1、I摘要 大多数铣床底座由灰铸铁铸造而成，在其铸造过程中可能会出现缺陷。采用焊接方法修复这些有铸造缺陷的铸件，不仅有利于及时完成生产任务，而且还可大大降低铸件成本。灰铸铁焊接时，焊接接头中裂纹倾向是比较大的，这主要与铸铁本身的性能、焊接应力、接头组织及化学成分有关。为防止焊接时产生裂纹，在生产中主要时采取减小焊接应力，改变焊缝合金系统以及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。要获得好的焊接质量，不仅要根据补焊要求来正确选择焊接材料，而且要注意掌握焊接工艺要点。异质焊缝的电弧冷焊工艺要点可归纳为四句话：“准备工作要做好，焊接电流适当小，短段断续分散焊，焊后立即小锤敲” 。 焊前准备工作很重要，通常是指清除
2、焊件缺陷处的油污等其它杂质，正确观察缺陷的情况（如裂纹的长度等）及将缺陷制成适当的坡口，以备焊接。常用的铸铁清理方法有两种，一种采用砂轮、钢丝刷或扁铲等工具的机械清理法；另一种是采用三氯乙烯、苛性钠、汽油、丙酮等化学溶剂洗涤的化学方法。清除油污也可用火焰将铸件分段加热，加热到不冒烟为止，否则焊缝易出现气孔等缺陷。为防止产生过大的热应力，加热温度应控制在 400以下。关键词: 铣床底座、灰铸铁、 焊接性、焊接工艺IIAbstract Most milling machine base is made of gray cast iron, in its casting process defect
3、s may occur. The method of welding repair of the casting defects of castings that is not only conducive to the timely completion of production tasks, but also can greatly reduce the cost of castings. Gray cast iron welding, the welded joint is more inclined to crack, which mainly related to the perf
4、ormance of their cast iron, welding stress, joint organizations and the relevant chemical constituents. In order to prevent cracking when welding in the production of the main welding to take to reduce stress, change in weld alloy systems, as well as restrictions on impurities in materials, such as
5、measures to melt into the weld. To obtain good welding quality, not only in accordance with the requirements of the correct choice for repairing welding material and welding technology to grasp the main points of attention. Heterogeneity of the arc weld cold welding process can be summarized in four
6、 sentences the main points: “the preparatory work to do, an appropriate welding current small, short paragraphs scattered intermittent welding, welding Knock with a hammersmall immediately after.“ Preparatory work before welding is very important, usually refers to removal defects Weldment oil and o
7、ther impurities, the correct observation of defects (such as the length of cracks, etc.) and defects in the appropriate groove made to prepare for welding. Cast iron clean-up methods used there are two types of the use of grinding wheel, wire brush or a flat shovel and other tools of the mechanical
8、cleaning method; the other is the use of trichlorethylene, caustic soda, gasoline, acetone and other chemicals of the chemical solvent washing. Oil can also be used to remove the flame will be sub-casting heat, until heated to not smoke or weld defects such as pores easily. To prevent excessive ther
