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电动滚筒端盖裂纹的焊接修复
电动滚筒端盖裂纹的焊接修复
我司一供料皮带机的电动滚筒因意外遣撞击，造成端盖破裂，形成长达0.95m的不规则裂纹。由于该滚筒其它部件完好．整台报费很可惜，决定对端盖进行焊接修复。通过对该滚筒端盖材质的检验及焊接性分析，多方查阅技术资料，制定出合理的焊接工艺参数和有效的焊接措施，成功地修复了电动滚筒端盖的裂纹。
2电动滚筒端盖的材质检验和焊接性分析
通过检验，该电动滚筒端盖的材质为HT200灰口铸铁，其化学成分见表l。由于灰口铸铁中的碳呈片状石墨形态分布，而且碗、磷等杂质含量高，因此焊缝在冷却过程中对冷却速度很敏感。在焊接条件下，焊缝结晶时间短，石墨化不宽分，致使熔台区和焊缝中的碳以Fe 3c形态存在+容易形成自口殛淬硬组织。再者，灰口铸铁强度低．塑性差．而一般常用的电弧焊过程卫具有冷速快．焊件受热不均匀，焊接应力大的特点，使得灰口铸铁在焊接时焊缝对冷裂纹、热裂纹都存在较大的敏感性。此外，灰口铸铁的热影响区存在脆性白口层及马氏体组织，而电动滚筒端盖的厚度达25mm，多层焊时．焊接接头热影响区存在较大的焊缝收缩应力，容易导致在此处发生剥离性质的裂纹。故灰口铸铁焊接的主要问题，一是焊接接头易出现白口及淬硬组织，二是焊接接头易出现裂纹。
表1 HT200灰口铸铁的化学成分(％)
3电动滚筒端盖修复的焊接工艺
3.1焊接工艺的选择
灰口铸铁的焊条电弧焊一般分为同质(铸铁型)焊缝的电弧预热焊、低温预热焊和异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊等几种工艺方法。
同质(铸铁型)焊缝的电弧预热焊是指采用铸铁型焊接材料，焊前将铸铁件整体或局部预热到600～700℃(暗红色)，然后进行焊接．焊接过程中焊件的温度不能低于450℃，焊后进行缓冷的焊接工艺。其优点是焊件受执均匀。冷却速度慢．有利于焊缝金属石墨化，减少和避免出现白口组织，有利于减低焊接热应力，防止产生裂纹。缺点是劳动条件恶劣，焊接成本高，工件变形大，表面容易氧化等。
同质(铸铁型)焊缝的电弧低温预热焊是指焊前将铸铁件整体或局部预热到300～400℃进行焊接的工艺。与高温预热焊相比，焊工的劳动条件有所改善，焊接成本有所降低，也能获得较好的焊接质量。其缺点是预热温度低．冷却速度快，且铸铁低于400℃时，其塑性已降到接近于零，不能松弛应力．焊缝较易出现裂纹。
异质(非铸铁型)焊缝的电弧冷焊是指采用非铸铁型焊接材料，焊前铸铁件不进行预热的铸铁焊接工艺。该工艺具有不预热，劳动条件良好，工件变形小，操作简单等优点。其缺点是焊接接头冷却速度快，极易形成白口和淬硬组织，工件受热不均匀，焊接接头存在较大的热应力，易产生冷裂纹。
我们根据电动滚筒端盖的具体情况，结合上述铸铁的3种焊接工艺，选用以镍铁台金为焊芯的铸铁焊条z408，采用低温预热焊法对电动滚筒端盖进行焊接修复。
3.2 Z408焊条的特点
Z408是镍铁合金焊芯．强还原性石墨药皮的铸铁焊条，具有强度高、塑性好．线膨胀系数低等特点。抗裂性对荻口铸铁与z308差不多，但对球墨铸铁则比z308强，对含磷量高(O．2％P)的铸铁，也具有良好的效果，切削加工性能比z308和z508稍差。用于灰口铸铁及球墨铸铁的焊接。交直流两用。焊条熔敷金属的化学成分见表2。
表2 熔敷金属化学成分(％)
3.3异质焊缝(非铸铁型)的电弧半热焊工艺要点
异质焊缝的电弧半热焊工艺的着眼点是防止裂纹及减弱白口，淬硬组织的产生。因此，施焊工艺上应做到：
(1)尽量降低铸铁母材在焊缝中熔合比，以减少铸铁中的碳，硫等有害元素进入到焊缝中去，有利于提高焊缝质量；
(2)尽量降低焊接应力，防止裂纹产生，
(3)尽量降低热影响区宽度，从而降低白口及淬硬组织的宽度。
1)焊前准备
焊前要先在裂纹的两端分别钻一防裂小孔．再用角向磨光机将裂纹双面开坡口倒角。焊接坡口形式如图T所示。然后清除焊接区域内的油污等杂质，清除焊接区域内的铸铁石墨化表面，尽可能降低铸铁表面的碳对焊缝质量的影响．否则焊缝易出现气孔，裂纹等缺陷。为此，将氧乙炔火焰调节到强烈的高度氧化火焰，在待焊区域上面持续烧烤数分钟，然后用铁刷清理该区域，如此重复二三次，直至将焊接区域清理干净。
2)焊前预热，层阃温度的控制及焊后处理措施
电动滚筒端盖厚度为25mm，焊缝长度达0．95m，为了降低焊接应力和促进焊缝石墨化，以减少半熔化区白口及淬硬组织的宽度，防止裂纹的产生，焊前要进行预热。预热温度为300～400℃。又由于施焊时正值冬天，气温低，因此焊完一根焊条后要在加热保温．层间温度要控制在300℃以上，垒部焊完后卫用沙子保温了4个小时。达到焊缝缓慢冷却的目的，进一步减小焊接应力和变形。
3)采用合适的焊接电流
采用与铸铁异质的焊接材料进行电弧低温预热焊时．焊接电拖越小，蝽操就越小，铸铁中的碳、硫等有害物杂质进入焊缝的就越少。越有利于提高焊缝质量。如果焊缝中碳、硫的含量多，就会增大焊缝出现冷，热裂纹的倾向．此外，随着焊接电流的减小，在焊接速度不变的情况下，焊接热输人就会减小，这样不仅会减少焊接应力。降低焊接接头出现裂纹的倾向．而且也减小了整个热影响区的宽度，其中包括减小了最易形成白日的半熔化区的宽度，使白口层变薄。因此．焊接进应尽量控制焊接热输入，采用短弧，小电漉．快速，窄焊道来焊接。焊接电流参数见表3。
4)合理安排多层焊的焊接顺序
由于电动滚筒端盖较厚，多届焊时焊缝的横向收缩应力较大，如果焊接顺序安排不合理，容易产生剥离性的裂纹，为此采取了图2所示的焊接顺序。另外．采取了焊后锤击工艺，在每一根焊条焊完后立即用带圆角的尖头小锤快速锤击焊接处，使焊缝表面出现底坑，进一步降低焊接应力，减弱焊缝发生裂纹的可能性。
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