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電動滾筒端蓋裂紋的焊接修復
電動滾筒端蓋裂紋的焊接修復
我司一供料皮帶機的電動滾筒因意外遣撞擊,，造成端蓋破裂,，形成長達0.95m的不規(guī)則裂紋,。由于該滾筒其它部件完好．整臺報費很可惜,，決定對端蓋進行焊接修復,。通過對該滾筒端蓋材質(zhì)的檢驗及焊接性分析,，多方查閱技術資料,，制定出合理的焊接工藝參數(shù)和有效的焊接措施,，成功地修復了電動滾筒端蓋的裂紋。
2電動滾筒端蓋的材質(zhì)檢驗和焊接性分析
通過檢驗,，該電動滾筒端蓋的材質(zhì)為HT200灰口鑄鐵,，其化學成分見表l。由于灰口鑄鐵中的碳呈片狀石墨形態(tài)分布,，而且碗,、磷等雜質(zhì)含量高，因此焊縫在冷卻過程中對冷卻速度很敏感。在焊接條件下,，焊縫結(jié)晶時間短,，石墨化不寬分，致使熔臺區(qū)和焊縫中的碳以Fe 3c形態(tài)存在+容易形成自口殛淬硬組織,。再者,，灰口鑄鐵強度低．塑性差．而一般常用的電弧焊過程衛(wèi)具有冷速快．焊件受熱不均勻，焊接應力大的特點,，使得灰口鑄鐵在焊接時焊縫對冷裂紋,、熱裂紋都存在較大的敏感性。此外,，灰口鑄鐵的熱影響區(qū)存在脆性白口層及馬氏體組織，而電動滾筒端蓋的厚度達25mm,，多層焊時．焊接接頭熱影響區(qū)存在較大的焊縫收縮應力,，容易導致在此處發(fā)生剝離性質(zhì)的裂紋。故灰口鑄鐵焊接的主要問題,，一是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織,，二是焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。
表1 HT200灰口鑄鐵的化學成分(％)
3電動滾筒端蓋修復的焊接工藝
3.1焊接工藝的選擇
灰口鑄鐵的焊條電弧焊一般分為同質(zhì)(鑄鐵型)焊縫的電弧預熱焊,、低溫預熱焊和異質(zhì)(非鑄鐵型)焊縫的電弧冷焊等幾種工藝方法,。
同質(zhì)(鑄鐵型)焊縫的電弧預熱焊是指采用鑄鐵型焊接材料，焊前將鑄鐵件整體或局部預熱到600～700℃(暗紅色),，然后進行焊接．焊接過程中焊件的溫度不能低于450℃,，焊后進行緩冷的焊接工藝。其優(yōu)點是焊件受執(zhí)均勻,。冷卻速度慢．有利于焊縫金屬石墨化,，減少和避免出現(xiàn)白口組織，有利于減低焊接熱應力,，防止產(chǎn)生裂紋,。缺點是勞動條件惡劣，焊接成本高,，工件變形大,，表面容易氧化等。
同質(zhì)(鑄鐵型)焊縫的電弧低溫預熱焊是指焊前將鑄鐵件整體或局部預熱到300～400℃進行焊接的工藝,。與高溫預熱焊相比,，焊工的勞動條件有所改善，焊接成本有所降低,，也能獲得較好的焊接質(zhì)量,。其缺點是預熱溫度低．冷卻速度快，且鑄鐵低于400℃時，其塑性已降到接近于零,，不能松弛應力．焊縫較易出現(xiàn)裂紋,。
異質(zhì)(非鑄鐵型)焊縫的電弧冷焊是指采用非鑄鐵型焊接材料，焊前鑄鐵件不進行預熱的鑄鐵焊接工藝,。該工藝具有不預熱,，勞動條件良好，工件變形小,，操作簡單等優(yōu)點,。其缺點是焊接接頭冷卻速度快，極易形成白口和淬硬組織,，工件受熱不均勻,，焊接接頭存在較大的熱應力，易產(chǎn)生冷裂紋,。
我們根據(jù)電動滾筒端蓋的具體情況,，結(jié)合上述鑄鐵的3種焊接工藝，選用以鎳鐵臺金為焊芯的鑄鐵焊條z408,，采用低溫預熱焊法對電動滾筒端蓋進行焊接修復,。
