农业机械维修中的焊接技术

2020-04-15沈根平

农业技术与装备 2020年2期

沈根平

（江苏省江阴中等专业学校，江苏江阴 214433）

随着农业现代化的发展，大型农业机械在农业生产中普遍应用，由于使用不当，加之田地情况复杂，机械部件会出现断裂或者磨损严重的情况。由于农忙时间紧，大都采用现场焊接维修。只有维修得当才可以延长农业机械的使用时间，否则在维修处经常会出现问题。本文就常见的维修方法及应用场合做简要的分析，以便维修者选用。

1 大型设备结构件的维修

大型结构件的材料一般都是Q345B，受力比较复杂，因而维修的质量比较关键，否则维修的地方会经常出现问题。维修中，一般采用手工电弧焊，由于直流电源稳定性较好，所以最好采用直流电源。大型农业机械使用环境比较恶劣，载荷变化比较大，选用E5015或者E5016焊条，选用直径3.2 mm或者4 mm焊条。另外，维修前，一定要把断裂处的油漆和泥土处理干净，坡口准备到位（一定要保证结构全熔透），厚板坡口可以采用火焰气割后打磨，如图1所示，坡口角度一般 60°±5°，间隙 2～3 mm，钝边 1～2 mm，既保证能够熔透，又保证不会烧穿。

焊接过程中，第1层采用3.2 mm的焊条，焊接电流100～120 A，采用断弧法，以保证构件能够焊透，同时易于控制。第一层的关键是保证背面焊透，同时每一个熔池应覆盖前一个熔池的2/3，这样保证内部焊接质量。第二层采用4 mm的焊条，焊接电流140～165 A，采用连弧法，以保证构件能够焊透，同时易于控制。第二层为调整层，为盖面打好基础；盖面层主要保证表面质量，防止咬边，未熔合等缺陷，防止这些缺陷带来力学性能的下降。

2 液压管件的维修

大型农业机械大多数采用液压系统，由于出现焊接质量不佳，经常会有少量液压油从容腔边界流出。从而出现液压系统压力调不高,工作能力降低；执行机构的运动速度不稳定；液压系统工作效率降低、油液温度升高，造成油液和其他物质的浪费,有可能引起液压系统甚至整个机械控制失灵。因此，液压管道的维修是农业机械维修中非常重要的环节。农业机械的液压管道，材料比较复杂，有20#碳钢、Q235B，还有部分是不锈钢的。管道维修之前，首先要清理管道，因为管道流动的是液压油，不清理会造成内部焊接质量得不到保障。其次，选择焊接方法，管道焊接尽量选用钨极氩弧焊，氩弧焊的熔池温度比较集中，便于操作者控制焊接质量。对直径较大的管道，可采用氩弧焊打底，气保焊或手工电焊填充盖面的方法。最后，根据母材的材料，选择合适的焊接材料，与母材相匹配。焊接设备选用直流不熔化极氩弧焊机，应具有预先送气、电流衰减和滞后送气等功能，采用直流正极性进行焊接，手工电弧焊采用容量300 A左右的交流或直流弧焊机，氩气为氩气含量≥99.99%的工业纯氩，如果是不锈钢，管子内部还必须通气。钨极氩弧焊焊丝为直径φ1.6～2.4 mm与母材相匹配的焊丝，使用前焊丝表面如有油污应用丙酮揩干净，手工电弧焊焊条为直径φ2.5 mm、φ3.2 mm与母材相匹配的焊条，使用前焊条需经烘干。焊接时，管子坡口面角度为30°±5°，可采用坡口机或者机械加工，焊接参数见下表1。

表1 钨极氩弧焊焊接规范Tab.1 Specification for TIG welding

维修管道时需要注意的要点：焊接区应注意防风，以防吹散氩气，影响氩气保护效果和焊接质量；采用钨极氩弧焊时，对焊缝背面也要氩气保护，以防焊缝根部在高温下氧化而造成焊接缺陷，按要求制作的装置,作为管内充氩保护；多层焊时，前道焊缝表面应用钢丝刷刷清后再焊后道。

