隨著機床行業(yè)的發(fā)展，對機床床身鑄件提出了以下要求：一是對鑄件材質(zhì)提出更高要求。由于機床設(shè)計的不同，各生產(chǎn)企業(yè)對材質(zhì)的要求呈現(xiàn)多樣性，除了共同強調(diào)高剛度、高耐磨、低應(yīng)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(shù)指標(biāo)必須穩(wěn)定控制，這對原材料的質(zhì)量、熔煉技術(shù)、補焊技術(shù)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(tǒng)的
機床床身鑄件材質(zhì)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(nèi)在質(zhì)量提出更高要求，首先是尺寸精度長期保持穩(wěn)定，其次是表面缺陷與內(nèi)在缺陷允許的級別要求越來越嚴(yán)格，這對于檢測與補焊提出了更高的要求。
1高強度機床床身鑄件焊接性分析
鑄鐵的組織主要取決于化學(xué)成分與冷卻速度?；诣T件中的碳以石墨形態(tài)分布，硫、磷雜質(zhì)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(jié)晶時間短，石墨化過程不充分，致使熔合區(qū)和焊縫中碳以Fe3C狀態(tài)存在，形成白口及淬硬組織，其硬度可高達(dá)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(yīng)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(xiàn)白口及淬硬組織；二是焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。
1.2補焊時易出現(xiàn)裂紋
(1)冷裂紋當(dāng)焊縫為鑄鐵型時，易出現(xiàn)冷裂紋。裂紋發(fā)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(fā)生這種裂紋。其產(chǎn)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(yīng)力，由于鑄鐵強度低，400℃以下基本無塑性，當(dāng)拉應(yīng)力超過鑄鐵的抗拉強度時，即發(fā)生冷裂紋。當(dāng)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(xiàn)冷裂紋，特別是當(dāng)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(jié)果在結(jié)合處母材被撕裂，這種現(xiàn)象稱為“剝離”。當(dāng)焊接接頭剛性大、焊補層數(shù)多，補焊金屬體積大，使焊接接頭處于高應(yīng)力狀態(tài)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(yīng)力，則焊接裂紋易于在熱影響區(qū)的白口區(qū)或馬氏體區(qū)產(chǎn)生，形成熱影響區(qū)冷裂紋。
(2)熱裂紋當(dāng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生熱裂紋。
2機床床身鑄件補焊方法及選擇依據(jù)
2.1補焊方法選擇的主要依據(jù)
補焊方法選擇的主要依據(jù)是：①鑄件的狀況(化學(xué)成分、組織和力學(xué)性能，鑄件的大小、厚薄和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等)；②焊接部位的缺陷情況(缺陷的類型、缺陷的大小、缺陷部位的剛度大小和缺陷產(chǎn)生的原因等)；③焊后質(zhì)量要求(焊后接頭的力學(xué)性能、焊縫顏色、密封性及加工性等)；④現(xiàn)場環(huán)境(主要是溫度)、設(shè)備和經(jīng)濟性等要求。
2.2補焊方法
高強度灰鑄鐵補焊方法很多，主要有手工電弧焊、氣焊和釬焊，其次是電渣焊、氧一乙炔火焰粉末噴焊。按焊接工藝特點，鑄鐵補焊又分為熱焊法(包括半熱焊)、不預(yù)熱焊法(采用鑄鐵型焊接材料)和電弧冷焊法(采用非鑄鐵型焊接材料)。
