白冬冬 楊宇恩

中車齊齊哈爾車輛有限公司

鑄鋼件焊接及缺陷修復(fù)

白冬冬 楊宇恩

中車齊齊哈爾車輛有限公司

隨著鑄造的發(fā)展，復(fù)雜件、薄壁件越來越多，鑄型的強(qiáng)度也得到了很大提高，但是鑄鋼件由于工藝等的原因?qū)е缕涔ぷ餍阅艽嬖诤芏嗟娜毕?，為更好的提高鑄鋼件的工作性能需要對(duì)鑄鋼件的缺陷進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)焊，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要?；诖吮疚姆治隽髓T鋼件焊接及缺陷修復(fù)。

鑄鋼件；焊接；缺陷修復(fù)

1 、鑄鋼件焊接

1.1 焊前預(yù)熱

預(yù)熱主要是減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，降低焊接應(yīng)力和焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，提高焊接接頭的抗裂性。裝配定位焊時(shí)使用氧乙炔火焰加熱，而焊接時(shí)必須采用電加熱器加熱，注重預(yù)熱效果，盡量采用陶質(zhì)或防火巖棉的加熱片。

預(yù)熱溫度應(yīng)在100-200℃的區(qū)間，預(yù)熱在坡日兩側(cè)200mm范圍內(nèi)，加熱應(yīng)緩慢進(jìn)行，速度60-100℃/h，即鑄鋼件最低預(yù)熱時(shí)間不得小于1小時(shí)。測(cè)量溫度應(yīng)距焊縫中心75mm處，有條件的情況下盡量測(cè)量預(yù)熱的背面，電加熱器必須派專人接線、使用、維修、保養(yǎng)，注意使用過程中的安全，預(yù)防觸電和燙傷。

1.2 焊接過程

在生產(chǎn)中，為確保焊接有可追溯性，應(yīng)詳細(xì)記錄焊前預(yù)熱溫度、層間溫度、焊后熱處理溫度等。焊接時(shí)層間溫度、熱影響區(qū)不得小于預(yù)熱溫度，最高不得大于2500C。當(dāng)溫度大于200℃時(shí)，加熱片應(yīng)立即停止加熱?？紤]到焊縫長(zhǎng)短的情況，當(dāng)焊縫大于lm時(shí)，盡量安排多名焊工焊接，每lm焊縫中必須安排一名焊工焊接。應(yīng)一次焊接完成，盡量避免隔夜二次預(yù)熱。焊接需從中間向四周焊接，先焊對(duì)接縫，后焊角焊縫的順序進(jìn)行，當(dāng)有自由端對(duì)接焊縫時(shí)，應(yīng)先焊自由端焊縫，角焊縫先焊立角焊，后焊平角焊。當(dāng)焊縫較短時(shí)，尤其要注意，因?yàn)樯a(chǎn)人員經(jīng)常重視生產(chǎn)而忽視質(zhì)量，由于焊縫較短，焊完一道后，溫度還較高，這就需要檢驗(yàn)人員實(shí)時(shí)監(jiān)督，以防溫度過高，又繼續(xù)焊接。多層焊時(shí)每層焊道的焊接方向要一致，各層的焊接方向可以相反，焊道的接頭應(yīng)互相錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不小于30mm。除打底層厚度4-6mn外，其余每層厚度控制在3-4mm。建議焊縫寬度，平焊縫延16mm，其它位置延25mm。

1.6 焊后熱處理

焊接完畢，應(yīng)立即將溫度加到200-250℃，進(jìn)行低溫回火處理，回火完畢后，用防火巖棉覆蓋，使其緩冷，保溫時(shí)間按板厚確定但不少于2小時(shí)。

