2裂纹类缺陷

裂纹类缺陷包括：热裂、温裂、冷裂。

1.2.1 热裂

热裂是在较高温度下产生的，常发生在凝固温度附近。

热裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈弯曲形，开裂 处表面氧化。（如照片4）

产生的原因是：铁中含硫量过高或杂质过多、砂型的退让性能差、

浇注温度控制不当、铸件壁簿厚转接处过渡剧烈、浇口、冷铁、收缩 筋、排气孔的尺寸和位置不当等。

122温裂

温裂又称热处理裂纹由切割、焊接或热处理不当引起。

温裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，开裂处金属表面 氧化。

1.2.3冷裂

冷裂是铸件在较低温度下产生的裂纹。

冷裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈直线形，开裂 处表面未氧化。

产生的原因是：铸件结构不合理，厚簿不均、砂型或泥芯退让性 能差、铸件各部分冷却不一致，合金自身应力倾向大。

1.3表面类缺陷

表面类缺陷包括粘砂、结疤、夹砂、冷隔。

我们主要针对会造成铸件裂的冷隔做一介绍： 冷隔又称对火、接火等

冷隔的特征是：在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路 （有穿 透的和不穿透的两种），形状细小而狭长，在外力作用下有发展趋势。 从冷隔的特征看，它容易造成母体裂的危害。冷隔造成的裂纹，不会 马上出现，它是在运用时，在承载受冲击作用下产生疲劳裂。

（如照片5）|

照片5

产生的原因是：多浇包多点同时浇注，使两股金属流对接，但未完全 熔合而又无夹杂存在其间，两层金属结合极弱；浇注温度太低、浇注 速度过慢、浇注时间太长合金性能流动性差，碳、硅太低，硫量较高 或多浇包顺序浇注，前后两包断流时间太长；铸件截面薄而长，铁水 流不利，浇铸断流、砂型跑火、一次性浇注铁水不足、而补浇又不及 时等。

1.4尺寸形状和重量不合格类缺陷

尺寸形状和重量不合格类缺陷包括：多肉、浇不足、落砂、抬箱、 偏芯、变形、错箱、损伤、形状、尺寸和重量不符等。

1.5成分组织及性能不合格类缺陷

成分组织及性能不合格类缺陷包括化学成份不合格、金相不合 格、偏析、过硬、物理力学性能不合格。

一、 缺陷的处理

铸件缺陷处理较为关键，尤其在处理裂纹时，处理过程中任何一 个环节不注意都会引发新的裂纹。因此我必须关注细节，严格执行工 艺，确保质量。

1•铸钢件缺陷修补的原则:

缺陷的修补必须在不影响产品质量的前提下进行， 修补依据应按 相关标准有关技术规定执行。 如所存在缺陷是否充许修补， 及修补相 关的技术要求。

参照标准：

TB1583－96 机车车辆铸钢件补焊技术条件 TB1464－91 铁道机车车辆用碳钢铸件通用技术条件

TB456－84 车钩钩尾框技术条件

TB1400－91 内燃机车用铸钢轮心技术条件 2.铸钢件裂纹的处理方法

焊补是铸钢件的基本生产工序之一。 铸钢件上的铸造缺陷几乎都 可以用焊补法修复。电弧焊被广泛采用。

（1）铸钢的焊接性：铸钢的含碳量对焊接性影响极大，合金元 素的影响亦相当复杂。碳钢或低合金钢的焊接性通常用碳当量 计，近似计算公式颇多，大同小异。

（2）焊补要点：为了保证焊补品质（质量），应认真清理缺陷处 的粘砂、氧化皮、夹杂物等；开出坡口；并根据钢的焊接性做好焊前 预热和焊后热处理。

CE估

2.1 打止裂孔及裂纹的消除

裂纹的消除可采用电弧气刨或角型砂轮打磨、 风铣刀消磨的冷消 除法。建议重要件的裂纹消除尽量采用冷消除，尽可能的减少受热。

浅表性裂纹可不做止裂孔， 裂的深度、宽度较大必须处理前在裂纹的 终端10mm以内，预制5〜8mm的止裂孔，防止裂纹的延伸。

2.2 预制坡口和间隙 我们在处理厂修车、构架拐壁座、轴箱拉杆座、旁承

座等的裂纹

时，焊缝要求焊透。一般采用 60 度 V 型坡口，预留 2mm 间隙。对 于重要部位，裂纹较严重的 T 形接头或角接接头，建议对立板开 30 度V型坡口，这样才能保证熔合质量。

