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铸铁材料具有良好的铸造性能和切削加工性能,并具有摩擦系数小、减振和价格低廉等特点,因此在船机零部件的应用上非常广泛。铸铁船机零部件占有所有船机零部件总重量的一半,其中基本都是灰口铸铁材料。由于灰口铸铁材料几乎没有塑性、强度极限低、耐腐蚀性差,因此铸铁零部件在使用中容易出现裂纹、锈蚀、磨损或烧蚀等缺陷。对这些零部件的最经济的修理工艺就是焊接修补。但目前世界上各大船级社对这些部件的焊接均未有明确的指导性文件,也没有相应的规范和标准,通常都规定“铸铁件的缺陷一般都不允许焊补。如确有需要,应事先提交焊补的详细资料,经本社同意后,方可焊补。”。这些规定可操作性不强,事实上就是对铸铁的焊接质量没有把握而做出的而否定焊补的规定。但在船舶修理工作中,经常遇到上述损坏形式的铸铁船机零部件。例如,气缸盖、气缸套和增压器壳体裂纹或锈蚀,铸铁活塞环槽磨损等。焊接是修复上述损坏的船机零部件常用的、有效的工艺。但是由于灰口铸铁材料的碳含量和硫、磷杂质的含量较高,强度低,塑性几乎为零,对冷却速度敏感,而焊接过程一般都具有加热快、冷却快以及工件受热不均匀等特点,因此给铸铁件焊接带来了很大的困难。 本文根据金属材料焊接原理,对HT350灰口铸铁的焊接方法、焊接材料、焊接工艺及基本参数进行了系统的试验研究与分析,并将研制的铸铁焊补工艺成功地应用到MAN60/05E柴油机气缸套凸肩根部裂缝的焊补上。现船舶实际运行已有1年,工作正常。这种铸铁的焊接方法,在铸铁件的修理中具有很广阔的应用前景,对指导同类工程材料的焊接修补也有一定的实用价值。 本论文指出合理设计焊接接头可避免或减少焊接缺陷;在实际施工中,选择常用的Z308镍基焊条,采用直流反接、短焊段、断续焊、多层焊、焊后缓冷等工艺,可有效地减少船用铸铁件焊接常出现的裂缝、白口组织、气孔等缺陷。文中还就铸铁焊接中出现的缺陷问题进行了详细分析,并提出了相应的控制措施。本文所提供的焊接接头的力学性能(σb≥350MPa,αK≥14J/cm,HBS≥230)已满足了缸套的技术要求。船上装机试验证明,该缸套工艺可靠,效果良好,表明研究结果有较高的应用价值和显著的经济效益。