1、中华人民共和国交通部指导性技术文件柴油机零部件电弧焊补修复工艺JT/Z 4005-80 北京1 9 8 2 中华人民共和国交通部指导性技术文件柴油机零部件电弧焊补修复工艺-HM-嗣同-:1i i JM4005一iL同一.j本文件适用于船用柴油机钢质零部件(不包括曲轴)产生缺陷需进行电弧焊补修复时的指导性文件。铸铁零部件缺陷的焊补修复，可参考附录的一般规则。一、总则1.根据钢质海船建造规范，船舶定期检验规程(以下简称船规)要求，柴油机有关重要零部件的焊补修复，应征得验船部门的同意。2.柴油机零部件缺陷的允许焊补尺寸范围，应符合船规和船用柴油机修理技术标准(以下简称修理标准勺，并根据各厂的具体情况
2、进行焊补。3.电弧焊补可用于柴油机零部件的铸造缺陷、碰伤、裂纹、磨损、腐蚀、烧蚀等修复。以下情况一般不宜采用焊补修复:(1)零件由于疲劳或材质低劣所产生的缺陷。( 2 )零件的摩擦运动工作面，当焊补层的硬度过高时。( 3 )表面经渗碳(或渗碳?卒硬)、渗氮、镀锚处理的零件，若焊补后没有条件重新表面处理时。( 4 )经洋火的零件，在1卒火状态下。二、一般要求4.零件着手修复前，应确切查明其材料的化学成分，并了解热处理或表面处理状态，使用条件及缺陷的性质等(参见表1)。中华人民共和国交通部发布交通部标准计量研究所提出1 9 8 1年1月28日批准立丰船厂起草共13页第2页J T jZ 4005-8
3、0 表1零部件常用材料(同时修理标准材料要求最后处理状态常见缺陷名称列入铸铁材料)有关焊补规定机座20飞ZG15，ZG2日足够强度、刚性、铸铜机座正火处理，(1)铸造缺陷;允许焊补焊接机座焊后退火( 2 )裂纹(HT15-33、HT20-40)抗压性和减振性处理机架15# , 20# 足够强度，良好刚焊接机架焊后退火裂纹、断裂允许焊补性处理35 , 40; 较好刚性、耐磨性锻钢导板正火处(1)磨损;(2) 导板和足够强度理工作面麻点、裂纹、允许焊补(HT 20-40 , HT 25-47) 凹陷、碰伤Z G25 , ZG25Mo; 耐热、耐腐蚀，离铸钢气缸盖正火、(1)铸造缺陷;气缸盖(QT6
4、0-2，HT25一强度及良好导热性回火处理( 2 )裂纹允许焊补47 , HT 30-54) 气缸体20 , Z G 15 , Z G 25; 焊接气缸体焊后退(1)铸造缺陷:足够强度允许焊补(HT 20-40, HT 25-47) 火处理(2 )裂纹38C rMoA 1; (HT 25一高温下有较高的强合金铜气缸套内孔(1)铸造缺陷;气缸套脚刚性，良好导热( 2 )裂纹47，HT30-54、QT60-2)性、耐磨性及耐蚀性工作面氧化处理ZG25岛10，ZG35C r 高温下有较高的强铸理钢，粗活加事工L正后火退处火( 1 )铸造触陷;活塞Mo, CQT 60一2，HT度，良好导热性与( 2
5、)环槽磨损;允许焊补25-47, HT 30- 54) 耐磨性及耐蚀性处理(3)裂纹、腐蚀、烧蚀活塞杆35 , 40 , 45 较高强度和刚性锻件正火处理，粗( 1 )裂磨纹损;(2 ) 允许焊补加工后退火处理表面15, 20 , 15C r , 20C r, 较高的强度、良好工处作理面经渗碳?卒硬工作面磨损活塞销12CrNi 3 A 耐唐性、冲击韧性和抗疲劳性十字头40 , 45 高的强酣口耐磨性锻件经正火处理，工作面磨损粗力III后退火处理滑块ZG15, ZG25, Z G35 一定的强度铸件经正火处理本体铸造缺陷允许焊补(1)中、高速机30, 35 , 40 , 40C r. 锻件正火处
