铸308焊条是纯镍焊条,有促进石墨化、防止产生白口组织的作用,其本身为奥氏体组织,有减缓应力提高塑性的作用,E5015焊条是低碳钢焊条,它的焊缝有较高的强度,也有一定的塑性,并且在铸308焊道的隔离下,母材中的碳不致扩散过来形成脆性组织,所以能保证必要的塑性,加铜粉是为了增加焊缝的塑性和韧性,铜粉在施焊前加在焊道上,整个补焊的过程设计是从克服裂纹和白口组织的产生出发的,其具体措施如下:
1、开梯形坡口:
这种形式的坡口可以减少切应力,对克服裂纹、剥离等缺陷有利,焊前坡口必须清理干净。
2、为了避免母材局部过热,并能缓慢冷却,控制母材温度不超过120摄氏度,采用了分段焊接和重叠焊接方法。
3、为了避免产生裂纹:
要求焊缝伸长和收缩的方向朝着一个自由度较大的方向,以利用减少焊接应力,为了温度比较均匀,焊缝采用多点起焊法,焊程最长不超过30mm,焊道要窄,以便缩小熔合区,避免产生纵向和横向裂纹,焊接时宜采用小焊接电流和短弧焊接。
4、要避免弧坑出现火口裂纹:
熄弧时最好将焊条倒退5mm,并将弧坑填满,层与层、道与道之间的收弧点要错开,以避免弧坑重叠现象的出现。
第一道焊缝出现气孔时,必须铲去再焊第二道,其背面也需如此要求。
为了进一步提高焊缝的强度,需在焊缝中增加螺栓,螺栓在坡口1/2处旋入两侧母材中,螺孔深20-30mm,间距50mm,螺栓根部与母材焊在一起,但螺栓本身不能烧伤。
以上措施和焊法已被某厂应用并成功的修复了100t、160t等大型冲床多台,修复后也连续使用多年,焊缝状况良好,甚至在经历了几次起载运行后焊缝也未发现任何问题。
管磨机在使用过程中,常有正常的磨损和事故性的断裂,某厂有一台Ф1.8x15mm的管磨机,检修中发现了底座产生裂纹,断裂截面厚度达70mm,底座重约1600kg,材料也为灰铸铁(HT150)。
这类会铸铁焊接的主要问题有两个:一是焊接时接头易出现白口及淬硬组织,二是接头易出现热裂纹,但考虑到底该座焊后加工量很小,可以通过砂轮打磨等方法进行加工,不必考虑白口及淬硬组织对加工性能的影响,底座承受周期性冲击力,所以要求焊口不能出现裂纹,因此对裂纹的控制是焊接成功与否的关键。
对于这类较厚的大型铸件的焊接工艺选择上,一般采用热焊法或冷焊法,但热焊法要求用耐火砖砌筑临时加热炉,并加热到600-650摄氏度,而且要连续施焊,焊后在立即加热至600-650摄氏度,进行消除应力退火,冷焊法不需要预热,也不需要连续施焊,工人劳动条件好,不需专用设备,成本低廉,工艺过程简单,生产效率高,但缺点是易出现热裂纹,相比而言,热焊接法要求条件较为苛刻,冷焊法实施较易,但工作的难点仍然是控制热裂纹的产生。
该管磨机底座灰铸铁中碳的质量分数为3%左右,比低碳钢(<0.25%)高几十倍,而且硫的质量分数也高(<0.15%)即使采用小焊接电流,第一层焊缝截面中母材所占比例也在1/4-1/3,焊缝平均碳的质量分数可达0.7%-1.0%,焊缝平均含硫量也较高,由于母材与焊条金属化学成分相差悬殊而熔池存在时间较短,焊缝横截面上含碳量与含硫量分布不均,第一层焊缝表层含碳量及含硫量较低,越靠近熔合线,焊缝含碳量及含硫量越高,如果焊接电流大时,第一层焊缝下部的质量分数可达2%,成为白口铁,故用低碳钢焊接铸铁时,第一层焊缝容易发生热裂纹,针对这一特点,该厂设计在打底阶段采用抗裂纹性能较好的纯镍焊条(Z308),以避免第一层裂纹,再用E5015焊条进行后续施焊,并采用其它常规放裂纹去应力措施,完成了底座的焊接,经过一个阶段的使用检验,焊缝未发现任何问题,其补焊及准备工作可供焊接者参考。
焊接前准备包括:
在车内部选择较为密封的一角,避免过堂风,环境温度高于10摄氏度,并准备好夜间用石棉被、烘烤时用碘钨灯等。
清除断裂处油污,用手持电动砂轮机打磨坡口,全部露出金属光泽,坡口成双V形。
用一平板找正焊件断裂部分,打磨时,尽量减少打磨工作量。
焊接工艺主要有:用Z308焊条焊底层,要求熔合好,采用短电弧、小焊接电流(100-120A),直流反极性,每焊一层,用小锤击成麻面,发现有裂纹时,立即铲掉重焊。
打底后,换E5015焊条,操作要点:短段、段续、分散焊、较小电流、熔深浅、每段锤击,以求减少焊接应力,防止裂纹,操作电流为160-180A,采用直流反接,焊道长度为20-30mm,运条只做直线运动,不做横向摆动,每焊完一短焊道,立即用小锤敲击成麻面,待温度降低至50摄氏度左右(手感可以接触),在焊下一道,焊接顺序采用多层焊,每一面焊1/3后,翻转过来焊另一面,避免翘曲。
如果白天焊不完,可以焊后立即用石棉包裹好,附近还要放碘钨灯烘烤,夜间在一定温度下放置也可以利用缓冷、时效左右释放应力。
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