《論文焊接論文電弧冷焊對軸 承座的 修復(fù)(定稿)》.doc

論文焊接論文電弧冷焊對軸 承座的 修復(fù)(定稿) 電弧冷焊對軸承座的修復(fù)論文姓名；任軍株洲南車機(jī)電科技有限公司電弧冷焊對軸承座的修復(fù)摘要介紹了軸承座的斷裂情況，并對其材粹的技術(shù)性能，鑄鐵的可焊性分析的基礎(chǔ)上，確定了手工電弧冷焊修復(fù)的施焊方案，并提出了具體的焊接工藝，順利地完成了該工件的修復(fù)工作。 關(guān)鍵詞灰鑄鐵；斷裂；手工電孤冷焊前言在我們的電焊作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)接觸到鑄鐵的焊接。 鑄鐵因具有優(yōu)良的鑄造性能、切削加工性、減磨性及減震性，而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 在工廠常用的設(shè)備中，有80%的機(jī)床床身是鑄鐵鑄造的，經(jīng)過長時(shí)間的使用后，這些設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問題，常見的是機(jī)床床身的一些受力部位出現(xiàn)裂紋，這是由于鑄鐵本身脆性較大，塑性變形幾乎為零的原因。 處理這些問題最好的方法是采用焊接修補(bǔ)。 灰口鑄鐵是應(yīng)用比較廣泛的一種鑄鐵，它在化學(xué)修參法化學(xué)成分上的特點(diǎn)是含碳量高含雜質(zhì)量高，因此增大了焊接接頭對冷卻速度的敏感性。 在快速冷卻條件下，結(jié)晶時(shí)間很短，石墨化過程不充分，甚至焊接的碳以化合狀態(tài)存在，在焊縫區(qū)和熱影響區(qū)形成白口組織及淬硬組織。 此外，灰口鑄鐵的組織中因?yàn)橛衅瑺钍嬖?，因而它的力學(xué)性能的特點(diǎn)是強(qiáng)度低、塑性極低，加上焊接過程冷卻速度快，焊件受熱不均勻而形成較大的焊接力，使灰口鑄鐵焊接時(shí)對冷裂紋和熱裂紋的敏感性很大。 該軸承座是卷板機(jī)的重要傳動(dòng)裝置，在工作中受力較大，載荷通過軸承座傳遞給壓輥，材質(zhì)為HT150，因工作情況惡劣，在卷板作業(yè)時(shí)一側(cè)地腳螺栓處發(fā)生斷裂，由于沒有配件且時(shí)間緊，我與班組的同事們就地取材及時(shí)進(jìn)行了修復(fù)，具體的措施介紹如下。 1軸承座的斷裂情況及失效分析1.1軸承座的斷裂情況軸承座底板地腳螺栓處一側(cè)發(fā)生斷裂，位置見圖l、2，斷塊尺寸長500mm、寬250mm、厚50mm。 1.2失效分析軸承座在使用中本身受的拘束較大在運(yùn)行過程中承受交變載荷作用工件制造過程中存在缺陷在筋與底板連接處存在應(yīng)力集中等。 在較大的交變載荷作用下缺陷在應(yīng)力集中處形成裂紋，逐漸擴(kuò)展至筋板處，發(fā)生了斷裂現(xiàn)象。 2修復(fù)方案2.1材料的性能分析 (1)HT150的化學(xué)成分見表1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))表l HT150的化學(xué)成分C SiMn PS3.03.41.82.10.50.80.20.12 (2)HT150的性能參數(shù)見表2表2T150的性熊參數(shù)抗拉強(qiáng)度b(MPa)硬度（HBS）1xx01802.2灰鑄鐵的可焊性分析由于鑄鐵的固有性質(zhì)及冶金特性，其焊接性差，給電弧冷焊帶來了極大的困難，具體如下 (1)由于采用手工電弧冷焊，焊縫冷卻速度快，特別是焊縫溶合區(qū)，易出現(xiàn)白口組織，自口鑄鐵硬而脆，很難進(jìn)行機(jī)械加工。 (2)極易產(chǎn)生冷裂紋冷裂紋在電弧冷焊過程中，裂紋產(chǎn)生時(shí)常伴隨著清脆的金屬開裂聲響，這是由于焊接收縮應(yīng)力較大所引起的。 因此，鑄鐵的冷裂紋和鋼的冷裂紋形成機(jī)理大不相同，當(dāng)焊接接頭的拘束力較大時(shí)，即使不出現(xiàn)滲碳體及馬氏體淬硬組織，裂紋也會(huì)產(chǎn)生。 灰鑄鐵焊接冷的產(chǎn)生，主要與鑄鐵的性能和組織有關(guān)。 其力學(xué)性能較低，尤其是塑性綴差，特別是它的內(nèi)部有石墨片存在，這不僅削弱了焊縫的有效工作截面，且相當(dāng)予在焊縫中存在著許多微觀小裂紋，形成焊縫裂源。 