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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。 8 U" o" G( G# z/ y; {4 F
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# r4 n) \, C' n# S! a! L0 y 1缺陷情况及失效分析 ; K5 X* o4 [: D. @5 N6 h
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1.1小齿轮座的断裂情况
; G7 }4 \5 P* [& R& [, I( F1 q
' W; J* |) k; P8 X4 b& G& K 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。 2 ^' u0 i+ s! H+ i3 Q$ N- O
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1.2失效分析
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5 s. n. N' H, Y2 P 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。
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0 G2 T' E/ B% G0 V; ]/ j& T: G 2修复方案选择
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7 {2 |, Q$ P0 f; g: p 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。
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1 化学成分% 1 s1 k. U. g5 N1 e$ }% }' |2 v
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2) HT15233r的性能参数见表2。
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2 性能参数 # \; Y$ v g, w+ D7 K; Q
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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:
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y# Z1 j% |0 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。
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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。
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% ?. `6 u8 e3 A, h$ v+ } 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。 5 o2 E. g. u' `' ~
2 @* W7 e% @% v- c& o; `2 B. b 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。
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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! V1 X. W6 }5 _- C
# b5 W/ F0 z- D$ D% Y 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。 5 b& W s9 k6 }9 {7 B5 ^7 S
5 [, B8 d* j5 G @ 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。 ) b8 H! g+ `: ]6 \ Z. F/ _
1 h- G1 p+ e! u" o, y" R 2.3 焊接方法的选择
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+ T! L4 T4 A" o( y Z 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。 , N5 r* T P7 H) \( a
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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。. f# \# X: c# H7 i$ N
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