修复压力机横梁裂纹的方法

魔神

    一、概述

　　1800t压力机是轻型汽车车架生产的关键设备。由于多年的使用，压力机的主要受力部件上横梁沿螺栓固定槽口处产生了较大的纵向裂纹，随裂纹的扩大，镶在横梁上的成形模随之产生变形(见图1)，不能正常工作。

图1　上横梁裂纹图

　　该横梁材料为QT60-2，外形尺寸为1650mm×1300mm×210mm，重量为2.3t。若重新加工1个横梁，大约需要1个多月的时间，造价约2.6万元。现采取修复横梁的办法。
　　结构设计中螺栓T型槽尖角是造成裂纹的主要原因，而加强筋厚度尺寸小，加强筋边缘部位圆角小及在较大力作用下，横梁产生700mm左右的裂纹，上下贯通，对于如此长的裂纹必须考虑焊接和机械加固相结合的办法才能保证横梁的强度。

　　二、修理方法

　　由于横梁是球铁材料，可焊性差，为了尽量提高焊缝强度，并从经济上考虑决定采用复合焊接工艺。工艺过程是用纯镍焊条铺底，大面积CO₂气保焊成形。该工艺最大的特点是铺底焊可焊性好，减少基体裂纹和剥离现象；CO₂焊接热影响区较窄，同时熔深浅，热效率高，经济可靠。采用以上复合焊接工艺，既经济实用，又能满足球墨铸铁的焊接要求。
　　1.焊前准备
　　认真检查横梁裂纹的走向，沿裂纹处，用气焊刨开出深度20mm左右、70°～80°的坡口，并用砂轮机和角向磨光机打磨，露出金属光泽，开完坡口后去除杂物，用酒精将表面擦拭干净(见图2)。

图2　坡口

　　2.焊接
　　1)过渡层铺焊
　　采用直流手弧焊，Z308纯镍焊条，直径?3.2mm，焊前烘干焊条1～2h。焊前用焊炬对坡口处进行烘烤预热，焊接电流110A左右。焊完后，用小锤趁热敲击焊缝。
　　2)CO₂焊接
　　焊机选用NBC-400型，焊丝直径?1.2mm，材质H08Mn2Si。为了保证CO₂气体纯度，焊前将CO₂气瓶倒置1～2h，放水2～3次。焊接参数为：电压22～24V，电流120～140A，焊速0.15m/min。尽量采用平焊位置。采用交叉焊接法，焊后趁热敲击焊道，消除应力。由于焊缝不需机械加工，为了提高焊缝强度，焊缝尽量地加宽加高(见图3)。

图3　焊缝

焊后对每一层焊缝进行认真地检查，凡检查出的裂纹均需进行修磨补焊。对于长度小于5mm，区域间隔较大的裂纹不做处理。 　　3.机械加固 　　焊后对横梁的上平面进行机械紧固处理。用2块1000mm×250mm×25mm厚的钢板，加工8-M24螺孔。然后用M24×60螺栓将加强板紧固在横梁上，加强板将横梁上有裂纹的平面紧紧连接(见图4)。

图4　机械加固

上平面紧固后，对整个横梁周边用宽200mm、δ12mm钢板，夹紧紧固。由于框架较大，周边又有4-R125，所以采取了分段拼焊的做法。采用6-M24×75螺栓紧固，在卡子处留出20mm左右的间隙，以便在使用一段时间后紧固，确保横梁始终处于紧固状态(见图5)。

图5　钢带夹紧紧固

　　采取了以上焊接和机械紧固的方法后，对横梁进行检查，装机后横梁平面度为0.08mm/1000mm，经反复验证，没有发生超差变形，从1996年10月修复至今，使用状况良好。
　　该横梁的实际修理费用约1300余元，修理时间仅用了48h。