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减速器轮材圈低压转子钢变型冶钢烧焊技艺

发布时间:2018-12-29 16:08:13 浏览次数:0

焊接材料的选择34CrNi3Mo齿圈淬硬和裂纹倾向严重,已经过调质处理,焊后不能进行热处理,且根据齿轮对材料的要求,补焊区域的材料强度和硬度值不能低于母材,故焊接材料采用等强度匹配低氢型焊条。熔合区是焊缝脆弱环节,该区域成分和组织形态直接影响接头抗裂效果。若镍Ni含量不高,该区出现的马氏体组织将促进裂纹在该区萌生和扩展,大大消弱其抗冷裂效果,因此采用含镍量高的焊条,才能进一步保证焊缝安全。为了避免偏析可能造成的热裂纹,焊接材料必须含一定量的Mn,且S、P含量要低。

  综合分析,考虑到缺陷的实际情况,决定采用化学成分和强度与母材相近的J857CrNi焊条施焊。J857CrNi是低氢钠型药皮的低合金高强度钢焊条,焊缝扩散氢极低,抗裂性能优良,其熔敷金属化学成分及力学性能如~4所列。


  预热和后热温度易淬硬钢预热的主要目的是为了改善组织并且降低硬度。预热有效地降低了低温阶段的冷却速度,使转变后的马氏体来得及进行一次“自回火”,从而降低硬度,即预热降低粗晶区硬度提高抗冷裂纹性能。由于该齿圈直径和厚度较大,采用整体进炉加热的方式不利于防止裂纹的产生。因为焊缝金属周围本身就处于复杂应力状态,齿圈加热后直径方向会受热膨胀,在膨胀状态下焊接,冷却后收缩,会增加热影响区应力状态的不确定性,增大裂纹的可能性,同时也会增大齿圈变形的可能性。加上齿圈本身已经调质处理,不适宜整体进炉,故应该采用局部加热进行预热。


  预热温度有多种估算公式,按T=360×Ceq估算34CrNi3Mo的预热温度为270℃。而34CrNi3Mo钢的Ms点大约是280℃,选取略高于Ms点温度300℃进行预热。后热的主要目的是为了消氢,可以忽略其改善组织的作用,为避免出现粗晶区二次硬化的现象,后热温度不能太低,采取焊后立即局部加热到300℃的方式后热。依据GB/T8539-2000《齿轮材料及热处理检验的一般规定》,在齿轮截面上,至1.2倍齿高深处的显微组织以回火马氏体为主,因此合理的预热使焊缝区形成回火马氏体组织正好符合产品要求。


  焊接过程(1)用砂轮打磨沟槽根部和表面,使其圆滑过渡,不允许有尖角。(2)用丙酮和钢丝刷清洗缺陷部位周围残留的探伤着色剂、油污及水等杂物。(3)采用煤气对缺陷部位200mm范围加热,预热温度300℃,预热时间控制在齿圈厚度方向温度一致为准。(4)选用φ3.2mm的J857CrNi低氢型焊条,并用小规范焊接电流90~100A快速施焊,焊条不做横向摆动,直流反接。焊接前焊条应在350℃下烘烤1~1.5h,力求随烘随用,或放在保温桶内保存。每道焊缝焊完后用钢丝刷将焊渣清理干净。


  每处缺陷焊完后,立即用煤气继续对焊接区域加热至300℃保温2h以上进行消氢处理,然后用小火(煤气)加热缓冷,最后加热盖上石棉缓冷。焊接结束冷却后,补焊部位焊缝打磨平整,再次进行着色探伤和超声检测(UltrasonicTesting,UT),没有发现缺陷,齿圈尺寸也符合设计要求。因无法辨认焊缝热影响区,用粒度2000目的SiC砂纸将补焊区域打磨光滑,在焊接区域每间隔5mm多排多点均布随机取点,测得硬度值为HB273351.


  结论(1)大齿圈34CrNi3Mo锻件调质钢缺陷的补焊,根据产品的具体结构和要求综合考虑选择焊接材料、预热方式和预热温度等,补焊后产品没有发生变形。(2)34CrNi3Mo调质钢的预热温度选择要以Ms点为基准并结合经验公式取300℃即可。后热温度根据后热目的而定,消氢处理300℃就足够。若后热是为消除应力需选更高温度,但要低于调质回火温度。后热要在焊后立即进行。(3)采用J857CrNi焊条补焊后焊缝区没有出现裂纹,焊缝区硬度为HB273351,符合产品设计要求。


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