淺談鑄造構(gòu)架焊修工藝

劉軍 朱黎明 陳勇

摘要：本文介紹了鑄造構(gòu)架的構(gòu)造特點(diǎn)和質(zhì)量指標(biāo)，著重闡述了該構(gòu)架的裂紋、夾砂、疏松等質(zhì)量問題的焊補(bǔ)工藝。通過采取合理的焊修工藝措施，保證了澆鑄構(gòu)架的產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鑄造構(gòu)架;缺陷焊接修補(bǔ)

1 ?概述

我公司自2003年開始生產(chǎn)鑄造構(gòu)架（如圖1）。由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性造成其鑄造難度較大，每一只構(gòu)架都要進(jìn)行焊修。在工作中，我們總結(jié)出了很多操作技巧，對解決構(gòu)架的焊修質(zhì)量問題有很大的幫助。

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該產(chǎn)品的整體尺寸較大，外形尺寸為5738mm×2540mm×460mm。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為大型框型薄壁鑄件，且壁厚不均。三橫梁及導(dǎo)框等厚大部位厚達(dá)140mm，其余壁厚一般在16mm～30mm之間。由于存在大面積薄壁區(qū)域，使得流經(jīng)這些區(qū)域時鋼液中的雜質(zhì)不能及時上浮，極易形成夾砂。而在壁厚過渡的地方，凝固收縮受阻等地方，熱應(yīng)力不能有效釋放，極容易出現(xiàn)裂紋。

1.2 產(chǎn)品質(zhì)量要求

該產(chǎn)品要求整體X射線探傷，關(guān)鍵區(qū)域的拍片等級要不低于IV級，非關(guān)鍵區(qū)域要不低于V級。評級標(biāo)準(zhǔn)為美國NFA04-160。由于該產(chǎn)品為車輛轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵零部件，用戶要求整體X射線照相檢查，共布片近700余張。隨經(jīng)過生產(chǎn)工藝改進(jìn)，但在現(xiàn)在的正常生產(chǎn)過程中仍需拍片140張左右。

1.3 鑄件材料要求

構(gòu)架鑄件材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)符合美國標(biāo)準(zhǔn)AAR M-201中B級鋼的要求，具體見表1和表2。

2 ?構(gòu)架鑄件焊修過程常見問題

構(gòu)架經(jīng)常性存在的超標(biāo)鑄造缺陷有裂紋、夾砂（渣）、疏松等鑄造缺陷。圖2中為構(gòu)架局部開口裂紋。經(jīng)常需要大面積缺陷清挖、焊補(bǔ)，工作量很大。

3 ?應(yīng)對措施

3.1 制定焊修工藝、提高焊補(bǔ)效率

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料性能要求以及鑄件上的缺陷性質(zhì)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，制定相應(yīng)焊修工藝方案。并準(zhǔn)確地排布缺陷位置、仔細(xì)地清除缺陷，對焊補(bǔ)過程一絲不茍。

3.2 焊修方法及焊材選擇

焊接方法采用常見的CO2+富氬混合氣體保護(hù)焊接法。依據(jù)母材的組織成分及力學(xué)性能要求，我們選擇牌號為ER50-6的焊絲，焊絲粗細(xì)為1.2mm。焊絲的微量元素見表3，力學(xué)性能見表4。

3.3 確定焊接工藝參數(shù)

為確保鑄造構(gòu)架缺陷的焊修質(zhì)量，并能使焊修部位X射線探傷檢查合格，焊接工藝參數(shù)的確定顯得十分重要。具體焊接參數(shù)見表5。

4 ?簡要焊補(bǔ)操作過程

4.1 對片工作

首先，根據(jù)X射線拍片的缺陷布片圖在鑄件上逐一比對、畫出。這項(xiàng)工作是要對該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和它的鑄造工藝要有一定的了解，所以該產(chǎn)品在焊前對片工作顯得很關(guān)鍵，要具有豐富的實(shí)作經(jīng)驗(yàn)。