在焊接過程中，由于接頭局部不均勻加熱，使焊縫在冷卻過程中因收縮而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這種就力是隨溫度的降低而增大的，會(huì)造成片狀石墨的兩端呈嚴(yán)重的就力集中狀態(tài)。 當(dāng)應(yīng)力值超過鑄鐵強(qiáng)度極限時(shí)，就可能會(huì)發(fā)展成為宏觀裂紋，并擴(kuò)大到整個(gè)截面。 熱裂紋當(dāng)使用鎳基焊條、氧化鐵型焊條或其他一些非鑄鐵型鑄鐵焊條時(shí)，有可能在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋，主要是由予過多的母材熔入焊縫金屬，以致造成非鐵組織的焊縫中C、S、P等成分增高；或者出于鎳基焊條焊接時(shí)，Ni與S、P元素容易形成低熔點(diǎn)共晶，因此對熱裂紋也比較敏感。 (3)含碳量高，在焊接過程中碳易被氣化，容易產(chǎn)生CO氣孔。 (4)鑄鐵件在使用過程中表面的油脂，增加了產(chǎn)生裂紋、氣孔的可能性。 針對以上不利因素，必須從焊接工藝、操作方法、焊接程序、焊接材料等幾方面加以解決。 2.3焊接方法由于是突發(fā)事件現(xiàn)場沒有合適的裝備及預(yù)熱設(shè)備，所以決定采用手工電弧冷焊法焊補(bǔ)此軸承座裂紋，冷焊法就是焊前不預(yù)熱，焊接過程中不輔助加熱，因此可以大大提高補(bǔ)焊生產(chǎn)率，降低焊補(bǔ)成本，改善勞動(dòng)條件，但是，冷焊法在焊接后，焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度都很快，極易形成白口組織。 此外，因焊件受熱不均，常形成較大的內(nèi)應(yīng)力，引起裂紋，所以在焊接中要嚴(yán)格執(zhí)行冷焊工藝要點(diǎn)。 2.4焊接材料的選擇HT150的可焊性較差，且底座的下表面為加工面，為保證焊接質(zhì)量及下表面的可加工性，決定采用EZNiFe(Z408)焊條，因此焊條鎳基和鐵基各占一半，藥皮在Z308藥皮的基礎(chǔ)上加入了強(qiáng)還原性石墨，焊縫溶解碳而不形成淬硬組織，焊縫強(qiáng)度高，塑性也較好，焊后可以進(jìn)行加工，焊后較好的抗裂性能，能夠滿足此工件的各項(xiàng)需要。 3焊接3.1焊前準(zhǔn)備 (1)焊機(jī)ZX7-400型逆變焊機(jī)。 (2)焊條EZNiFe-l直徑3.2mm，焊前150,下烘干12h焊后放入保溫桶。 (3)開坡口用角向拋光機(jī)修磨裂紋處磨出要求的雙U型坡口，修磨時(shí)要清除所有裂紋傾向，坡口邊緣要平滑過度鈍邊間隙以單面能焊透為準(zhǔn)(見圖3)。 圖3開坡口示意圖 (4)用氣焊烘烤待焊表面，溫度控制在200以內(nèi)，以消除浸入的油、水等物質(zhì)，烘烤后用酒精擦洗，待焊表面直至露出金屬光澤，防止產(chǎn)生裂紋及氣孔。 (5)斷塊在畫線平臺(tái)上按尺寸與座體組對、點(diǎn)焊。 (6)焊接順序先焊筋板側(cè)底板，在保證焊透的基礎(chǔ)上再清根施焊另一側(cè)，最后焊筋板。 3.2焊接 (1)為便于操作，焊接時(shí)焊件水平放置。 (2)焊接電流；焊接打底焊和中間層時(shí)，應(yīng)盡量選擇小電流，因?yàn)楹附与娏髟酱?，與母材料接觸的第 一、二層異質(zhì)焊縫熔入母材料越多，對鎳基焊條來說，其中si及S、P雜質(zhì)提高，會(huì)明顯增大熱裂紋的敏感性。 蓋面焊則可以加大電流進(jìn)行焊接，因?yàn)樯w面焊焊縫與母材的熔合比減小，再就是有利于焊后處理。 (3)操作時(shí)要采用小電流斷續(xù)焊，分散焊，在盡量窄的坡口中采用多層多道焊，以減少焊補(bǔ)區(qū)的熱輸入，減小與軸承座整體之聞的溫度差。 動(dòng)條速度要快、不擺條(防止橫向收縮應(yīng)力)，每段焊道不應(yīng)超過30mm，收弧時(shí)要填滿弧坑。 (4)為減小熱應(yīng)力，每焊完一道要馬上用鈍頭小錘敲擊整個(gè)焊道，錘擊速度要快，力量由重到輕、以釋放焊接應(yīng)力。 (5)嚴(yán)格控制層聞溫度，每焊完一道必須冷卻到50以下方可繼續(xù)施焊(以不燙手為準(zhǔn))，以減小焊接應(yīng)力。 (6)每層都要徹底清渣，檢查是否有裂紋，如發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)將缺陷徹底清除后再重新焊補(bǔ)。 (7)焊后保溫緩冷。 取石棉或其他保溫材料蓋在焊縫周圍，以減緩焊縫區(qū)的冷卻速度，降低焊縫