6、理，粗连杆较高的强度和刚性加工后调质处理;45C r , 35CrMoA (2)低速机锻件正火处理，粗加工后退火处理进气阀40Cr,35C rMoA., 粗加王后调质处气门40CrNi; 耐热、耐冲击、耐(1)阀杆磨损允许焊补排气间4Cr9Si2 , 4Cr 理，顶端表面浮硬10Si 2 Mo, 腐蚀和耐磨处理( 2 )阀面磨损4C f14Ni14W 2 Mo 凸轮及15 , 20 , 45 , 15C r ,40C r 和足够耐的磨强性度、刚度浮凸硬轮工，作镀表锚等面渗碳凸轮工作面的磨损凸轮轮廓表面堆焊凸轮轴推力轴130，40 , 45 基本同于曲轴要求锻件正火处理，粗( 1 )磨损;(2)
7、 允许焊补加工后退火处理裂纹JTjZ 4005-80 共13页第3页5 .零件着手修复前，应与检验部门等有关方面一起，采用外部观察、透视、超声波、磁性探伤及着色检查、试漏等有效方法，确定和标出缺陷的范围，研究其是否尚有修补的可能。6 .柴油机零件的缺陷，除了磨损外都是不规则的。所以在选择电弧焊补方法时，一般都采用于工电弧焊方法进行修复。磨损件的修复，还可采用CO2堆焊、埋弧堆焊、以及粉末喷焊等方法。7 .重要零部件的焊补，在采用新钢种、新焊接材料或新工艺时应进行焊接工艺试验(包括机械性能试验，及施工易裂件的金相检查人8 .凸轮轮廓等表面经渗碳(或渗碳津硬)、渗氮、镀锚处理过的零件，在焊补之前须
8、用机械加工等方法除去表面处理层。虑。9 .工件同时存在几处缺陷时，焊补应遵守以下原则:( 1 )先焊补刚性大和厚的部位，后焊补刚性小和薄的部位。( 2 )先焊补工件内部的缺陷，后焊补工件外部的缺陷。( 3 )先焊补尺寸小的缺陷，后焊补尺寸大的缺陷。10.焊补时应避免对流强风，环境温度应大于50C，否则应采取相应措施，以保证焊补质量。三、材料11.缺陷焊补时，焊接材料的选择必须根据工件材料的化学成分、机械性能、使用条件等综合考(1)受力件、运动件、ZG35以上铸钢件的焊补，一般应选用碱性焊条。( 2 )对碳素钢和低合金结构钢工件，应保证焊缝金属的机械性能不低于原工件材料的要求。( 3 )由低合金
9、耐热钢制成的气缸盖、活塞头等工件高温工作面的焊补，其焊条选择主要是根据化学成分，而不根据常温机械性能。即焊条的合金含量应与母材相当或者略高一些。不允许采用奥氏体耐热钢焊条焊补高温工作面。( 4 )磨损件堆焊时，可根据工件的工作条件(硬度要求等)来具体选择相应的堆焊材料。如排气阀阀面的堆焊，可以采用钻基焊条和索尔玛依特(堆667)焊条。( 5 )根据以上原则，推荐按表2选用焊接材料。12.焊条应有质量合格证明书，否则须经理化性能检验合格后方可使用。13.当缺陷需要进行挖补时，补板应采用与本体相同的材料。四、焊补工艺(一)准备:14.长期处在油质中工作的旧件，在缺陷修补之前，可用火焰加热至2000
10、C左右烧去工件表面油污和清除氧化物，也可用汽油、四氯化碳等方法进行清洗。15.裂纹、气孔、缩孔等缺陷确定后，在清除缺陷及坡口准备时，应注意:(1)保证焊透和避免进一步产生裂纹等缺陷;( 2 )改善劳动条件，使焊补工作尽量处于操作方便的位置;( 3 )按缺陷情况，开成相应的坡口(如图1)。其中坡口底部应为半圆形，不允许成尖角形。整个坡口外形应光滑而平稳地过渡。共13页第4页JTjZ 45-80 500_600 (a)一般未穿透缺陷( b)便于施工的穿透缺陷500_600 垫板(C)反面不便于施工的穿透缺陷Cd)反面不能施工的穿透缺陷消除长度消除长度( e)沿缺陷长度方向各种坡口图116.坡口准备
