四輥破碎機輥子裂（liè）紋的焊接修複工藝

作者：admin 發表於： 2018-02-23 09:53

範老師 技術工（gōng）程師

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1、輥子的焊接性分析

（1）輥（gǔn）子（zǐ）的成分和性能

輥子的材質為ZG35CrMnSi，是中碳調質（zhì）鋼（gāng），屬於Cr-Mn-Si係列鋼材，這種鋼的化學成分如下表1。

一般來講，碳當量為0.4%以下時（shí），鋼材（cái）的焊（hàn）接性良好，不必采取特殊工藝。當碳當量為0.4%～0.6%時（shí），鋼材的焊（hàn）接性較好，采（cǎi）取適當的（de）預熱措施，一般不會發（fā）生缺陷。當碳當量>0.6%以上時，焊接性較差，必須采取較高的預熱溫度和嚴格的工（gōng）藝（yì）措施。

這種鋼退火狀態下的組織是鐵素體和珠光體，調質（zhì）狀態下的組織為回火（huǒ）索氏體（統稱為回火馬氏體）。Cr - Mn - Si係列鋼材具（jù）有（yǒu）回火脆性的缺點，在300℃- 450℃內出現類回火脆性。因此，回（huí）火時必須避開（kāi）該溫度範圍。此外，這類（lèi）鋼還具有第（dì）二類回火脆性，高溫（wēn）回火（huǒ）時必須采取快冷（lěng）的辦法，否則（zé）衝擊韌性會顯著降低（dī）。

（2）焊縫中的熱裂紋

由於輥子（zǐ）材質含（hán）碳量和合金含量較高，因此液（yè）一固區間（jiān）較大，偏（piān）析也更嚴重，具有較大熱（rè）裂紋傾向。因（yīn）此（cǐ），焊（hàn）接（jiē）時應該考慮可能出現熱裂紋。焊接時（shí），應盡量（liàng）選用含碳量低（dī）的、含硫、磷少的填充材料（liào）。因（yīn）為，熱裂紋易出現在未填滿的弧坑處，特別是在多層焊時層的弧坑中以及焊縫的凹陷部位。在焊接工藝上應注意保證填滿弧坑和良好的焊接成形。

（3）焊縫中的冷裂紋

ZC35CrMnSi鋼種的淬（cuì）硬（yìng）傾（qīng）向十分明（míng）顯，冷裂（liè）紋傾向較為嚴重。這是由於此鋼種含碳量較（jiào）高，加入的合金元素（sù）也較多，在500℃以下（xià）的溫度區間，過冷奧氏體有更大的穩定性所（suǒ）致。另外，此鋼種馬氏體點較低，在低溫下形（xíng）成（chéng）馬氏體一般難以產生（shēng）“自回火”效應，並且由於馬氏體（tǐ）的含碳量較高，有很大的過飽和度（dù），點陣的畸變就更嚴重。因而，硬度和脆性就更大（dà），對冷裂紋的（de）敏感性也更大。焊接時要進行預熱，焊後進行回（huí）火處理。

（4）焊縫中的（de）再（zài）熱裂紋（wén）

焊接修複輥子時采用多層焊道施焊，後焊（hàn）的焊縫（féng）對已完成的（de）焊縫起到再次加熱的作（zuò）用。因此，必須采（cǎi）取措施防止再熱裂紋的出現（xiàn）。根據有關資料的介（jiè）紹，再熱（rè）裂紋都是產生（shēng）在焊接熱影響區的過（guò）熱粗（cū）晶部位，並且具有晶（jīng）間開裂（liè）的特征。母材、焊縫和熱影響（xiǎng）區的細晶組織，都不會產生再熱裂（liè）紋。同（tóng）時，較大（dà）的殘餘應力和應力集中是產生（shēng）再熱裂紋必不可少的必（bì）要條件，二者必須同時存在，否則不會產生再熱裂紋。焊接（jiē）時，大的焊接線能量會使過熱區的晶（jīng）粒更加粗大。因此，宜采用小線（xiàn）能量焊接。同時（shí），適當提高預（yù）熱、後熱溫度，對防止再熱裂紋的出現（xiàn）有較好效果。

（5）熱影響區的（de）性能變化（huà）

此鋼（gāng）種由於（yú）含碳量較高和合金元素較多，有相當大的淬硬性，因而熱影響區的過熱區易產生硬脆的高碳馬（mǎ）氏體。冷卻速（sù）度（dù）越大，生成的高碳馬氏體越（yuè）多，脆化也越嚴重。為減（jiǎn）少過熱區脆化（huà），從減少淬（cuì）硬傾向（xiàng）出發，應采用大線能量焊接。但由於修複的輥（gǔn）子尺寸較（jiào）大(φ900×700)，厚度為100mm，傳熱較快，該（gāi）鋼種淬硬傾向很大，通過加大線能量法難以避免馬氏體的形成，卻反而增大了奧氏體的過熱和提高（gāo）了奧氏體的穩定性（xìng），促使形（xíng）成粗大的馬氏（shì）體，使過熱（rè）區的脆化更為嚴重。因而，決定采取小線能量的焊接方法，並采取焊前預熱和焊後緩冷的措施降低（dī）冷卻速度，從而（ér）改善熱影（yǐng）響區的性（xìng）能。

2、修複工藝選（xuǎn）擇

（1）焊（hàn）前準備選用氣焊在裂紋處開V形坡（pō）口，角度為60°～70°，並認真清理坡口兩側（cè）的油（yóu）汙、鐵鏽以及氧化皮，以防止產生氣孔（kǒng）。

（2）焊前預熱由於工件較大，又在現場修複，不能進行整（zhěng）體預熱，故采（cǎi）用局部預熱方法。預熱溫度為300℃- 350℃，預熱範圍為（wéi）焊縫兩側150 mm以內，並在焊接過程中保持該溫度（dù）。

（3）焊接（jiē）工藝

選用φ4 mm的J857焊條施焊（hàn），直流（liú）反極性焊接。焊條使用前按規定烘幹（350℃- 450℃烘幹1h，150℃保溫），隨用隨（suí）取。另外注意焊（hàn）條藥皮有無剝落，焊接時不要采用藥皮受損的焊條（tiáo）。

打底焊時，電流宜小，采用160 A。焊接時焊條不擺動，焊後不錘擊。（可減少母材的熔入（rù）率，不錘擊（jī）可避免產生根部裂紋）。

以後各層（céng）焊道（dào）均采用焊接電流180 A，並做鋸齒形運條。每焊完一道焊縫，及時清理熔渣，並進行錘擊，以消除可能出（chū）現的焊接應力（lì）。

蓋麵焊時，焊道要高出母材2-3 mm，焊後不錘擊（jī），以防止出（chū）現表麵裂紋、表麵硬脆。

（4）焊後處理

焊接結束後立（lì）即進行回（huí）火處理，回火溫度（dù）控製在680℃左（zuǒ）右。熱處理結束後進行加工，加工（gōng）方法是現（xiàn）場安裝車刀架（jià），進行切削加工，把焊接修複部（bù）位車削至規定（dìng）尺寸。

3、結束語

我（wǒ）廠的四輥破碎機下部輥子出（chū）現裂紋，采取了此種焊接修複（fù）方法後，已（yǐ）使（shǐ）用三個（gè）月，沒有出（chū）現（xiàn）異（yì）常，實踐證明，ZC35CrMnSi鋼雖然淬硬傾向較大（dà），但隻要采（cǎi）用合（hé）理的（de）焊接工藝，進行焊接修（xiū）複是可行的。

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