油馬達(dá)外殼修復(fù)工藝分析

葉東南

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院船海學(xué)院，湖北武漢 430050)

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油馬達(dá)外殼修復(fù)工藝分析

葉東南

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院船海學(xué)院，湖北武漢 430050)

分析了油馬達(dá)外殼補(bǔ)焊修復(fù)工藝特點(diǎn)，及相關(guān)補(bǔ)焊工藝方法、設(shè)備及參數(shù)的選擇等，提出了具體的修復(fù)工藝措施，并對(duì)修復(fù)后的焊接質(zhì)量提出了檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)設(shè)備，保證了修復(fù)質(zhì)量。

油馬達(dá)外殼；修復(fù)工藝分析；質(zhì)量檢驗(yàn)

油馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力元件和執(zhí)行元件，也是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置。油馬達(dá)外殼是大型油馬達(dá)上的重要結(jié)構(gòu)。由于外形較為復(fù)雜且承受一定的載荷作用，一般采用鑄鐵來制造。油馬達(dá)在長(zhǎng)期使用過程中，受工作應(yīng)力及腐蝕介質(zhì)作用，在油馬達(dá)外殼局部產(chǎn)生了破損和裂紋。為了降低生產(chǎn)成本，需要對(duì)破損和裂紋尺寸不大的油馬達(dá)外殼進(jìn)行修復(fù)。采用焊條電弧焊修復(fù)(補(bǔ)焊)，修復(fù)完成后進(jìn)行磁粉檢驗(yàn)，以排除表面和近表面裂紋。

1 修復(fù)工藝分析

油馬達(dá)外殼因第一次補(bǔ)焊時(shí)未采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，?dǎo)致焊后出現(xiàn)大量裂紋，經(jīng)打磨消除裂紋后，補(bǔ)焊處最大寬度達(dá)30mm，這樣給修復(fù)帶來一定的難度。為確認(rèn)母材的成分，在該外殼切割試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，由于取樣體積太小(考慮修復(fù)的難度不可能取太大)只能測(cè)定碳的含量，這樣無法精確確定材料的具體牌號(hào)，只能憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。測(cè)定結(jié)果含碳量為：3.08%?；谏鲜鲇婉R達(dá)外殼成分特點(diǎn)，制定如下工藝措施。

1.1 修復(fù)設(shè)備及焊接材料選用

焊機(jī)選用ZX5—400直流焊機(jī)(直流正接)，該焊機(jī)焊接性能較好，焊接工藝參數(shù)可以滿足修復(fù)工藝要求。

1.2 焊接材料及焊接電流選用

選用Z308鑄鐵焊條，該焊條是純Ni鑄鐵焊條，其焊接工藝性、機(jī)械加工性能均優(yōu)異，且裂紋敏感性很小。 適用的電流范圍見表1。

表1 電流范圍

1.3 修復(fù)工藝分析

(1)為避免接頭過熱，盡量選用小直徑焊條，電弧宜短，電流應(yīng)選擇較低值，一般選取120～140A。因?yàn)殡S著焊接電流的增大，焊接過程中熱輸入增大，將會(huì)造成焊接接頭接頭應(yīng)力增大，特別是針對(duì)鑄鐵這種脆性材料而言，發(fā)生裂紋的可能性明顯增大，因此要控制焊接電流。

(2)基于所使用的Z308鑄鐵焊條優(yōu)越性，且本構(gòu)件補(bǔ)焊處的拘束應(yīng)力較小，原則上不必預(yù)熱和后熱，以簡(jiǎn)化修復(fù)工作。

(3)操作中采用短段焊、斷續(xù)焊的方法。鑄鐵的修復(fù)補(bǔ)焊，由于鑄鐵的含碳量高，焊接性差且鑄鐵材料脆性較大，所以補(bǔ)焊操作中采用短段焊、斷續(xù)焊手法及焊后立即敲擊焊縫，可以降低焊接應(yīng)力，防止裂紋的發(fā)生。

一般情況下，焊接生產(chǎn)中隨著焊縫長(zhǎng)度的增加，焊縫縱向拉伸應(yīng)力會(huì)增大，結(jié)果會(huì)使焊縫發(fā)生裂紋的傾向增大，故每次焊接長(zhǎng)度不得超過6～8cm。當(dāng)焊縫仍處于較高溫度，有一定塑性時(shí)立即用帶園角的小錘快速捶擊焊縫，使焊縫金屬發(fā)生適當(dāng)?shù)乃苄宰冃危越档秃附討?yīng)力，可明顯降低焊接內(nèi)應(yīng)力。

為了避免焊補(bǔ)處局部溫度過高，應(yīng)力增大，應(yīng)采用斷續(xù)焊，即待焊縫附近的熱影響區(qū)冷卻至不燙手時(shí)，再焊下一道焊縫。同時(shí)這種操作也相當(dāng)于是對(duì)待焊區(qū)域進(jìn)行了一次低溫加熱，有一定的預(yù)熱效果。