11、可用机械加工方法、风铲方法、砂轮打磨方法和碳弧气刨等方法，不允许用电弧或气焰进行熔除。( 1 )用碳弧气刨清除裂纹时，应先从裂纹两端进行刨削，以防止裂纹蔓延。然后进行整个裂纹的刨清。( 2 )低合金耐热钢制成的气缸盖、活塞头等工件，原则上不允许使用碳弧气刨清除缺陷。如须用碳弧气刨时，则应在不低于焊接预热温度的情况下清除缺陷。并应设法打磨掉气刨后的坡口表面层，至露出金属的光泽为止。( 3 )用风铲清除裂纹时，如图2所示，应先在距裂纹两端5-10毫米的地方用8-dJ12毫米的钻头钻止裂孔，以防止裂纹的蔓延。J T jZ 4005-80 共13页第5页加工稽图2止裂孔图3排气阀阀面加工( 4 )进行
12、过堆焊的排气阅阀面需用机加工方法全部除去原堆焊层并同时加工出凹槽(如图3)。其机加工的加工量应根据金属的光泽变化来判断原堆焊层的存在与否。17.坡口加工完成后，应进一步进行检查，对影响焊接质量的局部凹凸不平处应继续修整;细小的微裂纹等缺陷应进一步予以清除。18.坡口加工完成后，应将坡口及离坡口边缘20毫米左右范围内的油、锈、氧化物、水等脏物清除干净。19.焊接前，所使用的焊条，应根据说明书规定烘干及保温存放。在使用过程中，应严格防止焊条的重新吸潮(一般从烘箱取出后不超过四小时)。20.在坡口两侧，应覆盖石棉布或涂上自主粉等以防止焊接飞溅物的粘附。21.对穿透缺陷，应用垫板时，垫板材料可以是紫铜
13、或钢。如果用钢板，则其化学成分应与工件材料相同。钢垫板在焊补后，可以保留或者除去，由其对工件使用时的影响而走。(二)预热:22.预热是柴油机零件焊补修复时的重要工艺措施。预热温度应根据工件的化学成分，工件的刚性、焊补处的厚度，焊接材料及环境温度等综合考虑。预热温度推荐于表2。( 1 )对于机架和机座等低碳钢工件，如焊补缺陷较小时，可采用冷焊法，但应适当提高焊补时的环境温度。( 2 )排气阀的预热温度，可按焊接材料的要求进行预热。( 3 )表2中推荐的预热温度，当环境温度过低、工件厚度增加以及结构复杂的情况下，预热温度应适当提高。( 4 )在焊接过程中，要注意保持层间温度，最好不超过预热温度10
14、0C。23.预热方法:可在预热炉中进行，也可用红外线、氧乙快、木炭等方法进行预热。用氧乙快预热时，应注意掌握预热的温度梯度。24.预热形式:在可能的情况下，尽量采取整体预热。如果采取局部预热时，可在缺陷及其周围约100毫米左右范围内预热。(三)焊补:25.在焊补过程中，焊接规范及焊接顺序的选择应保证焊透，减少母材和焊缝金属的熔合比，减低内应力，减少焊接变形。26.尽量避免在非焊补部位引弧，如有引弧，须将弧坑补平磨光。27.采用碱性低氢焊条和合金钢焊条补焊时，焊条摆动的幅度应尽量小。以免产生气孔和合金元素的烧损。共13页第6页J T/Z 4005-80 28.电弧熄灭前，使焊条在火口上稍停瞬间，
