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。

* E' I$ C! V6 K: L' H6 {. F% u0 _- p 7 Q- G7 D n, F4 s$ m% q * C4 J2 L0 q# p- F2 P7 y/ _

　　1缺陷情况及失效分析

　　1.1小齿轮座的断裂情况

6 |5 |4 W& q8 P* f2 Q " F4 r" Y; j; x5 M% q# \ S

　　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。

4 u8 b0 c( |5 L0 G$ J' n; I

　　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。

　　2修复方案选择

' j4 d/ h& l/ r3 u+ V

　　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。

# a. m/ c( n# _. d5 X5 T

　　　　　　1 　化学成分%

4 O' G( q6 m! o# L" H

　　2) HT15233r的性能参数见表2。

　　　　　　2 　性能参数

; e- q+ x- S4 s9 M- T2 R5 n , `9 ?1 q0 u9 ~9 J, d& t4 `

　　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:

! ^' H$ e/ k* k4 ]3 `

　　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。

1 V, r0 j& h; q 4 B8 q$ q* y6 s/ s {

　　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。

　　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。

% @! H- R+ U1 E0 d/ X _5 Q3 H$ K

　　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。

( N* W$ B- ?: L" `0 K

　　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。

, `* b6 D+ c& D# v! T. ^9 m$ U+ S , a( @) f7 }( w

　　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。

1 m3 G9 @! R* s8 H

　　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。

0 e) R8 E4 A* Y) Z; p, g% {

　　2.3 　焊接方法的选择

; D- D) ?+ D- z7 M4 ^) A( N

　　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。

6 V" ^7 B ?7 a7 ?% J' Y

　　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。 6 U/ G# b" b" _# `