2 、鑄鋼件的修復(fù)焊接

2.1 鑄鋼件修復(fù)區(qū)域開坡口

在鑄鋼件的補(bǔ)焊過程中較常出現(xiàn)的問題主要有：(1)在鑄鋼件焊接時(shí)由于溫度的突然變化導(dǎo)致鑄鋼件內(nèi)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的焊接應(yīng)力，隨著焊接應(yīng)力的積聚會(huì)使得鑄鋼件產(chǎn)生較為嚴(yán)重的裂紋及鑄件形變；(2)鑄鋼件修復(fù)補(bǔ)焊的部位與鑄件本身的性能有較大的差距，無法形成良好的使用性能；(3)融敷金屬與母材融合性不高。為提高鑄鋼件修復(fù)補(bǔ)焊的效果需要做好對(duì)于鑄鋼件性能的試驗(yàn)，從而掌握正確的補(bǔ)焊操作方法：(1)做好鑄鋼件缺陷部位的清理工作，在鑄鋼件修復(fù)補(bǔ)焊之前首先需要對(duì)缺陷部位表面的氧化皮、雜質(zhì)、夾渣等影響補(bǔ)焊的因素去除，從而使得融敷金屬能夠與母材更好的進(jìn)行結(jié)合，確保鑄鋼件修復(fù)的質(zhì)量。(2)為提高焊接質(zhì)量需要在鑄鋼件修復(fù)部位開坡口，從而提高鑄鋼件焊接的強(qiáng)度，其中，在鑄鋼件表面開坡口的過程中需要根據(jù)鑄鋼件表面缺陷的特性和鑄鋼件的特點(diǎn)來進(jìn)行確定，其中所開的坡口應(yīng)當(dāng)使得鑄鋼件的補(bǔ)焊部分向外擴(kuò)張，形成口大里小的形狀，在開好坡口后需要對(duì)所開坡口的表面進(jìn)行清潔和整理，去除表面的雜質(zhì)，其中坡口的深度需要達(dá)到可以漏出完好的金屬，為確保鑄鋼件補(bǔ)焊熔敷金屬與母材形成良好的熔接性并防止裂紋的產(chǎn)生，在坡口的底部及轉(zhuǎn)角都應(yīng)盡量保持光滑，并去除尖角，同時(shí)為了更好地避免開坡口或焊接的過程中裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，在鑄鋼件缺陷區(qū)域開坡口之前應(yīng)當(dāng)在裂紋的末端或是距離裂紋末端約5mm～10mm處進(jìn)行鉆孔，鉆頭選用5mm～10mm的鉆頭，并將鉆孔的深度控制在10mm以內(nèi)。

2.2 鑄鋼件修復(fù)補(bǔ)焊要點(diǎn)

在鑄鋼件補(bǔ)焊時(shí)根據(jù)材料特性選擇合適的焊接電流，在鑄鋼件修復(fù)補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的使補(bǔ)焊的部位朝上，從而方便焊接操作。對(duì)于一些鑄鋼件表面缺陷區(qū)域較大的焊件，需要在修復(fù)焊接時(shí)采用平面堆焊法，對(duì)于高碳鋼和合金碳鋼等在焊接時(shí)無需預(yù)熱的鑄鋼件，需要在焊接時(shí)每焊完一段或是一層后對(duì)其進(jìn)行敲擊，避免熱應(yīng)力積聚而導(dǎo)致新裂縫的產(chǎn)生。

2.3 鑄鋼件裂紋修復(fù)

2.3.1 選擇熱裂敏感小的鑄造合金，嚴(yán)格控制有害元素S的含量

不同鑄造合金，對(duì)熱裂的敏感性也不同。凡是凝固過程中收縮系數(shù)較小，凝固時(shí)形成的固相的強(qiáng)度較高的合金，其熱裂敏感性較小。因此凡有利于提高固相線附近結(jié)殼高溫強(qiáng)度和降低結(jié)殼收縮率的因素都有利于減緩熱裂的產(chǎn)生。

2.3.2 嚴(yán)格控制型砂強(qiáng)度及含水量。以水玻璃脂自硬砂鑄造為例，型砂強(qiáng)度一般在在3.5-3.8范圍內(nèi)。強(qiáng)度過高，導(dǎo)致型殼退讓性降低，使收縮受阻加大了熱裂傾向，鑄件更易形成裂紋；強(qiáng)度太低，型砂在澆注是易脫落、粉化，造成砂眼氣孔，進(jìn)而導(dǎo)致鑄件在凝固過程中因受力不均造成熱裂。另造型時(shí)可在泥芯中添加草繩，以增加其退讓性。

2.3.3 設(shè)置防裂工藝?yán)摺Ｈ绻脩粼试S鑄件結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可以在易產(chǎn)生熱裂的部位設(shè)置防裂工藝?yán)?。防裂工藝?yán)卟粌H可以提高鑄件熱裂部位的強(qiáng)度，更主要是可起散熱片作用，改善散熱條件，也可使?jié)沧⒔饘俸侠矸至?，從而減緩“熱點(diǎn)”集中程度，緩解熱裂的產(chǎn)生。因此防裂工藝?yán)卟灰撕?，一般為相?yīng)部位壁厚的1/3左右，但為保證澆足，厚度應(yīng)大于2mm。

總之，為提高鑄鋼件的使用性能需要對(duì)鑄鋼件缺陷進(jìn)行一定的修復(fù)，從而使得鑄鋼件缺陷區(qū)域附近能夠得到與鑄鋼件相近或是相似的組織與使用性能，進(jìn)一步加強(qiáng)研究非常有必要。

[1]臧鹽龍.鑄鋼件與無縫鋼管焊接技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2012，09：5-8+12.

[2]魏成權(quán)，王恒，張衛(wèi)東.鑄鋼件安裝焊接工藝與焊縫缺陷分析[J].焊接，2010，06：47-49+71.

[3]黃明忠.大型鑄鋼件的焊接[J].現(xiàn)代機(jī)械，2004，06：78-79.