15、以便填满火口，避免裂纹、气孔等缺陷的产生。29.焊补坡口较长较深时，可沿坡口长度方向采用多层步退焊法(图4)、多层迭加焊法(图5)、山形焊法(图6)。图4多层步退焊法图5多层迭加焊法9-I.JLf -L-/ 3 ,-1 ，:J:O: -W-.L-./ /、-丰.5、丛T CCL -Lt4Yf ( a) 山形步退焊法防ZA寻W( b) 山形迭加焊法图6山形焊法30.坡口的焊补熔敷次序，可根据图7中的(川、( b)、(C )三种方法分别采用。JT jZ 4005-80 共13页第7页抗切切( a ) ( b) ( C) 图7坡口焊补分层施焊法31.柴油机焊接机座、机架及其他低碳钢工件的缺陷焊补:应
16、采用较细的焊条和较小的电流;采用短道步退焊法，每道焊缝的长度在一根焊条所能熔敷的范围内除了底层和表面层焊道外，其余各焊道焊后立刻进行锤击;采用冷焊法焊补时，每层焊道的层间温度控制在40-600C左右为宜。32.柴油机气缸盖、活塞头工作面缺陷的焊补:在整个焊补过程中保温。并一次连续焊完，不允许中途停顿;坡口应处在自由状态下，旧铸钢活塞头顶部挖补时，书|、板的定位如图8所示;A向i 向A 图8活塞顶挖补定位采用短道步退焊法，每道焊缝的长度在一根焊条所能熔敷的范围内;除了底层和表面退火焊道外，其余各焊道焊后立即进行锤击;表面退火焊道的焊接材料可采用结427等结构钢焊条;退火焊道不应使之与基本金属相接
17、触，在机加工后不应有所保留，如图9所示。退火焊道图9退火焊道33.柴油机轴类进行堆焊时，应防止工件的变形:共13页第8页JTjZ 4005-80 合理采用夹具;在堆焊过程中设法测量变形，通过改变焊接顺序随时调整变形量;采用较细的焊条和较小的电流;采用层间冷却法，防止局部过热。34.柴油机轴类进行堆焊时，堆焊顺序可采用螺旋线堆焊或纵向堆焊法。其中纵向堆焊时，为限制轴的翘曲，须遵守以下施焊顺序:每段堆焊长度不大于400毫米，如堆焊长度较大时，建议采用图10所示分段堆焊。L U且l 。 111 11 已1 !J. 5 4 3 以后用单焊道按I、H、田、凹箭头交替地进行以后用双焊道按I、H、田、凹箭头
18、交替地进行( 3 )主且50kgf 1m m 2的低合金结构钢工件，消除应力处理最好在焊后不待其冷却立即进行。38.消除应力的方法:根据各厂情况可采用整体热处理和局部热处理。如果焊补面积较小，又不能进行整体热处理时，可考虑进行局部热处理。在焊补过程中，也可采用焊道之间的跟踪回火方法消除焊接应力。39.消除应力处理时，一般情况下可参考以下要求来确定工件的加热速度、保温时间和冷却速度(气阀除外):(1)加热速度:碳钢以60-800CI小时;一般合金钢以2000cl小时升温。( 2 )保温时间:可根据工件厚度以5分钟/毫米来计算，但不少于0.5-1小时。( 3 )冷却速度:可根据10Ooc I小时降
19、温。六、质量检验40.缺陷焊补过程中的检查:应采取严格的自检和专检相结合的检查方法。41.缺陷焊补过程中的检查应包括:缺陷的清除;坡口的准备;焊接材料的准备;以及相应技术规程的遵守情况等。42.焊补后，检查部门按修理标准及其他有关工艺文件的相应技术要求进行检查和验收:(1)工件经焊补(或机加工)后，应根据零件的表面质量要求，对焊补处进行外观检查。( 2 )凡须经探伤检验的工件，则在焊补(或机加工)完成后仍须探伤检查。( 3 )凡须经液压试验的工件，则在焊补(或机加工)完成之后仍须液压试验，试验的压力值参照修理标准。43.工件须经焊接工艺试验者，试样的材料、焊接要求及热处理要求等同焊补工艺要求。