3 轴类零件的堆焊

轴类零件的磨损问题是农业机械设备管理中经常会出现的问题。当出现这种情况时，一般采用的措施是拆卸分解，然后对轴进行更新。拆卸安装，都需要投入较多的人力、物力和财力，耗时长。而农忙时，时间贵如金。为节省时间，可以针对磨损的程度，通过手工电弧堆焊和微电弧冷焊解决问题。例如：某型号收割机半轴轴头的螺纹磨损严重，导致锁紧不能螺母拧紧。该半轴材料为35CrMo，螺纹为M125×2 mm，螺纹部分总长40 mm。为提高效率和节约成本，先车去损坏的螺纹，采用堆焊法修复尺寸，再进行新的螺纹加工。其具体操作如下：

首先卸下磨损的轴，车去已经磨损的部分，使得原来的轴表面光洁，无油污以及污物，为下一步堆焊提供坚实的保证。堆焊过程中，为了保证电弧稳定，一般采用直流电源，并且选用直流反极法。同时为了保证堆焊后的耐磨性能，选用E6015或者E6016焊条，选用直径2.5 mm或3.2 mm焊条。

为了保证堆焊质量，应采用相应的措施焊前将焊件预热和焊后缓冷。当焊接材料为低合金钢时，焊件预热温度应根据碳当量来计算不同的碳当量，预热温度也不同，当碳当量0.4%时预热在150℃左右；当碳当量为0.5%时，可预热250℃；当碳当量为0.6%，预热在300℃左右。由此看出，当碳当量增加时，预热温度也增加。手工堆焊要时刻掌握要领，应适当调整焊接参数，如：改变电弧电压、焊接电流、焊接速度、运条方式、焊条与焊件距离等都能影响稀释率。焊接电流太大，电弧太长都会增加合金元素的烧损，通常采用右向焊，因左向焊易导致气孔不融合。

堆焊时，焊条要做适当的横向摆动，这样可以减少夹渣和其他缺陷。摆动幅度应控制在焊条直径的2.5～3倍，两次摆动之间的约为焊条直径的1/2倍。如焊完一层后温度过高，则应等冷却到预热温度再堆焊下一层。而开始堆焊第二条焊道时，第二条焊道必须熔化第一条焊道宽度的33%～50%，这样就可以使焊道之间连接紧密，减少稀释率，并防止产生夹渣等缺陷。堆焊完成后，再利用车床加工尺寸和螺纹，维修后该轴已经使用6年多，工作状况良好。

当然，小面积的维修可以采用微弧冷焊工艺。微弧冷焊工艺是将电源存储的高能量电能，在电极与金属母材间瞬时高频释放，形成空气电离通道，使高合金电极与母材表面产生瞬间微区高温、高压的物理化学冶金过程，同时在微电场作用下，微区内离子态的电极材料溶渗、扩散到母材基体，形成冶金结合。由于补焊过程是在瞬间的高温—冷却中进行的，在狭窄的堆焊过度区会得到超细奥氏体组织。另外，堆焊在微区内快速进行，对母材的热输入量极低，焊层的残余应力小至可忽略不计。

例如：某汽轮机轴轴承部位：轴直径50 mm，磨损宽度18 mm，深度0.3 mm，轴的材料为40 Cr，采用微弧冷焊工艺进行修复。具体操作如下：拆卸轴承箱，露出磨损的轴，去除轴颈部位进行表面的油，用粗砂纸或锉刀去除表面的氧化层；选择硬度与母材一致的HRC30的镍焊丝，直径为1 mm；电压135 V、脉冲频率30/s，3～6 L/min氩气保护，控制工件温度在30℃～50℃，时间根据沟槽深度灵活掌握；用锉刀、水砂纸等打磨工具，对高出工件表面的部位进行打磨修平，用刀口尺、塞尺进行检查，保证公差在0～0.03 mm（半径方向）。最后用细砂纸、金相砂纸对修复部位进行抛光，使光洁度达到机体原使用标准。