9、mal stress, the heating temperature should be controlled at below 400 . Key words: Milling machine base , gray cast iron, Weldability ,welding technologyIII目录摘要 .IAbstract.II第一章 绪论 .4第二章 铣床的基本知识 .52.1 铣床应用 .52.2铣床的结构特点 .5第三章 铣床底座对材料性能的要求 .63.1 成分 组织 .73.2 性能特点 .8第四章 铣床底座缺陷 .104.1 铣床底座在使用过程中产生问题 .104
10、.2 铣床底座浇注缺陷 .10第五章 灰铸铁焊接性 .135.1 白口及淬硬组织 .145.2 焊接冷裂纹 .165.3焊接热裂纹 .18第六章 铣床底座的补焊 .186.1 焊接方法的选择 .196.2焊接材料的选择 .216.3 焊前准备 .23第七章 焊接检验 .277.1 焊缝外观检验 .277.2 铣床底座的无损检测 .30结论 .36致谢 .37参考文献 .374第一章 绪论铸铁具有成本低，铸造性能、减震性能、耐磨性能与切削加工性能优良等很多优点，而且熔炼设备简单，所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用。灰铸铁中的石墨以片状存在，应用广泛，其焊接主要应用于以下方面：（1）铸造缺陷的
11、补焊 很多工厂都有铸造车间，一般铸件废品率都很高，采用焊接方法修复这些有铸造缺陷的铸件，不仅有利于及时完成生产任务，而且还可大大降低铸件成本。（2）损坏铸铁件的补焊 由于各种原因，使铸铁在使用过程中会受到损坏，出现裂纹等缺陷，使产品报废。要更换新的，有的一时无法解决，将严重影响生产任务的完成，而且成品铸件都是经过机械加工的，价格往往也很贵。若能及时用焊接方法修补，不仅有利于生产任务的完成，而且可以节约大批资金。（3）零件的生产 这 是 指 用 焊 接 的 方 法 将 铸 铁 (主 要 是 球 墨 铸 铁 )件 与 铸铁 件 、 各 种 钢 件 或 有 色 金 属 焊 接 起 来 而 生 产 出
12、 零 件 。 我 国 目 前 在 这 方 面 比 较落 后 ， 处 于 刚 起 步 阶 段 。 如 我 国 山 东 某 厂 已 用 高 效 离 心 铸 造 的 大 直 径 球 墨 铸铁 管 与 一 般 铸 造 方 法 生 产 的 变 直 径 球 墨 铸 铁 法 兰 用 焊 接 方 法 连 接 而 制 成 产 品 。制 造 中 铸 铁 焊 接 已 成 为 我 国 下 一 步 发 展 铸 铁 焊 接 技 术 的 方 向 。 它 往 往 具 有 巨大 的 经 济 效 益 。灰铸铁焊接时，焊接接头中裂纹倾向是比较大的，这主要与铸铁本身的性能、焊接应力、接头组织及化学成分有关。为防止焊接时产生裂纹，在生
13、产中主要时采取减小焊接应力，改变焊缝合金系统以及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。5第二章 铣床的基本知识2.1 铣床应用 铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面） 、沟槽（键槽、T 形槽、燕尾槽等） 、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮、棘轮） 、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面、回转体表面。2.2铣床的结构特点铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、工作台不升降铣床、仪表铣床、工具铣床和其它铣床（键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床等） 。其中升降台铣床又分为万能式、卧式和立式等，主要用于加工中小零件，应用最广。其结构如图
14、 2-1 所示。6图 2-1 万能升降台铣床1、主轴主轴是前端带锥孔的空心轴，锥度一般是 7：24，用来安装刀具。它是主要部件，要求旋转时平稳，无跳到和刚性好，所以要用优秀结构钢制造，并需经过热处理和精密加工。 2、主轴变速机构：它安装在床身内，作用是将电动机的额定转速通过齿轮变速，变换成（18种）不同转速，传递给主轴，以适应铣削的需要。3、横梁及挂架：横梁安装在床身的顶部，挂架装其上，主要是支持刀轴的刚性。4、纵向工作台：有三个 T 型槽，用来安装夹具和工件，作纵向移动。5、横向工作台：在纵向工作台下面，带动其作横向移动（万能可回转45） 。6、升降台：安装在床身前侧的垂直导轨上，中部有丝杠
15、和底座螺母相连接，主要作用支持工作台并带动其上、下移动。进给电动机变速、操纵机构等都安装7在升降台上。升降台的刚性和精度要求都很高。7、进给变速机构：安装在升降台内，作用是将进给电动机的额定转速通过齿轮变速传递给机构，实现工作台的移动的不同速度以适应铣削要求。8、底座：是整部机床的支撑部件。具有足够的刚性和强度，升降丝杠的螺母也安装在底座山上，其内腔盛装切削液。9、床身：床身是铣床的主体。用来安装和连接其它部件，其刚性、强度和精度对铣削效率和加工质量影响很大。因此，一般用优质灰铸铁铸成。内壁有肋条，以增加其刚性和强度。第三章 铣床底座对材料性能的要求3.1 成分 组织绝大部分铣床底座都是由灰铸
