中部槽插板焊接工藝設(shè)計(jì)及變形的控制

剡明

摘要：針對高強(qiáng)鋼的焊接性，制定合理有效的焊接工藝，通過對焊接過程及操作方法的控制，從而保證了批量產(chǎn)品的合格率。

關(guān)鍵詞：插板 高強(qiáng)度耐磨鋼板 焊接

0 引言

刮板輸送機(jī)是以多節(jié)可拆溜槽聯(lián)接成的機(jī)身為載體，并由牽引鏈上的刮板推移散料的輸送機(jī)械，用來輸送各種粉末狀、小顆?；驂K狀的流動(dòng)性好的散狀物料，尤其適合在采煤工作面輸送煤炭和進(jìn)行順槽轉(zhuǎn)載工作。中部槽是組成刮板輸送機(jī)機(jī)身的主體，具有很好的強(qiáng)度、剛度和耐磨性能。插板是開天窗中部槽重要零部件，拔出插板后便于對鏈條、刮板進(jìn)行觀察、維修。插板是由與中板套料件及與固定座連接件兩部分組成（見附圖1），拼接處加工成X形坡口，焊接后要求插板上下兩平面對接平整，不得有錯(cuò)邊現(xiàn)象，角變形小于1.5mm。上下兩條V平焊道的余高，在龍門銑上刀檢平整，保證插板順利插入開天窗中板中。刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后，刮板從接縫處順利通過，不得有刮卡現(xiàn)象。

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圖1 插板焊接示意圖

1 插板焊接的技術(shù)要求

①連接板、插板基準(zhǔn)平面用平尺檢測變形量< 1.5mm。

②出現(xiàn)角變形后不允許用火焰矯正。因?yàn)檫^火區(qū)由于出現(xiàn)退火現(xiàn)象而使插板的硬度降低，從而影響開天窗中部槽的使用壽命。

2 坡口形式及尺寸要求

①便于操作，易保證焊縫根部及其余各層焊道的質(zhì)量。

②盡量減少填充金屬，以降低焊接應(yīng)力，減小焊接變形。

3 焊接工藝

3.1 焊接方法及焊接材料的選擇

中部槽插板工作時(shí)主要承受動(dòng)載荷和沖擊載荷，所以要求焊縫具有較好的綜合性能。由于插板是高強(qiáng)度耐磨板（低碳調(diào)質(zhì)鋼），焊接性較差。為減小熱影響區(qū)的軟化，從焊接方法上考慮熱量集中、能量密度大的方法有利，同時(shí)選擇低氫的焊接方法，以降低接頭中擴(kuò)散氫的含量，提高接頭抗裂能力及塑韌性。所以選擇富氬氣體保護(hù)焊是較合適的焊接方法。

在滿足焊縫強(qiáng)度要求的前提下，采用低強(qiáng)匹配得到的焊縫組織塑性和韌性均高，可防止裂紋產(chǎn)生，對焊接接頭有利。

①焊絲牌號(hào)：ER69-G，焊絲直徑φ1.2mm實(shí)芯焊絲。

②保護(hù)氣體：80%氬氣+20%二氧化碳混合保護(hù)氣體。

3.2 焊前準(zhǔn)備

①將兩零件放置在平臺(tái)上，組裝后保證相關(guān)尺寸要求，對接間隙1～2m，以增加熔深，保證根部焊透。

②組對后應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)固焊，對坡口兩側(cè)100mm范圍預(yù)熱。點(diǎn)對時(shí)采用φ4mmJ506 焊 條，焊前需進(jìn)行（350±10）℃×1.5h烘焙，而后放在100～120℃保溫桶內(nèi)保溫，隨取隨用，焊機(jī)選用弧焊整流器，直流反接。

③在焊縫兩端點(diǎn)引弧、收弧板，間隙與工件間隙保持一致。通常始焊和終焊處最容易產(chǎn)生焊接缺陷，諸如焊瘤、弧坑等。使用了引弧、收弧板就是把焊縫兩端向外延長，避免這些缺陷落在接頭始末端，從而保證整條焊縫質(zhì)量穩(wěn)定、均勻，同時(shí)始端和終端獲得正常尺寸的焊縫截面。

④焊接參數(shù)：焊接電流180～220A，電弧電壓28～32V。

⑤定位焊段不允許有裂紋、氣孔、未熔合等缺陷存在。

3.3 焊接預(yù)熱要求

①由于插板是高強(qiáng)度耐磨板（低碳調(diào)質(zhì)鋼），焊接性較差，所以應(yīng)采用合理的焊接熱輸入，配合焊前預(yù)熱，焊后緩冷等措施，既能避免產(chǎn)生裂紋，又能防止晶粒過熱，使得焊接應(yīng)力與變形較小。焊前預(yù)熱可降低冷卻速度及焊接區(qū)的溫差，從而減少淬硬組織，減小焊接應(yīng)力，同時(shí)有利于焊縫中擴(kuò)散氫的逸出，防止產(chǎn)生冷裂紋。

②采用大功率重熔矩火焰均勻預(yù)熱，溫度75～100℃。預(yù)熱時(shí)火焰在坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)進(jìn)行加熱，采用遠(yuǎn)紅外測溫儀進(jìn)行測溫，以觀察預(yù)熱范圍內(nèi)的溫度是否均勻，當(dāng)達(dá)到待焊處要求的溫度時(shí)方可施焊，層間溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度。

3.4 焊接

3.4.1 焊接參數(shù)見表1

表1 富氬氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)

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3.4.2 焊接順序及變形控制

①將工件放置在翻轉(zhuǎn)胎上，采用正反面各層交替施焊，這樣可將角變形控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，焊接順序如圖2所示。

②采用多層多道焊接方法，每道焊縫連續(xù)焊接。由于前道焊道對后道焊縫具有熱處理作用而使晶粒細(xì)化，從而提高焊縫的沖擊韌性，同時(shí)還可以減小焊接變形。先A焊面焊縫，焊接過程中用檢驗(yàn)平尺測量連接板和插板兩個(gè)基準(zhǔn)表面的平面度，使變形量控制在1.5毫米范圍內(nèi)，以便及時(shí)調(diào)整焊接順序，控制焊接變形。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形量>1.5毫米時(shí)，應(yīng)停止施焊，將工件翻轉(zhuǎn)180°后連續(xù)施焊B面焊道，變形量符合要求后翻轉(zhuǎn)工件在進(jìn)行A面焊接，直到焊接過程完畢。

3.5 工件焊接完成后立即覆蓋石棉被保溫緩冷。焊后保溫緩冷的主要作用是可靠的防止焊縫金屬或熱影響區(qū)內(nèi)冷裂紋的形成。

3.6 焊后檢驗(yàn)

中板焊縫的無損檢測：采用超聲波探傷。

焊縫的外觀成形、內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能均能滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

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