軸類工件加強(qiáng)筋的現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝

丁延松，田 磊

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473009)

軸類工件加強(qiáng)筋的現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝

丁延松，田 磊

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473009)

軸類工件及其加強(qiáng)筋的材料Q345C鋼在焊接冷卻過(guò)程中，其熱影響區(qū)極易形成淬火組織——馬氏體，導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋。因此在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，采用科學(xué)的施工流程，使用E5015(J507)焊條，采用小規(guī)范多層多道焊，為防止焊接變形，每個(gè)筋板采用兩人對(duì)稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊，保證正確的焊接順序，嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行熱處理，焊前預(yù)熱100℃～150℃，確保恒溫時(shí)間，焊后600℃～640℃退火，確保恒溫時(shí)間，降溫速度不超過(guò)規(guī)范要求，加上嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理，焊接質(zhì)量良好。

軸；現(xiàn)場(chǎng)；焊接工藝；實(shí)施

0 前言

軸類工件及其上的筋板材質(zhì)一般為Q345C(屬低合金結(jié)構(gòu)鋼)，軸和筋板之間的連接采用對(duì)口焊接方式。因?yàn)檩S是核心部件，其質(zhì)量要求很高，若不控制焊接過(guò)程，將造成較大的變形甚至是焊縫開(kāi)裂，后續(xù)工序加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定，所以必須采用特殊的工藝措施以保證軸的質(zhì)量。

1 材料介紹

(1)Q345C鋼化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示。

表1 Q345C鋼化學(xué)成分 %

表2 Q345C鋼力學(xué)性能

其中板材厚度在16～35 mm時(shí)，σs≥325 MPa；板材厚度在35～50 mm時(shí)，σs≥295 MPa。

(2)Q345鋼的焊接特點(diǎn)。

Q345鋼的碳當(dāng)量為

Ceq＝C+Mn／6+Ni／15+Cu／15+Cr／5+Mo／5+V／5

計(jì)算Ceq＝0.49%，大于0.45%，所以Q345C鋼的焊接性能不是很好，需要在制定工藝措施時(shí)予以注意。

Q345C鋼在焊接冷卻過(guò)程中，在熱影響區(qū)極易形成淬火組織——馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降的結(jié)果是焊后產(chǎn)生裂紋。所以其冷裂紋敏感性較高，Q345C鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。

2 施工流程

準(zhǔn)備(坡口、平整材料)→點(diǎn)固焊→預(yù)熱→里口施焊→背部清根(碳弧氣刨)→外口施焊→里口施焊→自檢／專檢→焊后熱處理→無(wú)損檢驗(yàn)(焊縫質(zhì)量一級(jí)合格)。

坡口結(jié)構(gòu)如圖1所示(具體尺寸根據(jù)圖紙或供貨)。

圖1 加強(qiáng)筋坡口(側(cè)視圖)

3 現(xiàn)場(chǎng)焊接順序

3.1 焊前預(yù)熱

由于Q345C鋼的Ceq＞0.45%，在焊接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度T0＝100℃～150℃，層間溫度Ti≤40℃，預(yù)熱30 min后開(kāi)始焊接(時(shí)間可根據(jù)材料厚度適當(dāng)調(diào)整)。焊前預(yù)熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動(dòng)控制，采用遠(yuǎn)紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動(dòng)設(shè)定曲線和記錄曲線，熱電偶測(cè)量溫度。預(yù)熱時(shí)熱電偶的測(cè)點(diǎn)距離坡口邊緣15～20 mm。

3.2 焊接

由于Q345C鋼的冷裂紋傾向較大，應(yīng)選用低氫型的焊接材料，同時(shí)考慮到焊接接頭與母材等強(qiáng)的原則，選用E5015(J507)型電焊條。

為了防止焊接變形，每個(gè)筋板采用兩人對(duì)稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時(shí)，第一層至第三層必須使用小規(guī)范操作，因?yàn)槠浜附邮怯绊懞附幼冃蔚闹饕颉Ｔ诤附咏Y(jié)束后，使用碳弧氣刨進(jìn)行背面清根之后，對(duì)焊縫進(jìn)行機(jī)械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋。外口焊接應(yīng)一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。

為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規(guī)范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝。焊道的寬度不大于焊條的三倍，焊層厚度不大于5 mm。第一層至第三層采用φ 3.2mm電焊條，焊接電流100～130A；第四層至第六層采用φ 4.0 mm電焊條，焊接電流120～180 A。

當(dāng)焊接第二層時(shí)，焊接方向應(yīng)與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)15～20 mm。

焊接時(shí)，兩名焊工的焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)應(yīng)保持一致。

在焊接中應(yīng)從引弧板開(kāi)始施焊，收弧板上結(jié)束。焊接完成后割掉并打磨干凈。

3.3 焊后熱處理

為了降低焊接殘余應(yīng)力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊后應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理，焊口焊接完成后應(yīng)在12 h內(nèi)進(jìn)行熱處理。熱處理溫度600℃～640℃，恒溫2 h(板厚40mm時(shí))，升降溫速度小于等于25℃／h，在整個(gè)焊接過(guò)程中Q345鋼的焊接溫度曲線如圖2所示。

圖2 熱處理工藝曲線

如不能及時(shí)進(jìn)行熱處理應(yīng)采取保溫、緩冷措施。在進(jìn)行熱處理時(shí)應(yīng)采用兩根熱電偶測(cè)溫，熱電偶點(diǎn)焊在焊口的里外側(cè)。

3.4 焊接檢驗(yàn)

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)比例100%。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，該焊接工藝不僅能在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)對(duì)Q345鋼的焊接，而且能夠保證軸的焊接質(zhì)量，控制了焊接時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形，為后續(xù)工序的加工奠定了良好的基礎(chǔ)。

Study on the field welding process for shafts and reinforced ribs

DING Yan-song，TIAN Lei
(He'nan Poiytechnic Insitiue，Nanyang 473009，China)

Shafts and stiffener'part's material Q345C steel's material quality in the welding undercooling，is extremely easy in the heataffected zone to form the quenching organization——martensite，after causing welds，to have the crack.Therefore when field welding, uses the process flow，uses E5015(J507)the welding rod，uses the right welding parameters，multi-layer multi-channel to weld，to prevent the welding deformation，each rib are welded by two people to execute symmetrically welds，the welding direction executes by among to two nearby welds，guaranteed that the welding course correctness，carries on the heat treatment strictly according to the standard，before welding，preheating 100℃～150℃，guarantees the constant temperature time，after welding，600℃～640℃the annealing，guarantees the constant temperature time，the temperature decrease speed does not surpass the code requirement，in addition the strict scene technical management，may obtain the good welding quality.

shaft；field；welding process；implanent

TG457.2

B

1001-2303(2011)07-0077-02

2011-01-13

丁延松(1975—)，男，河南南陽(yáng)人，講師，碩士，主要從事機(jī)械制造的研究工作。