4.2 焊前缺陷的處理

對已經(jīng)標(biāo)注出的鑄造缺陷位置，無論是裂紋還是夾砂、疏松，均采用氧乙炔氣割的方法將缺陷全部清除，并開出相應(yīng)的U型焊接坡口，坡口角度要大于60度以上，坡口形式如圖3。

對加工好的坡口及兩邊20毫米范圍內(nèi)進(jìn)行打磨處理，清理表面的油污銹蝕和雜質(zhì)。凹凸不平處打磨到圓滑過渡。

檢查坡口及缺陷是否清除。應(yīng)用磁粉探傷來確認(rèn)坡口內(nèi)缺陷是否已徹底清除。

4.3 焊前預(yù)熱

為防止焊接時焊接區(qū)溫度聚升，使局部應(yīng)力增加而產(chǎn)生裂紋等缺陷，焊前需對周圍區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，創(chuàng)造一個應(yīng)力的“緩沖區(qū)”。一般預(yù)熱溫度在100℃左右。預(yù)熱操作還可以減少焊接區(qū)的吸附水分，防止產(chǎn)生焊接氣孔。

4.4 施焊

平焊應(yīng)使用，同時可根據(jù)該產(chǎn)品的工作條件，它不允許焊接電弧的非鑄件表面。見圖4。

焊到兩邊緣時，焊絲頭要稍作停留回拉，以便焊透，確保融合、熔池飽滿，減少焊接缺陷（圖5）。多層焊補(bǔ)時應(yīng)注意焊縫層間溫度應(yīng)控制在300℃以內(nèi)，以便釋放焊接熱應(yīng)力。盡量不連續(xù)施焊，以防溫度過高，產(chǎn)生焊接熱裂紋。焊完每層后用鐵錘敲打焊縫及周圍熱影響區(qū)，以減少焊接應(yīng)力（避免在200°-300°錘敲）。蓋面焊時，焊縫兩邊口處需焊透，融合好，以防咬邊。對焊接表面進(jìn)行外觀檢查，焊縫一般高于基面1～2mm，焊縫相交處應(yīng)平緩過渡。

構(gòu)架的焊接變形容易導(dǎo)致產(chǎn)品關(guān)鍵功能尺寸超出設(shè)計要求、后期的機(jī)加工余量不足等問題。在前期的試制階段，由于焊接變形較大，為保證產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸，進(jìn)行大量的矯直工作。故而，在我們補(bǔ)焊時除了要控制好層間溫度外，還要控制好熱應(yīng)力區(qū)域的分布，避免熱應(yīng)力區(qū)域過于集中，導(dǎo)致構(gòu)架翹曲變形。

4.5 焊補(bǔ)質(zhì)量檢查

焊補(bǔ)區(qū)域一般冷卻至300℃以下時就可以重新進(jìn)行X射線拍片檢查了。對于拍片發(fā)現(xiàn)的缺陷需要重新進(jìn)行挖片-焊補(bǔ)操作。

5 ?結(jié)語

鑄造構(gòu)架通過制定合理的焊接工藝，使每一次焊修率合格率穩(wěn)步上升，焊修返片率從原來的60%下降到15%以內(nèi)，大大降低了生產(chǎn)成本，還節(jié)約能源，提高了功效，降低了運(yùn)輸成本。在不斷地對該型鑄造構(gòu)架的焊修過程中，提高了我們的焊接技術(shù)水平，為公司降低了生產(chǎn)成本，對做好其它產(chǎn)品的焊修工作也有很好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢俊輝，李小彪，譚丁.G型連桿齒形裂紋焊修工藝開發(fā)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（03）：150-151.

[2]武永壽，梁景恒，韓曉輝，葉結(jié)和，鄭自芹，于壯壯.高強(qiáng)度耐候鋼Q355對接接頭多次焊修力學(xué)行為研究[J].兵器材料科學(xué)與工程，2020，43（01）：87-91.

[3]王金花.焊修技術(shù)在農(nóng)機(jī)維修中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2019（09）：104.

作者簡介：劉軍（1979-），男，江蘇常州人，技校，技師，主要從事焊接工作。