2.3 焊前准备处理 焊补铸钢件所用焊条应使熔敷金属的化学成份、 机械性

能与母材

相当。处理裂纹我们建议采用碱性焊条，提高抗裂性和韧性。焊前要 求对焊条预热200-250 C,使用温度不底于150C。环境温度不低于5 度。

要求对坡口表面及施焊表面 20mm区域内砂轮打磨。坡口表面不 充许存在

2mm 以上沟槽，金属表面无油污、氧化物、铁锈见金属光 泽。

建议在施焊前对铸钢件母体进行预热。 最好采用整体预热， 如不 能整体预热时， 可采用局部预热。 局部预热的范围为焊缝两侧至少各 取焊缝处截面厚三倍的宽度。

各种牌号铸钢件的预热温度、 焊后保温措施、 焊后去除应力的热 处理参照表 1

表1

铸件牌号 预热温度 焊后保温措施 焊后热处理 除技术条件规疋 外一般不做热处 理 ZG230—450 > 50 C > 150C > 150C > 150C 150C — 280 C 不需要 ZG310—570 ZG265—480 ZG415—620

600C — 650 C 石棉被履盖缓冷 或随炉冷却 318C — 650 C 430C — 650 C ZG690—830 一些常用铸钢的焊接性

钢种 主要化学成分(% 焊接性 焊前预热温 度「C) 焊后于560〜 650C退火 不需 最好退火 应进行 最好退火 CV0.3 碳钢 良 可 尚可 可 不需 C 0.3 〜0.4 C 0.4 〜0.5 Mn 1.2〜1.6 , C0.2〜 100〜150① 150〜300 100〜150① 锰钢 0.3 Mn 1.2〜1.6 , C0.3〜 0.4 Crv 1.0 , Cv 0.2 良 可 不需 不需 最好退火 尚可 150〜300 应进行 铬钢 Cr1.5 〜1.6 , Cv0.3 150〜 200C ① Ni v 2.0 , Cv 0.2 镍钢 良 可 不需 不需 最好退火 Ni2.0 〜3.0 , C0.15〜 0.30 100〜150①

Ni > 3.0 , C0.3 〜0.4 尚可 150〜300 应进行 Mo0.4〜0.6 , Cv 0.25 钼钢 可 100① 100〜150① 最好退火 Mo0.4〜0.6 , C0.25〜 0.35 可 最好退火 铜钢 Cu< 2.0 , Cv 0.2 2.4焊接过程 良 不需 不需 焊接操者须经平焊考试合格，具备焊工资质的人员操作。在施焊 时应该选择合理的焊接规范。焊接引弧时，应防止电弧击伤铸件表面， 禁止在非焊接区域引弧打火。施焊部位应避免人为吹风与穿堂风。 对 接焊缝不能一次填充过多，采用多层焊，不得少于三层。第一层焊缝 采用较小直径的焊条施焊，以较小的熔合比，防止产生热裂纹。每焊 完一层后，应彻底清除熔渣(发现裂纹及缺陷应清除)后，再焊下一层。 施焊中应保持焊缝层间不低于预热温度。较长焊缝大于

接，应采用分段法。每层的起弧和收弧位要错开不少于 避开死角位及终端起弧或收弧。

200mm的焊 20m m。尽量

1.铸铁件的焊补

铸铁件上的气孔、砂眼、夹渣、裂纹、渗漏等缺陷，若不超过焊 补的允许范围，可以进焊补修复。但是，铸铁的焊接性能差，焊后常 出现气孔、变形，易断裂，难加工，因此焊补铸铁时，应非常慎重。

(1) 焊补方法：铸铁的焊补方法通常按工件的预热温度分类

(2)

焊前不预热或仅预热到250C以下，称为冷焊；焊前预热 到250〜450C，称为半热焊；焊前预热到 500〜700C,

称为热焊。铸铁常用焊补方法的特点及适用范围见表 2.