16、铁铸造而成。灰铸铁的化学成分见表 31表 3-1 灰铸铁的化学成分 化学成分（质量分数，）C Mn Si S p2.73.6 0.51.3 0.12.2 0.15 0.3C 对铸铁的石墨化起决定性作用。C 是形成石墨的基础，增大铸铁中 C 的浓度，有利于形成石墨。Si 是强烈促进石墨化的元素，Si 含量越高，石墨化进行的越充分，越容易获得灰口组织。Mn 阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区，阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形成。Mn 还能与硫生成 MnS，减少硫的有害作用。Si 是强烈促进石墨化的元素，Si 含量越高，石墨化进行的越充分，越容
17、易获得灰口组织。S 是强烈阻碍石墨化的元素。S 使 C 以渗碳体的形式存在，促使铸铁白口8化。此外，S 还会降低铸铁的力学性能和流动性。因此，铸铁中含 S 越少越好。P 是微弱促进石墨化的元素，并能提高铸铁的流动性，但含量过高会增加铸铁的冷裂倾向，因此要限制 P 的含量。灰铸铁是因断面呈灰色而得名。灰铸铁中的碳以片状石墨的形式存在于珠光体或铁素体或二者混合的基体中（图 3-1） 。图 3-1 灰铸铁显微组织典型灰铸铁的金相组织由白色不规则块状的铁素体，渗碳体与铁素体层状分布的珠光体，端部尖锐、灰色长条状的片状石墨组成，有时含有少量的磷共晶。石墨片以不同的数量和尺寸分布在基体中，对灰铸铁的力学性
18、能产生很大影响。一般来说，石墨含量高且呈粗片状时灰铸铁抗拉强度低，石墨含量低呈细片状时，其抗拉强度高。基体为纯铁素体时，灰铸铁抗拉强度和硬度低，以纯珠光体为基体的灰铸铁，抗拉强度和硬度均较高。3.2 性能特点（1）力学性能 灰铸铁的性能主要取决于基体的组织和石墨的形态。由于石墨的强度极低，因此可以将铸铁看做成布满裂纹和空洞的钢。石墨的存在，不仅破坏了金属基体的连续性，减少了金属基体承受载荷的有效面积，使实际应力大大增加；另一方面，在石墨尖角处易造成应力集中，使尖角处的应力远远大于平均应力。所以，灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢。石墨片的数量越多、尺寸越大、分布越不均匀，对力学性能的影响越大
19、。但石墨的存在对灰铸铁的抗压强度影响不大，因此抗压强度主要取决于灰铸铁的基体组织，灰9铸铁的抗压强度与钢相近。因此，灰铸铁“抗压不抗拉” 。铁素体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用最少；珠光体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度；铁素体-珠光体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。（2）铸造性能 灰铸铁件铸造成形时，不仅其流动性好，而且还因为在凝固过程中析出比容较大的石墨，减少凝固收缩，容易获得优良铸件，表现出良好的铸造性能。（3）减震性能 石墨对铸铁件承受振动能起缓冲作用，减弱晶粒间振动能的传递，并将振动能转变为热能，所以灰铸铁具有良好的减震性。（4）减磨性能
20、铸件摩擦面上的石墨构成大量的显微凹穴，起储油作用，可维持油膜的连续性，石墨本身也是一种良好的润滑剂，脱落在摩擦面上的石墨可起润滑作用，因此灰铸铁具有良好的减磨性能。（5）切削加工性能 石墨的存在造成基体的不连续性，使切屑易脆断，故灰铸铁切削加工性能好。（6）缺口敏感性能 片状石墨相当于许多微小缺口，从而减少了铸件对外来缺口的敏感性，表面加工质量不高或内部组织的缺陷对铸铁疲劳强度的不利影响要比钢的影响小得多。由于灰铸铁具有以上一系列性能特点，并且灰铸铁生产工艺和设备简单，成本低廉，因此在工业生产中得到普遍应用。灰铸铁的牌号、力学性能、及用途见表 3-3。显微组织牌号基体 石墨抗拉强度/MPa硬度
21、 HBW（仅供参考） 特点及用途举例HT100 铁素体 粗片状 100 175强度低，用于制造强度及组织无要求的不重要铸件，如外壳、镶装导轨的支柱等10表 3-3 灰铸铁的牌号、力学性能及用途（部分摘自 GB/T 9439-1988）第四章 铣床底座缺陷4.1 铣床底座在使用过程中产生问题铣床在使用过程中,由于输入能量而运转,产生摩擦、振动、疲劳,致使相对运动的零部件实体产生磨损,称为使用磨损铣床的磨损可以分为自然磨损(无形磨损)和有形磨损。自然磨损无论在铣床使用还是在闲置过程中都会发生。但因为铣床闲置中容易失去正常的维护保养,闲置中铣床自然磨损比正常使用更加显著。因此闲置铣床为延长使用寿命,
22、尤其需要维护保养。铣床设备的磨损规律与故障变化规律相对应,通常可以分为三个阶段:第一阶段是初期磨损阶段(也称磨合磨损阶段),一般是新投入使用或经过大修理后的设备在早期故障期的磨损状态,磨损速度快,主要原因是零件加工粗糙表面在负载运转中的快速磨损,安装不良,操作者对新设备不熟悉等。第HT150铁素体+珠光体较粗片状 150 150200强度中等，用于制造承受中等载荷的铸铁，如机床底座等HT200 珠光体 中等片状 250 170220HT250 细片状珠光体 较细片状 250 190240强度较高，用于制造承受较高载荷的耐磨铸件，如发动机的汽缸体、中等压力的液压缸等HT300 细片状珠光体 细小片状 300 210260HT350 细片状珠光体 细小片状 350 230280强度高，基体组织为珠光体，用于承受高载荷的耐磨件，如剪床、压力机的机身、车床卡盘、导板、齿轮、液压缸等
