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電動(dòng)滾筒端蓋裂紋的焊接修復(fù)
電動(dòng)滾筒端蓋裂紋的焊接修復(fù)
我司一供料皮帶機(jī)的電動(dòng)滾筒因意外遣撞擊，造成端蓋破裂，形成長達(dá)0.95m的不規(guī)則裂紋。由于該滾筒其它部件完好．整臺(tái)報(bào)費(fèi)很可惜，決定對(duì)端蓋進(jìn)行焊接修復(fù)。通過對(duì)該滾筒端蓋材質(zhì)的檢驗(yàn)及焊接性分析，多方查閱技術(shù)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(fù)了電動(dòng)滾筒端蓋的裂紋。
2電動(dòng)滾筒端蓋的材質(zhì)檢驗(yàn)和焊接性分析
通過檢驗(yàn)，該電動(dòng)滾筒端蓋的材質(zhì)為HT200灰口鑄鐵，其化學(xué)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(duì)冷卻速度很敏感。在焊接條件下，焊縫結(jié)晶時(shí)間短，石墨化不寬分，致使熔臺(tái)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(qiáng)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(yīng)力大的特點(diǎn)，使得灰口鑄鐵在焊接時(shí)焊縫對(duì)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(dòng)滾筒端蓋的厚度達(dá)25mm，多層焊時(shí)．焊接接頭熱影響區(qū)存在較大的焊縫收縮應(yīng)力，容易導(dǎo)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(xué)成分(％)
3電動(dòng)滾筒端蓋修復(fù)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(yù)熱焊、低溫預(yù)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(yù)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(yù)熱到600～700℃(暗紅色)，然后進(jìn)行焊接．焊接過程中焊件的溫度不能低于450℃，焊后進(jìn)行緩冷的焊接工藝。其優(yōu)點(diǎn)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(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋。缺點(diǎn)是勞動(dòng)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(yù)熱焊是指焊前將鑄鐵件整體或局部預(yù)熱到300～400℃進(jìn)行焊接的工藝。與高溫預(yù)熱焊相比，焊工的勞動(dòng)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(diǎn)是預(yù)熱溫度低．冷卻速度快，且鑄鐵低于400℃時(shí)，其塑性已降到接近于零，不能松弛應(yīng)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(jìn)行預(yù)熱的鑄鐵焊接工藝。該工藝具有不預(yù)熱，勞動(dòng)條件良好，工件變形小，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)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(yīng)力，易產(chǎn)生冷裂紋。
我們根據(jù)電動(dòng)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(tái)金為焊芯的鑄鐵焊條z408，采用低溫預(yù)熱焊法對(duì)電動(dòng)滾筒端蓋進(jìn)行焊接修復(fù)。
3.2 Z408焊條的特點(diǎn)
Z408是鎳鐵合金焊芯．強(qiáng)還原性石墨藥皮的鑄鐵焊條，具有強(qiáng)度高、塑性好．線膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)?？沽研詫?duì)荻口鑄鐵與z308差不多，但對(duì)球墨鑄鐵則比z308強(qiáng)，對(duì)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(xué)成分見表2。
表2 熔敷金屬化學(xué)成分(％)
3.3異質(zhì)焊縫(非鑄鐵型)的電弧半熱焊工藝要點(diǎn)
異質(zhì)焊縫的電弧半熱焊工藝的著眼點(diǎn)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(yīng)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(jìn)入到焊縫中去，有利于提高焊縫質(zhì)量；
(2)盡量降低焊接應(yīng)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(zhǔn)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(jī)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(duì)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(qiáng)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(fù)二三次，直至將焊接區(qū)域清理干凈。
2)焊前預(yù)熱，層閫溫度的控制及焊后處理措施
電動(dòng)滾筒端蓋厚度為25mm，焊縫長度達(dá)0．95m，為了降低焊接應(yīng)力和促進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度為300～400℃。又由于施焊時(shí)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(gè)小時(shí)。達(dá)到焊縫緩慢冷卻的目的，進(jìn)一步減小焊接應(yīng)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(jìn)行電弧低溫預(yù)熱焊時(shí)．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(jìn)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(huì)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(huì)減小，這樣不僅會(huì)減少焊接應(yīng)力。降低焊接接頭出現(xiàn)裂紋的傾向．而且也減小了整個(gè)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(jìn)應(yīng)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(dòng)滾筒端蓋較厚，多屆焊時(shí)焊縫的橫向收縮應(yīng)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(jìn)一步降低焊接應(yīng)力，減弱焊縫發(fā)生裂紋的可能性。
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