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。

6 r8 z" r/ u$ ~0 I& a) M7 m) O

　　1缺陷情况及失效分析

9 ~4 i( U3 O5 M6 c, q 9 R+ Q" M8 ~$ j |

　　1.1小齿轮座的断裂情况

　　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。

/ O! j# Z4 g- E8 n: Y9 P( E

　　1.2失效分析

　　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。

+ `7 S( O" c: j; B# U, N+ }

　　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。2.1材料的技术性能参数1) HT15233的化学成分见表1。

1 |. U1 M$ d4 V3 [/ Q4 s; n

　　　　　　1 　化学成分%

' t" z/ W- P, ^1 H; [

　　2) HT15233r的性能参数见表2。

5 e/ d8 X. ]; M. k6 z" t% G

　　　　　　2 　性能参数

0 {# \: ?/ k$ X3 A7 e' w& s . m4 q) @/ g! N7 M8 A8 n

　　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:

- ~* M1 A/ K. s0 ^ 0 O5 v; h) [$ K, Q. Z

　　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。

: N, m2 P' [2 z; m - E" d- \$ x6 j/ L# j4 g4 B# q

　　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。

9 w& S# r p; q2 I3 B0 h2 l! {

　　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。

; f" q. Y0 v( |* G# b , d8 _; Q( b! v- U3 d7 V9 v

　　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。

4 U, `6 ~- i$ I, m) L

　　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。

, f+ o% ^$ s% @$ c# K/ c0 Y0 ~) n2 C

　　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。

; T5 `4 E& Z* o, O. |5 K5 C

　　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。

# ^3 r9 b/ x4 B4 s$ f) B

　　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。

　　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。 0 H9 o8 |* s! o% Y W3 z3 v; T0 f 4 n; p) R: p' f/ d4 ]