GCr15與35號鋼滾軸的焊接工藝

GCr15與35號鋼滾軸的焊接工藝摘要：GCr15鋼（低合金高碳鋼）含碳量高，焊接性差，軸類35#焊接也須經(jīng)過預(yù)熱，通過對這兩種材質(zhì)的焊接性能分析，焊接難度大。事實(shí)上，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，通過選擇合理有效的焊接工藝和工藝參數(shù)，能有效防止焊接接頭的脆化，同時避免GCr15第一類回火脆性的發(fā)生，減少焊縫中的裂紋和白點(diǎn)，獲得性能優(yōu)良的焊接接頭。關(guān)鍵詞：GCr15、預(yù)熱、熱裂紋、第一類回火脆性摘要在公司板帶項(xiàng)目：拉伸彎曲矯直機(jī)中，其拉伸矯直輥，采用了GCr15和35#鋼的焊接。其結(jié)構(gòu)如下：軸頭（一）：圓鋼Φ220x330，材料35#；要求調(diào)質(zhì)處理HB217-255輥身：GCr15，采用鍛件，并要求輥身表面高頻淬火并低溫回火處理軸和輥身的裝配為過盈配合，需要熱裝。在工作中，拉伸矯直輥雖不承受相切于焊縫的剪切力，但是，承受垂直的焊縫的拉力，因此，對焊縫的受力要求還是比較高。由于兩種材料的熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)有很大的差異，為了保證焊接質(zhì)量，認(rèn)證分析了兩種材料的焊接性能及存在的問題，并據(jù)此制定了具體的焊接工藝措施。焊接性能分析GC15軸承鋼和35#鋼的化學(xué)成分及物理性能如表1、2所示：表1GC15和35#鋼的化學(xué)成分表化學(xué)成分CSiMnSPCrNICUMOGCr150.95-1.050.15-0.350.25-0.45≤0.025≤0.0251.4-1.65≤0.30≤0.25≤0.1035#0.32-0.400.17-0.370.50-0.80≤0.035≤0.035≤0.25≤0.25≤0.25-按照國際焊接協(xié)會推薦公式計(jì)算(低合金非調(diào)質(zhì)):w(C)eq=w(C)+1/6w(Mn)+1/5w(Cr)+1/5w(Mo)+1/5w(V)+1/15(Cu)+1/15w(Ni)(其中w(X)表示該元素在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），計(jì)算碳當(dāng)量時應(yīng)取其上限GCr15碳當(dāng)量：Ceq=1.48835#鋼碳當(dāng)量：Ceq=0.573GCr15和35#鋼的焊接，就是高碳鋼和中碳鋼的焊接，容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，脆硬傾向和裂紋敏感傾向大，焊接性能差。因此，焊前要求預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250-350℃。并要在焊接過程中保持與預(yù)熱一樣的道間溫度。焊后工件要求保溫，在650℃保溫，進(jìn)行消除應(yīng)力處理。同時，在施焊過程中，采取減少焊接內(nèi)應(yīng)力的措施，合理的排列焊道，分段倒退焊，焊后錘擊。GCr15在200-240°時，會發(fā)生第一類回火脆性。因此，在焊接預(yù)熱，焊接過程，以及焊后的退火處理的過程中，應(yīng)該避免GCr15的回火脆性溫度區(qū)間。焊接材料的選擇GCr15和35#焊接，由于它們的含碳量和Cr含量相差很多，焊縫內(nèi)碳和Cr含量容易形成梯度，為了減少這個成分梯度，因此，焊接材料在成分和性能上，應(yīng)充當(dāng)一個過渡層。同時，為了防止裂紋的產(chǎn)生，選用堿性低氫型焊條。堿性焊條中較多的CaO能有效脫除硫和磷，防止“熱脆”和“冷脆”的發(fā)生；較低的含氫量能高焊縫的抗裂性。根據(jù)我們公司的產(chǎn)品性能要求與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，確定采用焊條E5015或E5016.焊接工藝2.1焊接工藝要點(diǎn)：焊前預(yù)熱。采取整體高溫預(yù)熱，避開GCr15的第一回火脆性溫度，綜合考慮焊接結(jié)構(gòu)和焊縫形式，選擇溫度為：280℃—350℃范圍。焊條的選擇。選用E5016或E5015等焊條施焊。焊條焊前必須烘干層間溫度。高碳鋼多層焊接時，各焊層的層間應(yīng)控制與預(yù)熱溫度等同。采用小電流小電壓多層焊?？赏ㄟ^減少碳量高的母材金屬熔入熔池來滿足焊縫金屬的含碳量低于母材的要求，從而獲得良好接頭2.2焊接工藝安排：焊接母材：35#鋼調(diào)質(zhì)處理狀態(tài)（軸頭除裝配外置外均留有單邊5mm余量）GCr15：鍛件，鍛后熱處理退火狀態(tài)焊接材料：E5015或E5016.焊接坡口形式：V型坡口①仔細(xì)清除焊件待焊處的油污、鐵銹等。②將GCr15軸承加熱，裝35號鋼軸。然后同爐，整體加熱至280℃—350℃。③采用直流反接，小電流施焊，焊縫熔深要淺，速度要快，以保證層間溫度。④焊接時要采用對稱、分段焊接以減少焊接應(yīng)力過于集中（如下圖）⑤焊接過程中要采用引弧板和引出板。⑥為防止產(chǎn)生裂紋，采用隔離焊縫焊接法，即先在焊接坡口上用焊條堆焊一層，然后在堆焊層上進(jìn)行焊接。⑦為減少焊接應(yīng)力，焊接過程中，采用敲擊焊縫金屬的方法以較少焊件的殘余應(yīng)力。2.3焊后熱處理施焊結(jié)束后，應(yīng)立即將焊件送入加熱爐中加熱至550-600℃左右，保證低于35#鋼的調(diào)質(zhì)回火溫度。然后在爐中緩冷。待冷卻到260℃時，取出焊件空冷。2.4焊后退火后，對焊縫及焊接接頭表面進(jìn)行磁粉探傷檢查，未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。整體精加工后，對輥身表面進(jìn)行高頻淬火及低溫回火處理，再次探傷也未發(fā)現(xiàn)裂紋，焊縫質(zhì)