电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺(图)

机械公敌

介绍了小齿轮座底板的断裂情况,通过对其材料的技术性能、铁的可焊性等性能的分析,确定了手工电弧冷焊的施工方案,并提出了具体的焊接工艺,顺利完成了该工件的修复。 中铝山西分公司氧化铝一分厂GM223型管磨机小齿轮座,材质为HT15233,在使用过程中其底板四个地脚螺丝孔处两个断裂,一个发生裂纹。由于重新订货至少需时三个月,且生产形势较为紧张,要求管磨机早日投用,因此决定对该小齿轮座进行焊接修复。 4 T Y: F3 ~" W9 Y 4 g9 J9 k: R7 l$ @$ r5 O( f 1缺陷情况及失效分析 1.1小齿轮座的断裂情况 * I) k0 g' g* v* D1 s& B& h 小齿轮座底板四个地脚螺丝孔有两个断裂(在小齿轮座同1)底板断裂有两处,位置及裂口开头见图1、图2,断块尺寸270mm×250mm×70mm,断口尺寸270mm×(100mm～130mm)。 " P+ L; i Z7 C# H% R' M3 j: G 2)底板断裂一处,见图1,已裂透。

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: |5 i0 S8 j9 E* L$ L : W1 x/ T6 ~# u3 |/ J ) s: S0 N8 p; c; C: c! @% C. E2 }& |图1 底板断裂示意图

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1 ~0 [, T7 R: ]# B图2 裂口位置 * `/ K+ u2 `, E% r 1.2失效分析 * y' J2 E+ _3 n% }: W$ s4 F 0 N! Z; {( [6 O2 L3 r- Q6 _ 小齿轮座在使用中本身受到的拘束度较大。在管磨机运行过程中承受交变载荷作用。工件本身存在制造缺陷,在加强筋边缘与底板连接之处存在应力集中。运行中,由于大拘束度及交变载荷作用,预应力集中处发生破坏,形成裂纹,逐步扩展至筋板处,发生断裂。 4 b) _$ [1 E2 r# X. \1 }' t P " F- X" T" T+ _( v% i 2修复方案选择 ' J, @8 ~' E! L( L. w6 [8 S0 ` 根据技术手段的现状,选用手工电弧焊方法进行修复。 4 `/ n7 N% t) i; y! O% U9 H 2.1材料的技术性能参数 7 \- L, n( [& U 1)HT15233的化学成分见表1。 8 h- i. H/ \; p$ m* O- I5 W. ]2 g + j6 F! B5 K& c8 P4 c. ? 1化学成分%

