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。 2 X/ [# A! f" T* n* E7 q' K: g 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。 - T9 Y3 w+ g) C" z+ M 5 L: P% K. j S, C/ p 1缺陷情况及失效分析 3 w( T7 X7 s7 P/ Q$ k) c ) V7 b* j7 z9 c' d2 Q( @7 d 1.1小齿轮座的断裂情况 8 H% ]3 H8 l! c$ s3 |( ^. w( A 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)。 ; m( d0 R! Q4 X2 u & Q! U4 T$ D8 j4 G 2)底板断裂一处,见图1,已裂透。

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2 X9 s/ l8 C( | u' ]1 F% ~9 i图1 底板断裂示意图 $ [! _! _1 E/ }1 l( e' Q7 V

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! b, u8 o$ J0 }: Z$ \; M 图2 裂口位置 1.2失效分析 , W8 d0 P9 k+ V/ I) f 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。 2修复方案选择 6 u: P3 Q: Q. s$ k1 h* A 根据技术手段的现状,选用手工电弧焊方法进行修复。 2.1材料的技术性能参数 1)HT15233的化学成分见表1。 - w. a! L A' O- ? ( h+ ^- Y9 K9 \7 m' O$ v0 }( I7 i 1化学成分% * m4 w1 ]3 b; k

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1 P s. `% \3 U' G4 b3 t ! q5 {: l- f& C4 V手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 ' U( s' A( [' ` 2)HT15233r的性能参数见表2。 7 j8 {! @, I$ m' b 2性能参数 & v. K/ w5 o) k% Y 手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 , \4 @$ u, J: o4 ^7 G) B 点击此处查看全部新闻图片 % ?/ u0 g: I& p$ \. F 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: 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。 * S* y( V1 e, [! M2 S ' k7 c/ U- _* `1 V- s0 i 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。 ( |& b* i5 y5 K' J+ ^7 w 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。 ' W+ m2 `7 Z+ n$ u d 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。 2 v) W( Z* l) d1 B4 m! e 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。 ; Y) m0 b: A6 a/ @7 j9 K# i' K 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。 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。 # Z" Z0 b$ [2 l) \$ Q: j# x 2.3焊接方法的选择 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。 * R: }/ S9 C$ Q 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。 & S) G3 d6 X8 I; f! R: B- r 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。 - j2 [# ]4 `3 b3 g1 L" L+ c) w$ w' o Z308焊条的机械性能见表3。 1 M9 B* R& p+ p 6 `$ E7 @" ]2 [6 E1 A. k ! M, _' I1 I9 w) t手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 1 U6 r" M* u2 U6 M! j 点击此处查看全部新闻图片 6 z# S7 H- |3 c" W3 ?4 A& ` 2 n b5 w7 t0 J! h+ M 2.5焊接次序 # H/ _2 w9 ?1 f : R+ |( P- f' ~9 S 1)裂纹处按非加工面再加工面的次序施焊。 * J4 g+ l8 @ n# X* R 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。 # q9 W5 y/ \" s# ^ 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。 w6 ?3 S8 {, Z! y4 b" e 2 U+ \& L* @: v/ @5 D 3.1裂纹处焊接准备 / ~8 K! \9 O4 N$ T. O2 R ; ?# e9 F1 p. b% |9 t2 Q 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。 3.2断块处焊接准备 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。 ) N3 ]% \8 j$ w, e; P; d% N 3.3焊接 , o+ X( e6 N- c2 E( ~ 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。 4 S2 j% G/ ~0 \& w 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。 $ K* t' F, n7 K 2)每次焊接时都将焊道放置在水平位置,以利于操作。 ' }; Z4 V2 [, K( `2 v + c6 i) Y( m% w2 J+ d, ^ 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。 ; S* u# \ ]2 O* x% w/ Z1 ~ 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。 9 d: I+ j" }) t M% u 8 Z9 v* X7 \) l0 s) S 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。 3 F, z3 j0 `' @: }* |+ K 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。 9 n. D, a# H0 k( o6 R" ] 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。