(4)焊接順序

厚大鑄鐵件局部焊補(bǔ)時(shí)，焊接應(yīng)力很大，焊縫金屬發(fā)生裂紋與焊縫金屬及母材交界處發(fā)生裂紋的危險(xiǎn)性增大。合理的焊接順序?qū)τ跍p少焊接應(yīng)力有著很大的意義。特別是對(duì)于厚大灰鑄鐵件焊補(bǔ)，其應(yīng)力減少效果尤為明顯。如圖1所示，在本次油馬達(dá)外殼焊接順序分析結(jié)果如下；水平型焊接應(yīng)力大，易使焊縫及熱影響區(qū)發(fā)生裂紋；凹字型次之，斜坡型焊接應(yīng)力較小。本次修復(fù)時(shí)采用凹字型焊接次序，既有利于焊接操作，又有利于防止發(fā)生熱影響區(qū)裂紋及焊縫裂紋。

(a)水平型 (b)凹字型 (c)斜坡型圖1 多層焊順序

(5)鑲塊補(bǔ)焊法

對(duì)于油馬達(dá)外殼鑄鐵件補(bǔ)焊，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)局部處有多道交叉裂紋，若采取逐個(gè)清除缺陷逐個(gè)補(bǔ)焊，則會(huì)由于補(bǔ)焊處應(yīng)力集中程度較大而再次發(fā)生裂紋。為了保證局部補(bǔ)焊質(zhì)量，可將該處裂紋缺陷用碳弧氣刨?gòu)氐浊宄?再鑲上一塊比工件厚度較低的低碳鋼板,其板厚可相當(dāng)于補(bǔ)焊處油馬達(dá)外殼厚度的80%左右。該板宜做成凹形如圖2a)所示，以降低局部拘束度來降低焊接應(yīng)力。若鑲塊采用平板則宜在平板中部預(yù)先切割出一條細(xì)縫以降低局部拘束度，松弛焊接應(yīng)力。其焊接順序如圖2b)所示，這樣做可使鑄鐵與低碳鋼板焊接時(shí)通過預(yù)制的低碳鋼鋼板中間縫而松馳應(yīng)力，最后完成中間細(xì)縫的補(bǔ)焊工作。

(6)墊板補(bǔ)焊法

在焊補(bǔ)厚件較大裂紋時(shí)，在坡口內(nèi)放入低碳鋼墊板，如圖3所示，在墊板兩側(cè)用抗裂紋性能高且強(qiáng)度性能較好的鑄鐵焊條將母材與低碳鋼墊板焊接在一起，這就是墊板焊補(bǔ)法。采用墊板焊補(bǔ)法有下列優(yōu)點(diǎn)：可以明顯減少焊縫金屬量，降低焊接接頭應(yīng)力，有利于防止裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)也有利于縮短補(bǔ)焊時(shí)間并節(jié)省焊條，降低修復(fù)成本。

圖2 鑲塊補(bǔ)焊法圖

圖3 低碳鋼墊板補(bǔ)焊法

2 油馬達(dá)外殼補(bǔ)焊后的質(zhì)量檢驗(yàn)

2.1 檢驗(yàn)方法的選擇

油馬達(dá)外殼局部破損及裂紋補(bǔ)焊后，需要對(duì)修復(fù)處焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。一般先要對(duì)補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，確保焊縫尺寸符合要求同時(shí)無超標(biāo)的表面缺陷；其次采用檢驗(yàn)效率較高、對(duì)表面和近表面裂紋檢出特別敏感的磁粉檢驗(yàn)，對(duì)補(bǔ)焊處的表面和近表面缺陷特別是裂紋進(jìn)行檢驗(yàn)，以防這些缺陷超標(biāo)及油馬達(dá)外殼在后續(xù)使用中產(chǎn)生新的缺陷或舊的缺陷尺寸不斷擴(kuò)大而影響其繼續(xù)使用。

2.2 補(bǔ)焊處的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)

直接利用肉眼觀察或借助低倍放大鏡對(duì)油馬達(dá)外殼局部補(bǔ)焊焊縫的表面缺陷，特別是咬邊進(jìn)行檢驗(yàn)；利用焊接檢驗(yàn)尺對(duì)補(bǔ)焊處的焊縫尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保外觀質(zhì)量符合要求。對(duì)于外觀質(zhì)量檢驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷可進(jìn)行二次補(bǔ)焊，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的小缺陷直接打磨掉即可。

2.3 補(bǔ)焊處的磁粉檢驗(yàn)

采用B310S磁軛式磁粉檢驗(yàn)機(jī)對(duì)補(bǔ)焊焊縫表面進(jìn)行濕式磁粉探傷，防止表面細(xì)小缺陷特別是裂紋的存在影響焊縫質(zhì)量。一般對(duì)于檢測(cè)到的、埋藏較淺的缺陷及小裂紋直接打磨光整。探傷中沒有發(fā)現(xiàn)較大尺寸的缺陷，說明修復(fù)工藝合理，保證了修復(fù)質(zhì)量。

(責(zé)任編輯：譚銀元)

The Oil Motor Shell Defect Repair Technology Analysis

YE Dong-Nan

(Wuhan Institute of Shipbuiding Technology ,Wuhan 430050, China)

It analyzed the technological characteristics of oil motor shell repair welding repair, the repair welding process, the selection of equipment and parameters, etc，concrete repair process measures are put forward,And puts forward concrete for after repair welding quality inspection method and inspection equipment, ensure the repair quality requirements.

oil motor shell;repair technology analysis;the quality inspection

2014-12-16

葉東南，男，副教授，主要從事焊接檢驗(yàn)方面的教學(xué)和科研工作。

TG44

A

1671-8100(2015)03-0038-03