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手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 6 b/ V( w6 T5 B1 {. h 7 m' k( _6 h& Y y 2)HT15233r的性能参数见表2。 + {3 l8 T" K8 V5 Z 2性能参数 + R" o& @& X0 ]' o3 o $ K9 L/ `# z/ t$ G- O' ]手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 点击此处查看全部新闻图片 ( U9 {4 i/ v- Z- C/ g O* p 2.2铁的可焊性分析 由于铸铁的固有性质及冶金特性,给电弧焊带来了极大的困难,具体如下: Z. D u4 u$ s2 u+ J; ~ 3 q& v3 F0 ]. E: x/ r 1)熔化后铸铁冷却速度快,在热影响区易出现白口组织,焊接时开裂倾向较大。 2)铸铁组成成分中,碳的含量高,在焊接过程中碳易被气化,容易产生气孔。 : Q [$ n* e2 P+ j! H 3)铸铁强度高,塑性差,焊接时残余应力大,易产生焊接热裂纹。 4)铸铁中C、S、P等元素含量高,并在焊接过程中熔化到焊缝中,会增加金属的硬度,降低塑性和韧性,易产生裂纹,并降低可加工性。 - R, X/ r5 l7 T, {5 a 5)铸铁在冶炼过程中,易出现石墨粗大化,石墨与基体产生间隙,使铸件在使用过程中油、水渗入形成氧化物,严重阻碍焊接时的熔合,同时,增加产生焊接裂纹和气孔的可能性。 6)铸铁在焊接熔化时,液态金属流动性很差,严重妨碍焊接时的熔合,熔池中熔渣和有害气体难以逸出,会在焊缝中产生严重缺陷。 3 V8 Z7 H- E1 d/ a, p! v 0 W8 f6 R: b6 a# z5 i6 s* ^4 n# w/ K 针对以上不利因素,必须从焊接工艺、操作方法、焊接程序、焊接材料几方面加以解决。 # N) x" `/ |$ g4 Y7 Q# Q( N / F9 W4 ^2 P1 b$ |% E! J 2.3焊接方法的选择 4 ]0 O r7 ^: }+ ^6 R2 p 铸铁手工焊可采用热焊和冷焊两种方法。手工电弧热焊是将工件整体加热到600℃～650℃以上开始施焊,焊接过程中工作温度不得低于400℃,焊后马上加热到650℃,以消除应力退火。 0 s$ g) p0 v$ N 小齿轮座的重量为1.74t,且氧化铝一分厂没有合适的加热装备,故采用手工电弧冷焊法修复。冷焊法是指用不预热、严格控制层间温度、小线能量的焊接方法进行焊接。 # Q& E* [( K8 H 2.4焊接材料的选择 HT15233的可焊性较差且底座的下表面为加工表面,为保证焊接质量及下表面的可加工性宜采用纯镍基焊条Z308进行焊接。但Z308焊条价格昂贵,为节约费用,可采用以Z308焊条焊隔离层、J507焊条与Z308焊条相互填充、Z308焊条盖面的方法进行修复,这样既可降低成本又可保证焊接质量及下表面的可加工性能。 / R1 B: x: q+ r D* W3 T7 V8 t. y } Z308焊条的机械性能见表3。 0 {0 P) X; }( t C4 P g4 ?/ q ( B, h3 A9 P: Q F- P X5 \2 Q : D* H) A6 M' Y/ N& h手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 " f& \# y" } R2 n+ V点击此处查看全部新闻图片 n, |7 Y1 S# F" v* h7 E9 v1 H + T8 Y+ {7 ^& Y& A 2.5焊接次序 - U/ y( G+ M; K8 @ 1)裂纹处按非加工面再加工面的次序施焊。 : }. i O: G F% D7 f& i 2)断块处先焊筋板侧,保证焊透,再从另一侧清根、施焊。后焊筋板。 8 m* j0 n3 c' `1 r0 ]& f : n$ G# q4 G% S2 O; E& m: Z. ` 3焊接 焊接前要对所有焊接部位进行彻底清理,清除所有结疤、油污等缺陷因素,然后再开始焊接准备。 ; W. P, p) s! N3 P! h$ X* W 3.1裂纹处焊接准备 O" I ~$ P6 l2 _" @ 表面清理干净后,用角向抛光机修磨裂纹处至磨出所要求的双U型坡口。修磨时要求消除所有裂纹倾向,坡口边缘平滑过渡,钝边、间隙以单边能焊透为准。 5 ]% R5 Y! k3 V1 i9 j2 `$ k3 |& O 7 k0 B% u, X5 T; } 3.2断块处焊接准备 3 y# A$ }0 f3 d; j 两断块断裂口处形状基本规则,表面清理后用角向抛光机将断口按坡口所要求形状、尺寸修磨成双U型坡口,钝边、间隙以单边能焊透、另一侧以清根为准,然后按尺寸在划线平台上将断块与小齿轮座本体组对、点固。 8 m: y2 Z3 s" H3 l, S) j% } 3.3焊接 小齿轮座焊接熔敷量较大,为减小焊接应力及焊接变形,保证焊接质量,采用两班工作制,固定高水平焊工施焊。焊接时环境温度保证在20℃以上,夜班如果温度过低则停止焊接。为防止穿堂风,在施焊时搭设围篷以防风保温。焊接时先焊裂纹,然后再焊断裂块。焊裂纹时先焊两螺丝孔中间的裂纹,焊完后再焊外侧裂纹。 3 W1 C: r' O9 r( y 1)焊接前,Z308焊条要150℃烘干1h,J507要250℃烘干2h,烘干后放入保温桶中保温,随用随取。 2)每次焊接时都将焊道放置在水平位置,以利于操作。 . u9 i" r( h6 C6 p, Q8 k 3)焊接时采用短道、快速、不摆条、断续、分散焊法,每段长度不超过30mm,收弧时要填满弧坑。 ) v0 i% Q; J, k9 w " R9 C* W7 ?! w5 f$ s2 K; A 4)焊完一道马上用钝头小锤锤击整个焊道以释放焊接应力,锤击速度要快,力量由重渐轻。 5)严格控制层间温度,每焊完一道必须冷却到50℃以下方可继续施焊。 $ l- w0 C0 F% E; Z" Z 6)打底时采用小熔合比进行焊接,填充焊和盖面焊时可适当放大熔合比。 . _1 ~) Z9 ^4 B" l3 S 7)清除熔渣后,用五倍放大镜观察,无裂纹,再继续下一步焊接。