盤(pán)體焊接的修復(fù)工藝

劉秀君，付啟，張翠英，布欣欣

盤(pán)體焊接的修復(fù)工藝

劉秀君，付啟，張翠英，布欣欣

盤(pán)體在輥式磨中屬重要部件，材質(zhì)一般為ZG270-500。鑄造過(guò)程中，由于受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，在盤(pán)體圓角等處會(huì)產(chǎn)生一些因結(jié)構(gòu)、鋼水收縮造成的表面裂紋。本文在長(zhǎng)期焊接修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)上，從鑄件的基材焊接性、焊接工藝等方面探討了盤(pán)體在焊接修復(fù)中的質(zhì)量控制問(wèn)題。

盤(pán)體；焊接修復(fù)

1　前言

輥式磨的盤(pán)體屬于典型的大型鑄件，材質(zhì)一般為ZG270-500。目前，一般大型鑄件均有不同程度的鑄造缺陷，采用焊接修復(fù)，成本低，周期短，經(jīng)濟(jì)效益顯著?，F(xiàn)以某盤(pán)體為例，介紹鑄造缺陷的焊接修復(fù)。

2　焊前分析

2.1焊接性分析

盤(pán)體材質(zhì)為ZG270-500，化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)表1和表2。

該材料屬于中碳鋼。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量（Ceq）計(jì)算公式為：

通過(guò)計(jì)算，盤(pán)體材質(zhì)的碳當(dāng)量約為0.52%。一般情況下，當(dāng)碳當(dāng)量的值＞0.4%時(shí)，材料的冷裂敏感性增大，在焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生低塑性馬氏體組織。當(dāng)焊件焊接材料、工藝參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生冷裂紋。因此，在焊前需要預(yù)熱，以降低熱影響區(qū)的冷卻速度，有利于貝氏體的出現(xiàn)，從而改善焊縫組織，降低焊縫的冷裂傾向。多層焊焊接第一層焊縫時(shí)由于和母材接觸，母材融合到焊縫中的比例較高，使焊縫的碳、硫、磷含量增加，容易產(chǎn)生熱裂紋，同時(shí)也導(dǎo)致了氣孔敏感性的增加。因此，打底焊時(shí)應(yīng)控制焊接電流，以減少母材金屬向焊縫過(guò)渡。

2.2確定焊條（表3、表4）

根據(jù)盤(pán)體母材材質(zhì)，選用藥芯焊絲THY-51B，標(biāo)準(zhǔn)直徑?1.2mm。該焊絲用于抗拉強(qiáng)度≥490MPa的碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的結(jié)構(gòu)件焊接，具有良好的機(jī)械性能和抗裂性能。

表1　ZG270-500化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），%

表2　ZG270-500的力學(xué)性能

表3　熔敷金屬化學(xué)成分，%

表4　熔敷金屬力學(xué)性能

3　焊接工藝

3.1焊接準(zhǔn)備

（1）打磨檢測(cè)：首先應(yīng)完全清理缺陷，再將邊緣修磨成U形坡口，并平滑圓弧過(guò)渡，體現(xiàn)其金屬本色，目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。若采用碳弧氣刨或氣割清除，則鑄件預(yù)熱250℃左右。為防止裂紋擴(kuò)展，可在裂紋兩端鉆直徑≮10mm的孔后再開(kāi)坡口，檢測(cè)合格后方可焊接。

圖1　某盤(pán)體照片

圖2　盤(pán)體鑄造缺陷（a）

圖3　盤(pán)體鑄造缺陷（a）修復(fù)后圖片

圖4　盤(pán)體鑄造缺陷（b）

圖5　盤(pán)體鑄造缺陷（b）修復(fù)后圖片

圖6　盤(pán)體鑄造缺陷（c）

圖7　盤(pán)體鑄造缺陷（c）修復(fù)后圖片

（2）清理：徹底清除坡口及周?chē)?0mm范圍內(nèi)所有油污、銹蝕等。

（3）預(yù)熱：預(yù)熱有利于降低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施。預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。此盤(pán)體預(yù)熱溫度70℃后補(bǔ)焊。

（4）禁止在空氣對(duì)流的場(chǎng)所進(jìn)行補(bǔ)焊，環(huán)境溫度控制在10℃以上。

3.2焊接工藝要點(diǎn)

（1）打底焊采用小電流小電壓施焊，電流220～280A，電壓25～35V。

（2）控制焊接速度不要過(guò)快，尖角處不應(yīng)產(chǎn)生弧坑以免產(chǎn)生裂紋。打底焊不允許擺動(dòng)，填充焊擺動(dòng)幅度不允許超過(guò)氣體保護(hù)范圍。

（3）每層焊后均需要用鋼刷清理坡口及內(nèi)壁，去除氧化皮及飛濺物，錘擊至塑性變形以去除內(nèi)應(yīng)力。用肉眼檢查焊補(bǔ)質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫邊沿再次出現(xiàn)裂紋時(shí)，要重新采用打磨或氣刨清理，打磨干凈后，再次預(yù)熱焊接。

（4）焊后焊口高于本體表面約2～3mm，焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過(guò)渡，不允許出現(xiàn)凹陷、咬邊、焊瘤等缺陷。

（5）鑄件已加工完成的部分，注意保護(hù)加工面。

3.3焊后處理

（1）消氫處理：焊后用氣割槍外焰烘烤，并緩慢抬起。

（2）防護(hù)處理：環(huán)境溫度較低或修補(bǔ)缺陷較大應(yīng)采取焊后覆蓋石棉被等措施。

（3）無(wú)損檢測(cè)：打磨焊口與母材齊平并圓滑過(guò)渡，超聲波探傷和磁粉探傷檢驗(yàn)所有補(bǔ)焊處。

4　修復(fù)效果

按指定的焊接工藝嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)施，施焊過(guò)程中未出現(xiàn)熱裂紋和其他異常，焊后也未出現(xiàn)裂紋等缺陷，順利通過(guò)超聲波探傷和磁粉探傷檢驗(yàn)。圖1為某盤(pán)體照片，圖2～圖7為補(bǔ)焊前后的對(duì)比圖。

5　結(jié)語(yǔ)

采用上述焊接修復(fù)工藝，成功修補(bǔ)了輥式磨盤(pán)體鑄造缺陷，現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好。

［1］呂燁，許德株.機(jī)械工程材料（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，2008.

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［3］劉光輝，劉春.回轉(zhuǎn)窯大齒圈鑄造缺陷的修復(fù)［J］.水泥技術(shù)，2012，（3）.

［4］鑄鋼//鑄造手冊(cè)（第二版）［K］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

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The Repair Technique of Plate Body's Welding

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