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立磨减速器中筒体的焊接

来源:zsguojing.com发表时间:2017-08-28

立磨减速器中筒体的焊接
     在立磨中,立磨减速器为关键件,其渗漏不但影响机器的外形美观,而且浪费油品,给设备的维修维护造成很大的麻烦,而在立磨减速器中,中筒体与支板2的焊接是立磨减速器的重点和难点。
  
1  立磨减速器结构简介
    立磨减速器结构如图1所示。     由图1可知,立磨减速器的结构主要由上筒体、下筒体、外筋板、底板五部分组成,且中筒体和支板2属于上筒体。中筒体与支板2的结构图如图2所示。  2  中筒体的母材选择
    本厂立磨减速器中,中筒体与支板2的材质均为35CrMo,属中碳调质钢,热处理硬度为:HB200-240,其化学成分及力学性能如表1所示,中筒体与支板2的焊接过程截图如图3所示。    根据国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量计算公式:
    Ceq=C+1/6Mn+1/5(Cr+Mo+V)+1/15(Ni+Cu)[1]
    计算出35CrMo钢的碳当量值Ceq=0.72%。由此可见,该种材料的焊接性差,其碳含量高,合金元素多且含量高,焊接时其淬硬倾向较大,焊缝及热影响区可能产生脆硬的马氏体组织,导致焊缝和热影响区热裂和冷裂倾向较大,尤其在调质状态下焊接,热影响区的冷裂倾向将会表现得更为突出[2],所以在该产品焊接时,只有选用合适的焊接材料、采取合理的焊接方法及焊接参数,严格控制预热温度及层间温度,才能实现该产品的焊接。
    由表1可以看出,35CrMo钢碳含量较高(0.32%~0.40%),抗拉强度≥735MPa,属中碳高强钢。  3  中筒体焊接方法及焊材选择 
3.1  焊材选择及焊接规范
    本厂中筒体(35CrMo)与支板2(35CrMo)之间的焊接方法为埋弧自动焊,电源极性为直流反接,焊接施工在焊接变位器进行。焊接材料选用GHM70焊丝,规格为Ф4.0mm和GM70焊剂,其熔敷金属化学成分、力学性能及焊接规范分别如表2、表3、表4所示。
3.2  焊前准备
3.2.1  焊前认真清理坡口两侧30mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、铁锈等脏物及氧化皮,直至露出金属光泽。
3.2.2  严格清理焊丝表面油污等杂物。
3.2.3  焊接极性采用直流反接,采用多层多道焊。
3.3  预热温度及坡口的制作
    35CrMo钢的焊接性较差,其预热温度的确定非常关键。焊前合理的预热温度有利于降低焊接接头的冷却速度,以减少淬硬组织,另一方面有利于焊接接头中扩散氢的逸出,减少氢致裂纹。预热温度的确定,主要与焊缝金属中的扩散氢含量、坡口型式、母材化学成分、焊件的拘束度大小等因素有关。
     综合以上因素,本厂35CrMo钢焊接时,预热温度保持在300℃以上,焊接过程持续加热,保证层间温度在300~350℃之间,焊接过程用红外线测温仪进行测量,焊后用石棉布保温缓冷。
    中筒体板厚为190mm,支板2板厚为90mm。根据GB985-88制作焊缝坡口型式,其焊接接头及坡口如图4、图5所示。  4  焊接要点及注意事项
4.1 所有焊接工作焊前必须预热300℃以上,焊接过程中层间温度控制在300~350℃,中途停止焊接时用煤气继续加热或者石棉保温,继续焊接时重新预热至300℃以上,焊后立即后热350℃,保温2h,然后用石棉保温缓冷,冷却至室温后进行探伤,合格后参与立磨减速器的装配、焊接。
4.2 焊接时,由于钢板较厚,通过采取合理的焊接顺序控制焊接变形,即先焊40°坡口侧,焊接一半后,对背面进行碳刨清根和砂轮打磨,彻底清除氧化皮,并将背面坡口焊完,然后将剩余的坡口焊完。
4.3 焊缝应进行超声波探伤和磁粉探伤,验收标准分别为EN1714B级、EN1291Ⅰ级。
4.4 焊后整个立磨减速器去应力退火处理,退火温度520~550℃,保温时间不低于1h/25mm,退火曲线如图6所示。 
  
5  焊接工艺评定
    按照AWSD1.1-2006标准对中筒体焊接进行焊接工艺评定,对焊接试板对接坡口焊缝进行目视检测(VT)、磁粉检测(MT)和超声波检测(UT),均符合标准要求。对焊接接头进行常温拉伸和弯曲、冲击试验,试验结果分别如表5、表6、表7所示。 
    由表5、表6、表7可以看出:焊接接头力学性能均满足AWSD1.1要求,焊接工艺评定合格。
  
6  结束语
    立磨减速器中筒体(材质35CrMo)焊接虽然难度较大,但通过选择合适的焊接材料、采取合理的焊接方法及焊接参数,严格控制预热温度及层间温度,还是可以实现该产品的焊接。实践证明,利用上述焊接工艺对中筒体进行焊接,焊缝质量良好,并得到用户的好评。
  
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京:机械工业出版社.1992.
[2]白安民,马岩,乔岩莉等.转架轴的焊接[J].焊接技术,2004,33(5):30~31. 

  

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