合金鋼42CrMo與ZG270-500焊接工藝

張俊飛

（沈陽智谷建設(shè)發(fā)展有限公司，遼寧 沈陽 113122）

合金鋼42CrMo與ZG270-500焊接工藝

張俊飛

（沈陽智谷建設(shè)發(fā)展有限公司，遼寧 沈陽 113122）

通過對合金鋼42CrMo與ZG270-500的焊接性分析，確定焊前預(yù)熱、焊后熱處理及焊接過程中的溫度及其他焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格控制焊接順序和對淬硬層的清除，采用火焰加熱的方法對焊縫進(jìn)行保溫，對焊接操作者及質(zhì)量控制人員進(jìn)行培訓(xùn)及技術(shù)交底，保證了焊接性較差的異種材料的焊接質(zhì)量。

螺旋軸；焊接缺陷；混合氣體保護(hù)焊；焊后熱處理

0 前言

沈陽智谷建設(shè)發(fā)展公司研制的礦山機(jī)械設(shè)備中的螺旋軸采用42CrMo鋼與ZG270-500鋼的焊接結(jié)構(gòu)，其中軸的材質(zhì)為42CrMo，螺旋葉片的材質(zhì)為ZG270-500。該螺旋軸用于研磨礦物，在工作過程中承受動載荷，要求焊接后具備良好的綜合力學(xué)性能。這兩種異種材料焊接性差，需要編制嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮附庸に囄募?，并在焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行，才能確保焊接質(zhì)量。

1 42CrMo鋼焊接性能

42CrMo與ZG270-500的化學(xué)成分如表1所示。

表1 材質(zhì)化學(xué)成分 %

圖1 螺旋軸結(jié)構(gòu)

2 焊接方法選擇及焊接工藝參數(shù)

根據(jù)對螺旋軸材質(zhì)的焊接性分析，選用混合氣體保護(hù)焊焊接，保護(hù)氣體為φ（Ar）80%+φ（CO2）20%，焊絲型號ER50-6，焊絲直徑1.2 mm，焊接工藝參數(shù)如表2所示。

表2 焊接工藝參數(shù)

3 焊接實(shí)施過程技術(shù)要求

（1）組對。按圖紙尺寸要求將軸和葉片進(jìn)行組對，軸和葉片的定位焊焊接前需對定位焊部位采用氧乙炔火焰局部預(yù)熱150℃～200℃，定位焊焊縫長度10～15 mm，焊縫間隔150～200 mm。焊前對焊縫區(qū)域進(jìn)行水、油、銹的全面清理。

（2）葉片焊前預(yù)熱。將組對后的螺旋軸放入爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度200℃～250℃。

（3）葉片焊接。由4名焊接工人同時(shí)焊接葉片與葉片之間的連接焊縫，焊接過程應(yīng)保證焊縫兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)溫度不低于150℃，一旦開始焊接后，應(yīng)連續(xù)不能停頓，如果必須停頓則需要重新預(yù)熱。

（4）葉片與軸焊前預(yù)熱。葉片之間的焊縫焊接完成后，將螺旋軸放入爐中再次加熱，加熱溫度為350℃～400℃，保溫4 h后取出。

（5）軸與葉片焊接。焊接應(yīng)在封閉廠房中進(jìn)行，焊件放置在遠(yuǎn)離出入門的位置，防止空氣流通造成焊縫冷卻速度非勻速變化，導(dǎo)致焊接缺陷。由4名焊接工人同時(shí)焊接軸與葉片之間的連接焊縫，焊接過程中保證軸及葉片的溫度不低于300℃，一旦開始焊接后，應(yīng)連續(xù)不能停頓，如果必須停頓需要重新預(yù)熱，中途休息時(shí)要有焊工替換，如圖2所示。

圖2 螺旋軸焊接

（6）焊后熱處理。軸與葉片焊接完成后，立即放入爐中（入爐時(shí)，爐溫應(yīng)大于350℃）加熱到400℃～ 450℃，保溫8 h，爐冷卻至室溫，如圖3所示。

圖3 焊后熱處理

（7）葉片與葉片、軸與葉片焊接時(shí)，每一側(cè)焊完3～4道后就要旋轉(zhuǎn)180°焊接另一側(cè)的焊縫，所有焊縫的焊接依次進(jìn)行。

（8）開始焊接對面焊縫之前，需要用碳弧氣刨清除焊根，并使用砂輪打磨以清除淬硬層。

（9）焊接軸與葉片的焊縫時(shí)，應(yīng)先在軸上堆焊過渡層，然后逐步填充整個(gè)焊縫，每層焊縫焊完后，應(yīng)采用風(fēng)鎬適度錘擊焊道以消除焊接應(yīng)力。

（10）使用氧乙炔加熱方法加熱已焊完的焊縫，保溫緩冷直至進(jìn)爐為止。

（11）對焊接操作人員及質(zhì)量檢驗(yàn)人員按上述實(shí)施過程技術(shù)要求及焊接工藝參數(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，對重點(diǎn)控制項(xiàng)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)及進(jìn)一步解釋說明。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

按照圖紙技術(shù)要求，對焊縫進(jìn)行外觀檢驗(yàn)及滲透探傷檢驗(yàn)，焊縫質(zhì)量符合相關(guān)要求，滲透探傷檢驗(yàn)如圖4所示。

圖4 無損探傷檢驗(yàn)

5 結(jié)論

通過分析制造螺旋軸的兩種材料42CrMo鋼與ZG270-500鋼的焊接性，制定了合適的焊接工藝并嚴(yán)格執(zhí)行，有效保證了焊接性較差的兩異種鋼的焊接質(zhì)量。為防止焊縫裂紋的形成，焊前全面清理焊縫區(qū)域的水、油、銹，對焊縫根部進(jìn)行碳弧氣刨處理，嚴(yán)格控制焊前預(yù)熱、層間溫度和后熱處理溫度。

[1]陶福貴，張兵，陳曉濤，等.合金鋼42CrMo在焊接件中的實(shí)際應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（18）：82-83.

[2]劉須收，吳建英，暢站東.中碳調(diào)質(zhì)鋼ZG42CrMo齒圈的冷焊焊接修復(fù)[J].現(xiàn)代焊接，2013（10）：46-47.

Welding procedure of alloy steel 42CrMo and ZG270-500

ZHANG Junfei
（Shenyang wisdom Construction Development Co.，Ltd.，Shenyang 113122，China）

Through dissimilar materials welding performance analysis of the alloy steel 42CrMo and ZG270-500，determine the preheating temperature，postweldheattreatmenttemperatureandotherweldingprocessparameters，strictlycontroltheweldingsequenceandtheremoval of hardening layer，the welding seam is insulated by the method of flame heating，and the training and technical disclosure of welding operator and quality control personnel are carried out to ensure the welding quality of dissimilar materials with poor weldability.

spiral shaft；welding defects；mixed gas shielded arc welding；post weld heat treatment

TG456.7

B

1001－2303（2017）08－0116-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.08.23

2017-01-16；

2017-03-07

張俊飛（1980—），男，工程師，主要從事礦山冶金機(jī)械焊接技術(shù)研究、焊接工藝評定、材料性能測試等方面的工作。E-mail：zjf112255@163.com。