35CrMo材質(zhì)傳動(dòng)軸焊接工藝

陳恒峰 郭輝 盛會(huì) 劉宇 賈凱

摘要：針對(duì)35CrMo合金鋼材料的焊接工藝特點(diǎn)，研究該材料焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律及不同焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：35CrMo合金鋼有較大地淬硬傾向，焊接過程中應(yīng)該采取防護(hù)措施，防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生；預(yù)熱溫度必須大于120 ℃，并選用合理的焊接工藝。

關(guān)鍵詞：35CrMo；焊接工藝；傳動(dòng)軸；焊接參數(shù)

中圖分類號(hào)：S220.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）07-0022-03

隨著農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的不斷提高，大型農(nóng)用機(jī)械的需求量不斷加大，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械重要傳動(dòng)受力部件所使用鋼材的綜合機(jī)械性能提出了新要求，常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼已無法滿足要求。中碳合金鋼具有優(yōu)良的塑性、韌性及綜合機(jī)械性能，可滿足傳動(dòng)受力部件的綜合機(jī)械性能要求。但中碳合金鋼的含碳量偏高，且含有各種不同的微量元素，導(dǎo)致其焊接性能不理想。為保證傳動(dòng)受力部件焊接工藝，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，對(duì)中碳合金鋼中的35CrMo焊接性能進(jìn)行研究分析，總結(jié)焊接參數(shù)，優(yōu)化焊接工藝。

1 焊接材料及試驗(yàn)方法

焊接試驗(yàn)用材料為中國(guó)山東萊鋼生產(chǎn)的35CrMoA熱軋圓鋼，交貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)。圓鋼直徑140 mm，其化學(xué)成分見表1，機(jī)械性能見表2。

國(guó)際焊接協(xié)會(huì)的碳當(dāng)量計(jì)算公式為：Ceq=C+1/6Mn+1/5（Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu）。當(dāng)Ceq>0.60%時(shí)，鋼材的硬傾向較強(qiáng)，可焊接性能較差，焊接過程中容易出現(xiàn)冷裂紋現(xiàn)象，需采取焊前高溫預(yù)熱和嚴(yán)格的焊接工藝措施。

根據(jù)公式計(jì)算得出，35CrMo鋼材的碳當(dāng)量值Ceq=0.713%，焊接性能十分差，特別是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向表現(xiàn)更為突出，所以要選擇合適的焊接材料、優(yōu)化的焊接參數(shù)、合理可行的焊接工藝。

焊接材料為大西洋焊材公司CHE857Cr（J857Cr）低氫鈉型藥皮的低合金鋼高強(qiáng)度焊條焊條，其化學(xué)成分及機(jī)械性能分別見表3和表4。圓鋼對(duì)接焊的接頭加工形式及焊縫焊接順序見圖1。

焊接前，對(duì)接頭處進(jìn)行煤油清理，保證焊接處無污染物，同時(shí)進(jìn)行軸向固定，防止焊接變形。焊條直徑為3.2 mm，采用ZX7-315直流手工焊機(jī)，根據(jù)不同溫度下35CrMo的機(jī)械性能（圖2）與不同預(yù)熱溫度條件下35CrMo焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果（表5），確定焊接母材預(yù)熱溫度達(dá)到120 ℃以上時(shí)，其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到實(shí)際產(chǎn)品值，同時(shí)焊接焊縫處表面與斷裂處無裂紋。按照焊接工藝優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)要求（表6）進(jìn)行施工。 2 結(jié)果與分析

按照國(guó)家焊接標(biāo)準(zhǔn)CB2650-2655-89規(guī)定，分別對(duì)焊接式樣進(jìn)行沖擊、彎曲、抗拉機(jī)械性能試驗(yàn)，焊縫的機(jī)械性能如表7所示。對(duì)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)焊接母材的抗拉、屈服、焊縫沖擊參數(shù)均滿足技術(shù)要求，且在彎頭直徑3倍樣本厚度，彎曲角度大于120°完好無損。

由表7中的數(shù)據(jù)可知，熱輸入量與層間溫度提升，焊縫的延伸率顯著提升；根據(jù)材料馬氏體與貝氏體相互轉(zhuǎn)換原理，貝氏體在焊縫中的比例增大時(shí)可以提高產(chǎn)品韌性；綜合考慮焊接的抗拉、屈服、焊縫沖擊整體參數(shù)，選擇序號(hào)3，4，7，8的焊接工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

實(shí)踐及試驗(yàn)結(jié)果表明，此焊接方法可用于大型農(nóng)用機(jī)械的35CrMo材質(zhì)傳動(dòng)軸焊接，滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械重要傳動(dòng)受力部件所用鋼材的綜合機(jī)械性能指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本與采購(gòu)成本，加快中國(guó)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展速度。

3 結(jié)論

35CrMo含碳當(dāng)量過高，焊接時(shí)熱影響區(qū)易出現(xiàn)冷熱裂紋，焊接硬傾向性較大。為避免冷裂紋的產(chǎn)生，預(yù)熱溫度必須大于120 ℃。隨著35CrMo熱輸入量與層間溫度的提升，焊縫延伸率顯著提升，其原因?yàn)樨愂象w在焊縫中比例增大。研究確定優(yōu)化的焊接工藝參數(shù)，有利于保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，提升商品的品牌知名度。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖德政，段世新，權(quán)建軍.軋機(jī)聯(lián)軸器主傳動(dòng)軸的裝配焊接工藝研究[J].電焊機(jī)，2013（6）：59-61.

[2] 黃繼華.焊接冶金原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3] 文秀海 陳文平.新型汽車傳動(dòng)軸專用焊接設(shè)備的研制[J].焊接技術(shù)，2014（11）：54-56.