手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺(上)

HEATS

　　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。

- X- M- D& j# r5 c4 M : r% T3 M! ^; _0 x

　　1缺陷情况及失效分析

　　1.1小齿轮座的断裂情况

- R+ d8 a3 x5 I' B( W ( |* g' e. p- L% f

　　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270 mm×250 mm×70 mm,断口尺寸270 mm×(100 mm～130 mm)。2)底板断裂一处,见图1 ,已裂透。

$ C' q" Z& ?8 ^, D: q

　　1.2失效分析

0 a& [$ g5 H8 v$ ~; R5 q

　　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。

. }/ S: ]- @, p5 c. f

　　2修复方案选择

. a" _( K+ q& l+ ~% \1 Y( J! @ , @, S9 C8 |1 W% ?8 M5 i. Q5 I

　　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。

; |9 U1 `3 A) L1 L( h! | & E' y: Q ] ~1 Q! s: T2 a

　　　　　　1 　化学成分%

　　2) HT15233r的性能参数见表2。

) Q: q3 M6 U {! G N: k* d

　　　　　　2 　性能参数

5 D" ^' i! r2 `. g1 i4 H

　　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。

/ Z5 H3 p8 b+ I& Q/ B1 x1 O

　　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。

7 g# [# j) @, y' u& A! E' x

　　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。

3 N" l7 |4 }# k : z: b$ W5 Z# G" W' ]

　　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。

# @- t: x; c# w9 m/ c, F $ n9 B6 f3 h" {$ Y2 f

　　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。

$ v u' P3 b% O& j- ^0 r- }& c 8 E3 C. @+ q4 O4 r z6 K j

　　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。

, p$ V7 ^9 f2 C0 b 4 e+ a; [+ \3 ~ W

　　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。

' V% h/ ~' @; u9 W0 o

　　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。

8 m; @( ?' E2 m+ d/ w& C

　　小齿轮座的重量为1. 74 t ,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" o) G) b3 C9 `1 B