3.2 Z408焊條的特點
Z408是鎳鐵合金焊芯．強還原性石墨藥皮的鑄鐵焊條，具有強度高,、塑性好．線膨脹系數(shù)低等特點,。抗裂性對荻口鑄鐵與z308差不多,，但對球墨鑄鐵則比z308強,，對含磷量高(O．2％P)的鑄鐵，也具有良好的效果,，切削加工性能比z308和z508稍差,。用于灰口鑄鐵及球墨鑄鐵的焊接。交直流兩用,。焊條熔敷金屬的化學成分見表2,。
表2 熔敷金屬化學成分(％)
3.3異質(zhì)焊縫(非鑄鐵型)的電弧半熱焊工藝要點
異質(zhì)焊縫的電弧半熱焊工藝的著眼點是防止裂紋及減弱白口，淬硬組織的產(chǎn)生,。因此,，施焊工藝上應做到：
(1)盡量降低鑄鐵母材在焊縫中熔合比，以減少鑄鐵中的碳,，硫等有害元素進入到焊縫中去,，有利于提高焊縫質(zhì)量；
(2)盡量降低焊接應力,，防止裂紋產(chǎn)生,，
(3)盡量降低熱影響區(qū)寬度,，從而降低白口及淬硬組織的寬度。
1)焊前準備
焊前要先在裂紋的兩端分別鉆一防裂小孔．再用角向磨光機將裂紋雙面開坡口倒角,。焊接坡口形式如圖T所示,。然后清除焊接區(qū)域內(nèi)的油污等雜質(zhì)，清除焊接區(qū)域內(nèi)的鑄鐵石墨化表面,，盡可能降低鑄鐵表面的碳對焊縫質(zhì)量的影響．否則焊縫易出現(xiàn)氣孔,，裂紋等缺陷。為此,，將氧乙炔火焰調(diào)節(jié)到強烈的高度氧化火焰,，在待焊區(qū)域上面持續(xù)燒烤數(shù)分鐘，然后用鐵刷清理該區(qū)域,，如此重復二三次,，直至將焊接區(qū)域清理干凈。
2)焊前預熱,，層閫溫度的控制及焊后處理措施
電動滾筒端蓋厚度為25mm,，焊縫長度達0．95m，為了降低焊接應力和促進焊縫石墨化,，以減少半熔化區(qū)白口及淬硬組織的寬度，防止裂紋的產(chǎn)生,，焊前要進行預熱,。預熱溫度為300～400℃。又由于施焊時正值冬天,，氣溫低,，因此焊完一根焊條后要在加熱保溫．層間溫度要控制在300℃以上，壘部焊完后衛(wèi)用沙子保溫了4個小時,。達到焊縫緩慢冷卻的目的,，進一步減小焊接應力和變形。
3)采用合適的焊接電流
采用與鑄鐵異質(zhì)的焊接材料進行電弧低溫預熱焊時．焊接電拖越小,，蝽操就越小,，鑄鐵中的碳、硫等有害物雜質(zhì)進入焊縫的就越少,。越有利于提高焊縫質(zhì)量,。如果焊縫中碳、硫的含量多,，就會增大焊縫出現(xiàn)冷,，熱裂紋的傾向．此外，隨著焊接電流的減小,，在焊接速度不變的情況下,，焊接熱輸人就會減小,，這樣不僅會減少焊接應力。降低焊接接頭出現(xiàn)裂紋的傾向．而且也減小了整個熱影響區(qū)的寬度,，其中包括減小了最易形成白日的半熔化區(qū)的寬度,，使白口層變薄。因此．焊接進應盡量控制焊接熱輸入,，采用短弧,，小電漉．快速，窄焊道來焊接,。焊接電流參數(shù)見表3,。
4)合理安排多層焊的焊接順序
由于電動滾筒端蓋較厚，多屆焊時焊縫的橫向收縮應力較大,，如果焊接順序安排不合理,，容易產(chǎn)生剝離性的裂紋，為此采取了圖2所示的焊接順序,。另外．采取了焊后錘擊工藝,，在每一根焊條焊完后立即用帶圓角的尖頭小錘快速錘擊焊接處，使焊縫表面出現(xiàn)底坑,，進一步降低焊接應力,，減弱焊縫發(fā)生裂紋的可能性。
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