20、机械性能试验可按国家标准焊接接头机械性能试验方法规定进行。44.工件经焊补后，仍发现有超出工艺文件要求的缺陷存在时，须经有关部门研究决定，方可进行再次焊补，但要避免多次焊补，以免由于多次焊补而引起零件质量的降低。450重要零件的焊补，应详细作好焊补记录，并填入柴油机履历簿中。以备查考。共13页第12页JT jZ 4005-80 附录铸铁件焊补的一般规则(参考)一、对铸件及其缺陷的分析，大致包括以下几个方面:1.铸件的化学成分，组织和机械性能。2.铸件用在什么地方、工作条件，是否承受冲击或振动载荷，是否要求耐压、耐腐蚀、耐热和耐磨等性能。3.铸件大小、重量、厚度、结构复杂程度如何。4.铸件缺陷性
21、质(裂纹、缺肉、磨耗、气孔、砂眼、未烧足等)、缺陷的大小和在铸件上的部位。5.缺陷产生的原因:是铸造过程中产生的，还是使用过程中破坏或磨损的，或者在冬季冻裂的(因为缺陷产生的原因不同，它的分布，蔓延以及修补时的要求和准备也不一样)。6.新铸造的铸件是否经退火。7.焊补时可能产生的应力情况以及产生裂纹倾向的估计。8.焊后对硬度、加工性能、成分、组织、强度以及颜色等的要求。二、焊前的一般准备工作:9.找出所有缺陷，查清缺陷存在的部位和分布情况。10.清除工件待焊部位的油污、锈及脏物等。11.修整缺陷和开坡口:(1)待焊缺陷(裂纹、缺肉)应在焊前完全铲除和充分修整直至露出金属光泽为止。( 2 )在开
22、坡口时，应首先在裂纹两端钻止裂孔。( 3 )工件壁厚在5mm左右时，可不开坡口，5 mm以上时，应开Y形坡口，较厚件(如大于20mm)在可能的情况下开X形坡口。( 4 )坡口应避免应力集中。( 5 )大的缺陷，可采用挖补法。12.工件的预热:冷焊技术没有过关时，可采用低温预热法(例如用石墨化型焊条焊补时)，预热温度为300-400.C;或采用高温预热法(例如气焊焊补时)，预热温度为650-7500C。( 1 )变断面多、结构复杂的铸件，应尽量采用整体预热。( 2 )结构简单，不易产生很大应力的铸件，可以局部预热。13.焊补过程中应保持预热温度。14.避免对流强风，环境温度应大于50C。三、焊接
23、操作:15.焊补次序选择:一般先焊刚性大的部位，后焊刚性小的部位:先焊厚的部位，后焊薄的部位;先焊内部缺陷，后焊外部缺陷。16.一般缺陷的焊补，焊条最好不摆动。如需摆动时，应作锯齿形摆动。17.多层焊时，应进行清渣，动作要轻，切匆随便敲打。消除应力的锤击，必须注意不能用力过猛。18.分段、分层焊时，应严格遵照每种焊条的焊补规定，不得随意焊接。19.填充金属过多或熔池温度很高时，应稍停片刻，待工件温度差不多时再继续施悍。这一点，在分段冷焊时，更为重要。四、焊后处理:20.无论是冷焊还是热焊，工件都应妥善地保温，使其缓慢冷却，如果保温不好，会因快冷而产JT jZ 4例5-80共13页第13页生裂纹或白口。21.最好不搬动工件，如在炉内施焊，就随炉冷却。如果不是封闭炉子，可用木炭灰，热黄砂等盖好工件。，电向uh44飞问kFHLM中华人民共和国交通部指导性技术文件柴油机零部件电弧焊补修复工艺JT / Z 4005-80 铸技术标准出版社出版(北京复外三里河)技术标准出版社印刷车间印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售普开本880x 1230 1/16 印张1字数23，0001982年5月第一版1982年5月第一次印刷印数1-4, 000 祷书号:15169. 2-4262 定价0.28元普科技新书目
