盘体焊接的修复工艺

刘秀君，付启，张翠英，布欣欣

盘体焊接的修复工艺

刘秀君，付启，张翠英，布欣欣

盘体在辊式磨中属重要部件，材质一般为ZG270-500。铸造过程中，由于受产品结构限制，在盘体圆角等处会产生一些因结构、钢水收缩造成的表面裂纹。本文在长期焊接修复的经验上，从铸件的基材焊接性、焊接工艺等方面探讨了盘体在焊接修复中的质量控制问题。

盘体；焊接修复

1　前言

辊式磨的盘体属于典型的大型铸件，材质一般为ZG270-500。目前，一般大型铸件均有不同程度的铸造缺陷，采用焊接修复，成本低，周期短，经济效益显著。现以某盘体为例，介绍铸造缺陷的焊接修复。

2　焊前分析

2.1焊接性分析

盘体材质为ZG270-500，化学成分和力学性能见表1和表2。

该材料属于中碳钢。国际焊接学会推荐的碳当量（Ceq）计算公式为：

通过计算，盘体材质的碳当量约为0.52%。一般情况下，当碳当量的值＞0.4%时，材料的冷裂敏感性增大，在焊接热影响区易产生低塑性马氏体组织。当焊件焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。因此，在焊前需要预热，以降低热影响区的冷却速度，有利于贝氏体的出现，从而改善焊缝组织，降低焊缝的冷裂倾向。多层焊焊接第一层焊缝时由于和母材接触，母材融合到焊缝中的比例较高，使焊缝的碳、硫、磷含量增加，容易产生热裂纹，同时也导致了气孔敏感性的增加。因此，打底焊时应控制焊接电流，以减少母材金属向焊缝过渡。

2.2确定焊条（表3、表4）

根据盘体母材材质，选用药芯焊丝THY-51B，标准直径ϕ1.2mm。该焊丝用于抗拉强度≥490MPa的碳钢和低合金结构钢的结构件焊接，具有良好的机械性能和抗裂性能。

表1　ZG270-500化学成分（质量分数），%

表2　ZG270-500的力学性能

表3　熔敷金属化学成分，%

表4　熔敷金属力学性能

3　焊接工艺

3.1焊接准备

（1）打磨检测：首先应完全清理缺陷，再将边缘修磨成U形坡口，并平滑圆弧过渡，体现其金属本色，目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。若采用碳弧气刨或气割清除，则铸件预热250℃左右。为防止裂纹扩展，可在裂纹两端钻直径≮10mm的孔后再开坡口，检测合格后方可焊接。

图1　某盘体照片

图2　盘体铸造缺陷（a）

图3　盘体铸造缺陷（a）修复后图片

图4　盘体铸造缺陷（b）

图5　盘体铸造缺陷（b）修复后图片

图6　盘体铸造缺陷（c）

图7　盘体铸造缺陷（c）修复后图片

（2）清理：彻底清除坡口及周围70mm范围内所有油污、锈蚀等。

（3）预热：预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施。预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。此盘体预热温度70℃后补焊。

（4）禁止在空气对流的场所进行补焊，环境温度控制在10℃以上。

3.2焊接工艺要点

（1）打底焊采用小电流小电压施焊，电流220～280A，电压25～35V。

（2）控制焊接速度不要过快，尖角处不应产生弧坑以免产生裂纹。打底焊不允许摆动，填充焊摆动幅度不允许超过气体保护范围。

（3）每层焊后均需要用钢刷清理坡口及内壁，去除氧化皮及飞溅物，锤击至塑性变形以去除内应力。用肉眼检查焊补质量，当发现焊缝边沿再次出现裂纹时，要重新采用打磨或气刨清理，打磨干净后，再次预热焊接。

（4）焊后焊口高于本体表面约2～3mm，焊缝表面与铸件外轮廓圆滑过渡，不允许出现凹陷、咬边、焊瘤等缺陷。

（5）铸件已加工完成的部分，注意保护加工面。

3.3焊后处理

（1）消氢处理：焊后用气割枪外焰烘烤，并缓慢抬起。

（2）防护处理：环境温度较低或修补缺陷较大应采取焊后覆盖石棉被等措施。

（3）无损检测：打磨焊口与母材齐平并圆滑过渡，超声波探伤和磁粉探伤检验所有补焊处。

4　修复效果

按指定的焊接工艺严格执行实施，施焊过程中未出现热裂纹和其他异常，焊后也未出现裂纹等缺陷，顺利通过超声波探伤和磁粉探伤检验。图1为某盘体照片，图2～图7为补焊前后的对比图。

5　结语

采用上述焊接修复工艺，成功修补了辊式磨盘体铸造缺陷，现场使用效果良好。

［1］吕烨，许德株.机械工程材料（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，2008.

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［3］刘光辉，刘春.回转窑大齿圈铸造缺陷的修复［J］.水泥技术，2012，（3）.

［4］铸钢//铸造手册（第二版）［K］.北京：机械工业出版社，2007.

［5］铸造工艺//铸造手册（第五版）［K］.北京：机械工业出版社，2007.

The Repair Technique of Plate Body's Welding

TQ172.632.5

A

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