铸铁轴承座的修复工艺电弧焊

　　通过对其材料的技术性能、铁的可焊性等性能的分析 , 介绍了小齿轮座底板的断裂情况。确定了手工电弧冷焊的施工方案 , 并提出了具体的焊接工艺 , 顺利完成了该工件的修复。

　　1 缺陷情况及失效分析

　　小齿轮座的断裂情况

　　位置及裂口开头, 小齿轮座底板四个地脚螺丝孔有两个断裂 ( 小齿轮座同 1 底板断裂有两处 . 断块尺寸 270mm 250mm 70mm, 断口尺寸 270mm 100mm 130mm

　　已裂透。底板断裂一处 .

　　失效分析

　　加强筋边缘与底板连接之处存在应力集中。运行中 , 小齿轮座在使用中本身受到拘束度较大。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 . 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。

　　2 修复方案选择

　　选用手工电弧焊方法进行修复。

　　手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺

　　铁的可焊性分析

　　给电弧焊带来了极大的困难 , 由于铸铁的固有性质及冶金特性 . 具体如下 :

　　1 热影响区易出现白口组织 ,熔化后铸铁冷却速度快 . 焊接时开裂倾向较大。

　　2 碳的含量高 ,铸铁组成成分中 . 焊接过程中碳易被气化 , 容易发生气孔。

　　3 塑性差 ,铸铁强度高 . 焊接时残余应力大 , 易产生焊接热裂纹。

　　4 并在焊接过程中熔化到焊缝中 ,铸铁中 C S P 等元素含量高 . 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。

　　5 易出现石墨粗大化 ,铸铁在冶炼过程中 . 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 , 增加发生焊接裂纹和气孔的可能性。

　　6 液态金属流动性很差 ,铸铁在焊接熔化时 . 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。

　　必需从焊接工艺、操作方法、焊接顺序、焊接资料几方面加以解决。针对以上有利因素 .

　　焊接方法的选择

　　焊接过程中工作温度不得低于 400 ℃ , 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 . 焊后马上加热到 650 ℃ , 以消除应力退火。

　　且氧化铝一分厂没有合适的加热装备 , 小齿轮座的重量为 1.74t. 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。

　　焊接资料的选择

　　为保证焊接质量及下表面的可加工性宜采用纯镍基焊条 Z308 进行焊接。但 Z308 焊条价格高贵 ,HT15233 可焊性较差且底座的下表面为加工表面 . 为节约费用 , 可采用以 Z308 焊条焊隔离层、 J507 焊条与 Z308 焊条相互填充、 Z308 焊条盖面的方法进行修复 , 这样既可降低利息又可保证焊接质量及下表面的可加工性能。

　　手工电弧焊对铸铁轴承座的修复工艺

　　焊接次第

　　1 裂纹处按非加工面再加工面的次第施焊。

　　2 保证焊透 ,断块处先焊筋板侧 . 再从另一侧清根、施焊。后焊筋板。

　　3 焊接

　　清除所有结疤、油污等缺陷因素 , 焊接前要对所有焊接部位进行完全清理 . 然后再开始焊接准备。

　　裂纹处焊接准备

　　用角向抛光机修磨裂纹处至磨出所要求的双 U 型坡口。修磨时要求消除所有裂纹倾向 , 外表清理干净后 . 坡口边缘平滑过渡 , 钝边、间隙以单边能焊透为准。

　　断块处焊接准备

　　外表清理后用角向抛光机将断口按坡口所要求形状、尺寸修磨成双 U 型坡口 , 两断块断裂口处形状基本规则 . 钝边、间隙以单边能焊透、另一侧以清根为准 , 然后按尺寸在划线平台上将断块与小齿轮座本体组对、点固。

　　焊接

　　为减小焊接应力及焊接变形 , 小齿轮座焊接熔敷量较大 . 保证焊接质量 , 采用两班工作制 , 固定高水平焊工施焊。焊接时环境温度保证在 20 ℃以上 , 夜班如果温度过低则停止焊接。为防止穿堂风 , 施焊时搭设围篷以防风保温。焊接时先焊裂纹 , 然后再焊断裂块。焊裂纹时先焊两螺丝孔中间的裂纹 , 焊完后再焊外侧裂纹。

　　1 Z308 焊条要 150 ℃烘干 1h,焊接前 .J507 要 250 ℃烘干 2h, 烘干后放入保温桶中保温 , 随用随取。

　　2 以利于操作。每次焊接时都将焊道放置在水平位置 .

　　3 每段长度不超过 30mm,焊接时采用短道、快速、不摆条、断续、分散焊法 . 收弧时要填满弧坑。

　　4 锤击速度要快 ,焊完一道马上用钝头小锤锤击整个焊道以释放焊接应力 . 力量由重渐轻。

　　5 每焊完一道必须冷却到 50 ℃以下方可继续施焊。严格控制层间温度 .

　　6 填充焊和盖面焊时可适当放大熔合比。打底时采用小熔合比进行焊接 .

　　7 用五倍放大镜观察 ,清除熔渣后 . 无裂纹 , 再继续下一步焊接。