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。 9 u# w1 K* x) v0 B 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。 + A. T; } h6 ?* f# \ 8 j& E. [& Y; c! A6 G) r 1缺陷情况及失效分析 1.1小齿轮座的断裂情况 1 w0 ?4 G0 n& U ) P1 V7 b3 P% `; m 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)。 2)底板断裂一处,见图1,已裂透。 & a' u# M; R1 L* Z3 V

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0 y1 \ `; ~1 y' Z; b s ! R; y. c' F6 O- k- R6 X图1 底板断裂示意图 ( G/ p I/ | N4 v( } . _- n1 p/ l/ E+ S* u

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图2 裂口位置 ! I4 j( J+ U2 B* w. F - R8 U! ^6 z' J% z5 R9 @" q" f& X M8 ]' ^0 H1 |' y8 Z: N6 d3 Z 1.2失效分析 ! \/ m$ N/ L) j# D$ { 3 N) T1 L7 G; X0 v0 q0 D 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 根据技术手段的现状,选用手工电弧焊方法进行修复。 ; Q; |! H5 P; o' c 2.1材料的技术性能参数 3 e; n: E) ?! s g# h) P/ {1 O; c 1)HT15233的化学成分见表1。 5 u; m" O+ Y5 A( W ; F5 x% Y7 o6 n. g6 R 1化学成分% $ t1 M! R: S7 @2 v 2 l9 I6 l: V7 [4 c2 y, t% N9 X8 [6 A

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手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 , `( I6 ]" k: i' h4 ?& J' t* o 2)HT15233r的性能参数见表2。 / ^ _9 _( ~. B0 f 2性能参数 1 X3 y/ C* r( D3 t r手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺 " m& D' f% `7 y' ^: C 点击此处查看全部新闻图片 " I3 E% [* H8 `( I3 O! C# a3 d 0 X3 y: R. Z* M: ` / f% F0 k5 o: ^( f% e 2 a3 M6 T; D; t- M. k% X& h! ?7 P* z 2.2铁的可焊性分析 + V4 [8 {' q: i% A* W/ h# O4 E 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: 0 ~7 k5 ]* U3 T7 C 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。 1 C' e J& N) o/ @! {" g5 ?# n 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。 ' _$ q) m. q4 g& R0 ]+ J, _ 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。 & G* B3 p: Y8 f0 |% p6 ^ # J9 h: ?& ]; ]8 r9 T 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。 1 ?& I9 K# O! U 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 q2 Z) B( W& C; Z$ D 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。 2.3焊接方法的选择 : u# u# L9 C* `+ w; a: ^* ~ 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。 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。 % x. }8 a! L, _" ~, `& f/ ~ 2.4焊接材料的选择 4 f& u6 ^( l6 z; y 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。 ' q, V) H$ W! T5 u 6 X$ X ] q+ v5 |9 f Z308焊条的机械性能见表3。 % R8 |; x: Q/ } 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 2.5焊接次序 [1 F) A) x8 C4 s4 y: f& ? 1)裂纹处按非加工面再加工面的次序施焊。 ; n1 u6 k$ W3 E0 ]+ ~ 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。 3焊接 4 v; i7 T3 T5 u+ ~! i# V) b) f & s: A! ?9 z, G& {" M 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。 6 @% }% J' l7 [6 n: ^. K# } 3.1裂纹处焊接准备 * c4 E z2 M+ { 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。 . N. e. [; v9 B 3.2断块处焊接准备 # l, U o) e8 R, r: T# r* V 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。 3.3焊接 # R- E0 y( b1 U ! W2 D, D2 Q9 c G7 H- B* l 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。 . _) w) @# b: h% V# j9 C4 u ; D5 c. B, }$ _8 B& N: u( E: u 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。 - Y2 \! t7 B- m, o7 x 2)每次焊接时都将焊道放置在水平位置,以利于操作。 7 p; f9 y9 _& N7 e8 Y) p 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。 + l. B2 [( z3 n b 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。 e! h' \, e m 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。 % O. |1 Z( Z, T# C& v4 F! @ - Y$ u0 W7 a" V7 @; _4 t 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。 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。