ZG35Cr1M o鑄件精加工之后裂紋的修復工藝研究

許磊

(沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司鑄造分公司，遼寧110000)

ZG35Cr1M o鑄件精加工之后裂紋的修復工藝研究

許磊

(沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司鑄造分公司，遼寧110000)

材質為ZG35Cr1Mo的擠壓模座在精加工過程中出現(xiàn)裂紋。采用補焊方式進行修復。在修復過程中，通過對工藝設計、預熱溫度、層間溫度、回火溫度、焊接參數(shù)進行研究，制定出焊接工藝，最終使產品通過各項檢驗。

ZG35Cr1Mo;擠壓模座;精加工;裂紋;修復

1 ZG35Cr1Mo焊接性能

擠壓模座材料為ZG35Cr1Mo，重量為60 t。其化學成分及力學性能見表1、表2。

ZG35CrMo根據(jù)國際焊接學會ⅡW推薦的碳當量計箅公式CE(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+ V)/5+(Ni+Cu)/15計算得到:CE=0.733。可見其淬硬傾向大，焊接性能差，易產生焊接裂紋缺陷。

表1 ZG35Cr1M o的化學成分(質量分數(shù)，%)Tab le 1 Chem ical com positions of ZG35Cr1M o(m ass fraction，%)

表2 ZG35Cr1M o的力學性能Table 2 M echanical properties of ZG35Cr1M o

2 擠壓模座裂紋實際情況

擠壓模座裂紋長460 mm，該產品已經(jīng)精加工結束，如果報廢再補制將拖期交貨，面臨巨額罰款，并且報廢件損失也不小。權衡利弊，我們最終決定補焊。如果補焊成功，將為企業(yè)挽回損失近百萬元。所以必須要做出一套完整精細的補焊工藝來指導生產。

3 修復實施

焊接工藝大致分為焊前準備、焊接修復、進爐消除應力處理以及焊接后檢查幾個階段。

3.1 焊接前準備

焊接前準備包括焊前鑄件缺陷清理、焊接坡口的形式、焊前鑄件預熱的方式及溫度的確定、焊接材料的選擇與使用、測量設備選用與準備。

(1)焊前鑄件缺陷的清理

因鑄件為精加工產品，裂紋的清理選用機械加工的方法，避免火焰清理方法使鑄件發(fā)生變形。機械加工后的清理尺寸為長520 mm、寬180 mm、深350 mm。清理后要對清理表面做滲透檢測以確認缺陷是否清理完全，之后要清理檢測遺留物質待下一步操作。

(2)焊接前鑄件預熱的方式及溫度范圍的確認

預熱的目的是降低冷卻速度，防止產生冷裂紋，減少焊接應力和焊接變形。同時為了保持預熱的作用，焊接過程中的層間溫度也不得低于預熱溫度，以求得焊縫和熱影響區(qū)中氫的擴散逸出。

根據(jù)碳鋼及低合金鋼預熱溫度的計算公式(經(jīng)驗公式)T=CE×360℃計算得出預熱溫度T =260℃，確定預熱溫度為250～300℃?？紤]到該鑄件為精加工之后產品，為防止變形，采取整體預熱。采用環(huán)形煤氣燒嘴保持溫度，盡量使工件受熱均勻。焊接過程中，層間溫度控制在不大于350℃。采用數(shù)字式溫度計或測溫儀測量監(jiān)控溫度。

(3)焊接材料的選擇與使用

焊接材料的選擇要符合與母材同成分等強度的原則，最接近母材的焊條應選擇 J707焊條。J707焊條的化學成分及力學性能見表3和表4。

表3 J707焊條熔敷金屬化學成分(質量分數(shù)，%)Table 3 Chem ical com positions of J707 electrode deposited metal(m ass fraction，%)

表4 J707焊條熔敷金屬力學性能Table 4 Mechanical properties of J707 electrode deposited metal

表5 補焊電流選擇Table 5 Repair welding current selection

使用J707焊條的注意事項如下:

1)J707堿性焊條，焊條在使用前要烘干處理，焊條的烘干溫度為350℃。保溫1 h，然后保存在120～150℃的保溫箱內。使用時用焊工保溫筒裝焊條。焊工操作時，取出焊條的溫度為80～100℃，保溫筒要通電加熱。

2)焊前必須對焊件清除鐵銹、油污、水分等雜質。

3)焊接時用短弧操作，以窄道焊為宜。

3.2 補焊過程控制

3.2.1 從事操作的焊工要通過 ASTM A488/ A488M標準的認證。并只能從事其認證合格的項目。

3.2.2 采用平焊位置進行施焊。直流反接，短弧操作。補焊時，焊接電流的選擇見表5。

3.2.3 首先進行打底焊接。用?3.2 mm或?4.0 mm焊條，電流值選下限，焊接2～3層。之后可應用?4.0 mm或?5.0 mm焊條進行余下部分的焊接。

焊接時焊條擺動不應超過焊條直徑的3倍，焊道的重疊不小于焊道寬度的1/3。長焊道須分段退焊。引弧不能在焊接區(qū)以外的母材上進行。

補焊應連續(xù)進行，如遇到中斷應加蓋保溫石棉采用煤氣或O2-C2H2火焰局部加熱并保證按3.1(2)中規(guī)定的溫度執(zhí)行，方可繼續(xù)進行焊接。

在焊接過程中，除第一層和最后一層以外的所有各層每道焊道均需用圓頭或扁頭風鏟錘擊。每層焊道需仔細清理，必要時采用磨削。

在焊接過程中，如果發(fā)現(xiàn)諸如裂紋、未熔合、夾渣、氣孔和未焊透等缺陷時，需及時報告檢查員，待徹底清除并檢查合格后，方可按工藝繼續(xù)焊接。

蓋面焊道要略高于加工面，留有3 mm～4 mm的打磨余量。

3.2.4 待焊接完成之后進行最終熱處理。熱處理后(待工件溫度降到室溫)，用砂輪將補焊位置進行打磨并不低于加工面。進行MT或PT及UT檢查。

3.3 焊后熱處理

整體焊后熱處理工藝見圖1。

圖1 焊后熱處理工藝Figure 1 Heat treatment after welding

保溫時間根據(jù)缺陷焊接厚度來決定，對于深度不小于25.4 mm或達到壁后20%(兩者較小)的缺陷，每25.4 mm的保溫時間為1 h。工件保溫不得低于4 h。

在工件放入熱處理爐時，為了防止工件變形，方面朝下，圓面朝上，在工件下面加一塊平面的墊板。加熱火焰不能直接噴射到工件上。

3.4 焊后檢查

檢查員應按照工藝規(guī)范及JB/T5000.7《通用技術條件——鑄鋼件補焊》及用戶標準進行檢查，并做詳細記錄。外觀檢查用目視。焊縫處用目視、PT或MT和UT進行檢查。

4 結論

經(jīng)過科學的計算與實踐經(jīng)驗相結合，成功完成擠壓模座裂紋缺陷的修復。本次修復工作的重點在于選擇焊接方法，設定預熱溫度、控制焊接過程中的溫度、確定焊接順序以及熱處理相關參數(shù)。本次修復過程為以后處理相似的問題提供了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

［1］ 王建安.金屬學與熱處理.北京:機械工業(yè)出版社.1986.

［2］ 周振豐.金屬熔焊原理及工藝.北京:機械工業(yè)出版社. 1987.

［3］ 陳裕川.焊接工藝設計與實例分析.北京:機械工業(yè)出版社.2009.

編輯 李韋螢

Research on Repair Technology for Crack after Finish Machining ZG35Cr1Mo Casting

Xu Lei

The extrusion die holder which material is ZG35Cr1Mo has cracks in the finishing process.Welding methods are applied for repairing.The process design，preheating temperature，interpass temperature，tempering temperature，welding parameters are determined to establish a welding process and make productsmeet various test requirements.

ZG35Cr1Mo;extrusion die holder;finish machining;crack;repair

TG44

B

2013—09—26