劉先軍 李志剛 宋麗 李坤 高鏡涵

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在日常工作中，我單位拖拉機(jī)缸體出現(xiàn)機(jī)械故障，其側(cè)面被撞開一個直徑大約50mm漏洞，該漏洞處于發(fā)動機(jī)前部，漏洞下方有機(jī)爪，起支撐發(fā)動機(jī)作用，因而該破損處處于受力較大的部位，缸體邊緣完整。由于拖拉機(jī)缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄而且不均勻，焊接時很容易產(chǎn)生裂紋，因此給焊補(bǔ)工作造成很大的困難。

1 焊接性分析

缸體灰鑄鐵材質(zhì)為HT200，灰鑄鐵的組織是有金屬基體和片狀石墨兩部分組成[1]。灰鑄鐵實質(zhì)上在鋼的基體上分布著大量片狀石墨，由于石墨的強(qiáng)度，硬度很低，塑性和韌性幾乎等于零。因此灰鑄鐵的焊接性不良，特別是在電弧焊時，如果焊條選擇不當(dāng)，或者沒有采取一些特殊工藝措施則會產(chǎn)生：焊后白口組織和焊接裂紋等缺陷。

對鑄鐵進(jìn)行焊接，最好的辦法是將鑄鐵加熱達(dá)600℃以上，用同種或異種材料進(jìn)行焊接，這樣焊縫與母材焊后溫差較小，再進(jìn)行同步緩慢冷卻，一般情況下焊接質(zhì)量就可以得到保證。熱焊雖然對間接質(zhì)量有所保證，但其焊接成本較高，加熱條件及操作環(huán)境都很惡劣。焊補(bǔ)的缸體外形體積較大，加熱十分困難，所以只能采用冷焊的辦法來解決問題。

2 施焊工藝

2.1 焊接方法的確定

焊接方法要考慮生產(chǎn)率和具體焊接條件，由于焊條電弧焊熔合比小，而且方便靈活，不受焊件形狀影響，因此選擇電弧冷焊。

2.2 焊接材料的選擇

漏洞處用Q235鋼板當(dāng)補(bǔ)丁，Q235抗拉強(qiáng)度為370-500Mpa屈服點為235Mpa 其特點是具有良好的塑性、韌性、焊接性和較好的耐磨性。

為保證焊補(bǔ)處具有預(yù)期所需的力學(xué)性能，一般冷焊時我們選擇Z308焊條，Z308是純鎳焊芯，強(qiáng)還原性石墨型藥皮的鑄鐵焊條，施焊是可不加熱，具有良好的抗裂和加工性能。其特點是焊縫能溶解碳而不形成淬火組織，焊縫組織較軟，鎳是較強(qiáng)的石墨化元素，并且藥皮中還含有大量石墨，所以有利于消除熔合區(qū)的白口[2]。

2.3 坡口形式

坡口形式的選擇要利于焊接，還要防止產(chǎn)生缺陷。坡口形式選擇淺U形，既保證焊透又可以防止燒穿。

2.4 裝配定位

裝配時以缸體內(nèi)壁為基準(zhǔn)，要嚴(yán)格控制錯邊量，不得超過1mm，如果錯邊大，會影響機(jī)器正常工作。還會引起應(yīng)力集中，不允許強(qiáng)力組對。

定位焊要在坡口內(nèi)點固，焊條要與正常焊接時應(yīng)一致，選Z308焊條。一般定位焊長度控制在10mm左右。定位焊縫不得有裂紋和加渣，否則要磨掉重新再焊。

2.5 焊接

首先仔細(xì)清理掉坡口附近的油污雜質(zhì)，并且將Z308在150℃烘焙一小時。

焊接時，應(yīng)充分分析整個環(huán)縫的拘束應(yīng)力情況。盡量減小拘束應(yīng)力，使焊縫充分變形收縮。要仔細(xì)設(shè)計焊縫的焊接順序，這樣才能獲得滿意的效果。每一道焊縫焊接時兩面焊滿，以后不再補(bǔ)焊。每道焊縫長約10-20mm，焊完一層焊縫都要及時錘擊，使其產(chǎn)生的敲擊應(yīng)力抵消收縮應(yīng)力的影響，如有微小氣孔、夾渣，經(jīng)過錘擊就能減少缺陷，而不影響焊縫的抗拉力。待焊縫冷卻一段時間后再焊下一道焊縫，一般手摸上去不感到燙后，并且用鋼絲刷刷干凈后再焊第二層，以后各層都這樣焊接。如果第一層有焊渣及小裂紋等缺陷時，要清除后才焊第二層。焊補(bǔ)最上面的焊縫時，焊縫表面不應(yīng)超出缸體表面，焊平即可，不需要余高，以防應(yīng)力集中引起裂紋。

施焊時焊條與工件成直角，保持短弧、焊道薄、焊道寬度不超過焊芯的兩倍，為避免過熱，焊道長度不超過焊芯直徑十倍，再引弧要在焊縫金屬上，不得在母材上引弧[3]。

在設(shè)計焊接順序時主要是考慮減小拘束應(yīng)力的存在。先期焊縫主要是盡力使鋼板向缸體中心部位收縮靠攏，因而這里的焊縫可以沒有拘束應(yīng)力，非但不會出現(xiàn)裂紋，焊縫內(nèi)部也不會有內(nèi)應(yīng)力存在。當(dāng)焊接到最后接近M處時，由于該處處于缸體邊緣，結(jié)構(gòu)較單薄，因而可以產(chǎn)生一定的彈性變形，這有助于減小拘束應(yīng)力。再加上錘擊作用，更可以進(jìn)一步減小收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。由于分析正確，措施得力，一直到焊接完畢，沒有任何一處在焊接過程中產(chǎn)生裂紋，倒是在焊接初期，當(dāng)從1、2、3處開始焊接時，對面點固的焊縫無一例外全部開裂。這充分證明，我們的預(yù)見是正確的，焊接時整塊鋼板已充分向缸體中心靠攏，因而再用第二道焊縫充滿，這樣整個焊縫就會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。即使當(dāng)時不產(chǎn)生裂紋，以后由于發(fā)動機(jī)的振動也會因內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致產(chǎn)生微裂紋。

3 結(jié)語

修復(fù)后的發(fā)動機(jī)一直在正常使用，已近兩年的時間，未發(fā)現(xiàn)焊縫處有任何裂紋存在。證明我們的修復(fù)是成功的。