(3) 铸铁的焊补方法及其适用范围

表2

焊补方法 铸件预热 焊补特点 通常采用非铸铁焊条。若用镍基 焊条，焊后可加工；若用其它种类焊 条，焊后加工性差，且焊缝强度和颜 色各不相同，有的与母材接近 不预热冷焊 采用大直径铸铁芯焊条和大电流 冷焊、半热 时，若能严格执行冷焊工艺要点，则 焊后可加工，硬度、强度、颜色与母 材基焊主要用于 非加工面上 本相同。但若缺陷四周刚度大时， 焊后易开裂 焊补，有时 也用于加工 适用范围 焊条电弧 焊 400C左右半 热焊 般采用钢心石墨化型铸铁焊 条，面上焊补 焊后加工性不稳定，强度与母材 相近 一般采用铸铁芯焊条。焊后需保 温缓冷。可加工，硬度，强度、颜色 与母500〜700C 左右热焊 材基本相同，即使缺陷四周刚度 大，焊后亦不易开裂 氧-乙炔 气焊 不预热 焊后可加工，硬度、强度、颜色 与主要用于非 母材基本相同。但焊后常易开裂 加工面 多用于加工 600 C左右热 预热后快速焊。焊后在650〜 焊 700C左右保温缓冷。可加工，硬度、 强度、颜色与母材基本相同 面 钎焊 钎料与铸件 一同加热 钎料熔化，流布铸件的缝隙或空 洞主要用于修 中。焊后，铸件变形小，易加工， 但不补孔洞，裂 缝等缺陷 3

宜咼温工作 2）焊条的选用 焊补铸铁缺陷应根据母材选用适当焊条，见表

表3根据铸铁材质选用焊条（日本焊接协会）

镍铁焊条 镍铜焊条 焊条种类 镍焊条 铜焊条 母材 焊接种类 铁焊条 DFC NiF DFCNi C DFC Ni 优 优 优 匚良 ］般 e 优 优 优 优 优 优 优 优 优 优 优 优 u 优 般 稍差 般 差 差 良 稍差 差 DFC Cu DFC Fe 优 差 差 稍差 差 差 稍差 差 差 稍差 差 差 优 差 差 稍差 差 差 良 差 差 良 差 差 补洞 灰铸铁 焊接 焊补裂缝 球墨铸 铁 黑心 可 与 补洞 焊接 焊补裂缝 「般 补洞 焊接 优 良 般 优 优 优 锻 白心 焊补裂缝 铸 补洞 珠光 铁 焊接 体 焊补裂缝 1般1 稍差 差 注：日本JISZ3252铸铁焊条（下列成分是焊缝金属成分 % : 焊条名称 C 1.8 2.0 1.7 Mn 1.0 2.5 2.5 Si 2.5 2.5 1.0 P S Ni Fe 匚 Cu — DFC Ni DFC NiFe DFC NiCu 0.04 0.04 > 92 40 〜余量 — 0.04 0.04 60 0.04 0.04 > 60 2.5 2.5 〜3.5 — — — 余量 余量 — DFC Cu 1.0 〜5.0 1.0 2.5 〜9.5 0.04 0.04 DFC Fe 0.15 0.8 1.0 0.03 0.04

表4铸铝件常用焊补方法及应用 方法 焊补要点 1. 焊条与补焊铸件相同 应用 2. 熔剂①（焊药）；氯化钾30%〜50%氯化锂 气焊 0%〜23%氯化钠0%〜45%氯化钡0%〜40% 氯广泛应用 化钠0%〜9%氟化钾0%〜15%冰晶石0%〜20% 3. 铸件预热到300〜400C,保温2〜3h 1. 焊条常用铝硅合金焊条（Si4%〜6%也可用纯 金属极电 铝焊条（Al > 99.5%） 弧焊 适于大铸件， 重要铸件，如 2. 工件预热温度：壁厚v 6mm 100〜150C ；壁 厚缸体，缸盖 6〜8mm200C左右；壁厚8〜12mm350〜400C 等。应用较广 3.焊后300〜350C回火 1. 焊条位于钨极下方，端头伸入熔池，在氩气保 护中，钨极熔化金属 适于重要铸 件，如缸体、 缸盖等。质量 好，成本高 2. 铸件预热150〜200C ;焊后缓冷 氩弧焊