尚現(xiàn)亮

【摘 要】設備的灰鑄鐵部件斷裂焊接開縫一直是個困擾人心的技術難題，本文通過對一臺100噸四柱油壓機活動橫梁斷裂修復進行技術總結，找到了一種經濟實用的焊接修復方法，對同類問題有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】滑動橫梁；灰鑄鐵；鐵銅焊條；焊接修復

0.概述

公司機械廠有一臺二十世紀七十年代中期沈陽某廠出產的100噸四柱油壓機，五月份發(fā)生故障，導致滑動橫梁斷裂為四部分，設備無法正常使用。當時該廠正在為一批緊急出口產品加班加點趕交貨期，該臺設備上使用的是本次產品專用模具，在另一臺400噸油壓機上無法使用，實際情況也無法安排外協(xié)加工。聯(lián)系設備廠家，稱此種型號設備早已停產，庫房無配件，若需加工配件可將圖紙傳真過去，廠家可安排制作專用模具進行制作橫梁鑄件，整件加工完成并運送到廠預計時間兩個月，資金約4萬元。若新購一臺同性能設備，從申請購買到安裝調試正式使用，最快需時間25-30天，資金50余萬元。為了按時供貨，保持良好的廠家信譽，我們組織技術人員攻克難關，自制鐵銅焊條，焊接修復了油壓機滑動橫梁，取得了很好的經濟效益，對同類問題有一定的借鑒意義。

1.修復方案確定及分析

1.1滑動橫梁受損情況。

該部件材料為灰鑄鐵，長х寬х高為800х500х280mm，重約400Kg，四角各有一個Φ120mm通孔，空腔多筋板，整體呈現(xiàn)X形貫穿裂紋，將滑動橫梁裂分為四塊，總裂紋長度達2400mm多。整個部件已無法使用，除非換新或焊接修復。

1.2可焊性分析。

該部件為灰鑄鐵材料，焊接性能不良，一般使用鑄鐵焊條進行焊接修復后極易出現(xiàn)焊接裂紋。因此對焊接裂紋的控制成功與否是本次修復的關鍵。一般對較大鑄件的焊接方法有兩種，分為熱焊法和冷焊法。采用熱焊法則要求將整個焊接件加熱至600℃～750℃，連續(xù)對部件裂紋處施焊，焊完畢后繼續(xù)保持加熱時溫度約5～8小時，以保證焊接應力得到最大程度消除，之后緩冷至室溫。此方法優(yōu)點是焊接變形小，焊接應力消除及時，焊縫處不易出現(xiàn)熱裂紋，焊接質量較好。缺點是需專門大型加熱爐或臨時加熱爐，溫度不易控制，焊件搬運不易，施工人員冒高溫進行作業(yè)，危險性較大，對有位置精度要求且不易入爐加熱的部件，此種方法顯然有其局限性。冷焊法則簡單一些，不需要專門設備，不需要連續(xù)施焊，可在現(xiàn)場直接對部件焊接，也可將部件運至焊接場地焊接。優(yōu)點是焊接工藝過程簡單，施工條件好，時間短，成本低，安全性較好，特別是在現(xiàn)場直接焊接，對保持部件的位置精度效果非常好。缺點是焊接質量不高、焊縫易出現(xiàn)熱裂紋。

綜合考慮采用冷焊法在現(xiàn)場進行修復比較適合工廠實際，但在控制焊接熱裂紋上需另想辦法解決。

1.3修復加固的分析。

由于該部件結構復雜，內腔空間多，筋板多且薄，四角的四個導向孔和中心模具安裝孔有較高的位置精度要求，僅靠焊接表層的幾條焊縫強度無法保證100噸工作壓力載荷。決定在滑動橫梁兩端面上各加焊一塊厚16mm的加強版，將裂開的四部分連為整體，提高了橫梁強度，保證生產用載荷。經反復對比，在滿足工作要求的前提下，Q235普通鋼板具有良好的韌性和焊接性能，而灰鑄鐵板則韌性較差且焊接易出現(xiàn)裂紋，若能解決鋼板和灰鑄鐵不同材料的焊接問題，宜選取Q235普通鋼板作為加強版。

