中图分类号：U472.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0910157－01

190型柴油机是在我国普遍应用的柴油机之一，其机体大部采用铸铁材料制造，而铸铁材料在长期使用之下并容易发生裂纹扩展，如果因裂纹而频繁更换部件经济价值过高，不更换则裂纹的扩展会严重影响设备的安全使用，进行焊补则因铸铁焊接性差，受热不均匀裂纹容易扩展等问题影响焊接质量并给机体造成损害。本文针对灰铸件机体裂纹在冷焊方法下的焊补工艺进行了论述。在生产过程中，通过对焊接工艺的试验和调整，解决了柴油机机体灰铸铁冷焊时容易出现的一些问题，通过焊补使之成为合格部件，取得了较好的经济效益。

1 灰铸铁材料特性

1）碳以片状石墨形式分布基体中。但石墨的存在对抗压强度影响不大，抗压强度与钢相近。

2）脆性大，塑性变形能力差。

3）具有优良的铸造性，切削加工性、高的减震性和耐磨性。

4）热处理不能明显提高灰铸铁件的力学性能，主要用于消除铸件内应力和白口组织，稳定尺寸，提高表面硬度和耐磨性等。

5）生产成本低。

灰铸铁的以上特点使之适宜作为大型设备机体使用，但也会使设备在使用及焊接时易产生裂纹，在焊补过程中可能出现冷裂纹和热裂纹。冷裂纹一般发生在400C以下，多在焊缝或热影响区；热裂纹一般用非铸铁型焊条电弧冷焊时热裂纹主要产生在焊缝上。

2 在焊接过程中对出现冷裂纹和热裂纹的预防措施

2.1 防止冷裂纹的措施

减少焊接接头的应力、防止出现白口和淬硬组织是防止冷裂纹的基本措施。

焊补厚大铸件时，可采用：1）栽丝法：焊前在坡口内栽丝，以分散焊接应力；2）采取开窄坡口法：内填板等措施，以减小焊缝体积，减少焊接应力。

采用合理的焊补工艺：冷焊时应采用断续、分散的短段焊，选用细焊丝、小电流、浅熔深。

焊后立即锤击焊缝等方法，可减小焊接应力。

2.2 防止热裂纹的措施

冶金方面可通过调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小；加入稀土元素，增强脱硫、磷能力以减少晶间低熔点物质；使晶粒细化等。

工艺方面可通过选择合适的工艺使熔深尽可能浅、焊接应力降低，并使母材尽可能少的熔入焊缝中。

如非铸铁型焊条电弧冷焊时，采用小电流快焊速，不作横向摆动，以减小熔深和焊缝在红热状态下的停留时间；坡口底部要带有圆角，避免尖角；弧坑填满，避免弧坑裂纹。

如条件允许，可使焊缝倾斜一定角度进行上坡焊。这样可进一步减小焊接电流并适当增加了焊缝中焊条金属的比例，使母材在焊缝中的熔合比进一步减小。这点在采用低碳钢焊条、氧化铁型或纯铁心铁焊条尤为重要。

3 190型柴油机机体裂纹具体焊补工艺及要点

3.1 机体容易产生裂纹的部位

1）气缸体上平面观察孔螺纹孔处。

2）气缸套座孔上、下配合带内、外两侧处。

3）气缸盖螺栓孔处裂纹。

3.2 机体裂纹产生的常见原因

1）旋紧气缸盖螺母时，用力不均匀或未按旋紧顺序和规定扭矩进行。

2）各缸供油量不均匀、相差较大，使缸盖螺栓受力不均，造成拉裂螺孔。

3）缸套安装时间隙过大或其中心线与座孔中心线偏差太大，使用中由于活塞运动而撑裂缸套座孔上、下配合带内、外两侧。

4）柴油机缺水后导致机油温度升高，运转中突然加入冷却水，造成机体油、水道产生裂纹。

除上述原因造成缸体裂纹外，飞轮联接器转动不平衡或经常在低温下起动柴油机，都会导致机体早期产生裂纹。

3.3 机体裂纹的焊补方法

机体裂纹除重要的配合部位等不能进行修复外，其他裂纹大部分可根据裂纹的大小和部位，分别采用焊补或其它修复方法进行修复。焊补法一般采用手工电弧焊，有热焊、焊冷焊两种。在实际生产中，为了提高生产效率，可采用冷焊法。

3.4 冷焊焊补机体裂纹的工艺及具体做法

1）清理缺陷：先清理油污，首先用气焊火焰烧除缺陷附近的油污，温度控制在100-150℃；其次要查清缺陷，焊件在清除油垢等之后，查清缺陷的类型、位置、大小等，对裂纹要查清走向、分支及其端点，不能遗漏。裂纹以细白线出现，端点就是裂纹的终点，裂纹不明显处，用火焰加热至200-300℃，待冷却后裂纹可明显显示出来。

2）钻止裂孔：若缺陷是裂纹，则需在裂纹两端的前方约0-5mm处钻孔径4-6mm止裂孔。以防止裂纹在开坡口时继续扩展。

3）清除缺陷：用风动砂轮对缺陷进行彻底清理干净，直到露出金属光泽。

4）开坡口：根据焊件的具体情况沿裂纹长度方向开一“V”形坡口。

5）焊补裂纹：在焊接时，一般常用φ3.2的铸铁电焊条，焊接电流通常调节到90～120A之间，采用分段焊焊接方法。

① 冷焊时必须防止焊补区局部过热，保持较低的温度，减小与整体温度的差别。

② 尽量采用短焊法。每焊2-3mm左右长度，立即锤击焊缝，待焊縫表面冷却到室温再继续焊下一段。

③ 锤击焊缝：每焊完一小段焊缝，立即用小锤从弧坑开始快速锤击，锤遍整条小段焊缝且焊缝表面冷却至室温，再焊下一点。

④ 焊下一点之前，应用钢丝刷将焊渣等污物清除干净。

6）加工：① 对于没有配合要求的部位，可以直接用风动砂轮加工后使用；② 对于有配合要求的部位，可以用机床加工后使用。

7）试验：经过焊接的缸体，尤其对于关键部位，必须经过密封试验证明合格后，才可投入使用。

4 结论

根据生产中的实际情况，通过采取防止裂纹等相关措施对焊接工艺进行了试验和调整，解决了190柴油机灰铸铁机体冷焊时容易出现的一些问题。以上的冷焊方法，在对190柴油机机体进行焊接时，未出现裂纹现象，且此方法简单易行，效率较高，具有一定的实用意义。

参考文献：

[1]中国机械工程学会焊接学会，焊接手册，北京：机械工业出版社.

[2]赵春玉，柴油机机体裂纹问题，东营.