1.4鐵銅焊條制作。

國內已有用自制鐵銅焊條修復機床斷腿成功的先例，僅是用自制鐵銅焊條將斷件與母體焊接修復。將普通鋼板與灰鑄鐵焊接一體的想法能否通過自制鐵銅焊條成功實現(xiàn)呢？銅熔點比鑄鐵低，熔化速度快，可使鑄鐵中的碳、硅元素減少，有效防止裂紋和白口組織及減少焊縫中的冷硬組織和雜物，銅良好的延展性彌補了鑄鐵和低碳鋼之間的熱縮比，對阻礙裂紋效果明顯。為了找到對焊接質量最好的鐵銅焊條，對J422、J506、J420、A102、Ni308，直徑為Φ2mm、Φ3.2mm、Φ4mm的焊條，壁厚0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm的紫銅管（沒有紫銅管的可用紫銅皮手工卷制）分別進行配比，用交流弧焊機對同樣的灰鑄鐵和Q235鋼板進行焊接試驗，最終選出J422（Φ3.2mm）焊條和壁厚1mm紫銅管配比作為本次焊接修復只用。為保證焊接效果，將按上述方法自制的足量鐵銅焊條放烘箱，在75℃～150℃烘干8小時，焊接時直接取用。

2.施焊前的準備

2.1將該設備及周圍清理干凈，用標志繩四周圍成封閉區(qū)域，設置安全標識牌，現(xiàn)場設一人擔任總指揮，統(tǒng)一協(xié)調作業(yè)，無關人員撤離。

2.2將滑動橫梁斷裂的四部分恢復原位并用尼龍收緊帶固定，設備空載下往復運行四到五個行程，觀察滑動橫梁在導向柱上移動自如時，再次收緊收縮帶，手動將橫梁輕落至下止點位置，用三個輔助支撐仔細將滑動橫梁支撐平穩(wěn)。

2.3用角磨機在橫梁裂縫處打焊接坡口，坡口寬20mm深度至裂縫處為宜，清除表面油污和氧化層后，用丙酮將所打坡口全部清洗干凈。兩塊加強版周邊及兩孔倒大角，以利焊接。

2.4在滑動橫梁各裂縫終端（最邊處）打Φ6mm止裂孔。此孔可有效防止裂縫的延伸和再次開裂。

2.5準備氧氣乙炔瓶各一個，BX1-500型交流弧焊機一臺，二氧化碳滅火器兩個，其它需用工具。

3.焊接修復

3.1先用一廢灰鑄鐵件施焊，試調到合適電流，用氧氣乙炔火焰將滑動橫梁需焊坡口段加熱至300℃左右。

3.2用鐵銅焊條按1、2、3層次進行焊接，每次焊接15mm-20mm長息弧，間隔15mm-20mm再次焊接，交叉進行。焊縫呈暗紅色時迅速用尖嘴錘敲擊，清凈熔渣。每焊完一層縫，仔細檢查有無裂紋、夾渣、砂眼等缺陷，若有立即用角磨機除去，重新焊補。

3.3滑動橫梁上焊縫全部焊完后，最后將各止裂孔焊實。

3.4將加強版與滑動橫梁正面貼實到位后，用鐵銅焊條大電流施焊底層，焊縫暗紅色時清凈熔渣，每次息弧后，用錘擊打連接處鋼板邊緣，并使焊縫緩冷至室溫。

3.5全部完工后，用角磨機將所有焊接表面毛刺打光，刷防銹漆。

通過以上方案施焊作業(yè)，該廠僅用三天就將滑動橫梁焊接修復完畢，經空車及滿負荷運行，均滿足使用要求。該設備立即投入正常生產，確保了按時供貨，挽回了該廠信譽。

4.綜合評價

本次焊接修復所用焊條、紫銅管及加強板等材料費用總計1200余元，比等用廠家備件節(jié)約資金近4萬元，節(jié)約時間近2個月，保證了該廠供貨信譽，社會效益顯著。設備修復至今，一直使用良好，焊縫未見裂紋。實踐證明，這是了一種經濟實用的焊接修復方法，對同類問題有一定的借鑒意義。 [科]