軸類工件加強筋的現場焊接工藝

丁延松，田 磊

(河南工業職業技術學院，河南 南陽 473009)

軸類工件加強筋的現場焊接工藝

丁延松，田 磊

(河南工業職業技術學院，河南 南陽 473009)

軸類工件及其加強筋的材料Q345C鋼在焊接冷卻過程中，其熱影響區極易形成淬火組織——馬氏體，導致焊后發生裂紋。因此在現場焊接時，采用科學的施工流程，使用E5015(J507)焊條，采用小規范多層多道焊，為防止焊接變形，每個筋板采用兩人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊，保證正確的焊接順序，嚴格按規范進行熱處理，焊前預熱100℃～150℃，確保恒溫時間，焊后600℃～640℃退火，確保恒溫時間，降溫速度不超過規范要求，加上嚴格的現場技術管理，焊接質量良好。

軸；現場；焊接工藝；實施

0 前言

軸類工件及其上的筋板材質一般為Q345C(屬低合金結構鋼)，軸和筋板之間的連接采用對口焊接方式。因為軸是核心部件，其質量要求很高，若不控制焊接過程，將造成較大的變形甚至是焊縫開裂，后續工序加工時會出現尺寸不穩定，所以必須采用特殊的工藝措施以保證軸的質量。

1 材料介紹

(1)Q345C鋼化學成分和力學性能如表1、表2所示。

表1 Q345C鋼化學成分 %

表2 Q345C鋼力學性能

其中板材厚度在16～35 mm時，σs≥325 MPa；板材厚度在35～50 mm時，σs≥295 MPa。

(2)Q345鋼的焊接特點。

Q345鋼的碳當量為

Ceq＝C+Mn／6+Ni／15+Cu／15+Cr／5+Mo／5+V／5

計算Ceq＝0.49%，大于0.45%，所以Q345C鋼的焊接性能不是很好，需要在制定工藝措施時予以注意。

Q345C鋼在焊接冷卻過程中，在熱影響區極易形成淬火組織——馬氏體，使近縫區的硬度提高，塑性下降的結果是焊后產生裂紋。所以其冷裂紋敏感性較高，Q345C鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。

2 施工流程

準備(坡口、平整材料)→點固焊→預熱→里口施焊→背部清根(碳弧氣刨)→外口施焊→里口施焊→自檢／專檢→焊后熱處理→無損檢驗(焊縫質量一級合格)。

坡口結構如圖1所示(具體尺寸根據圖紙或供貨)。

圖1 加強筋坡口(側視圖)

3 現場焊接順序

3.1 焊前預熱

由于Q345C鋼的Ceq＞0.45%，在焊接前應進行預熱，預熱溫度T0＝100℃～150℃，層間溫度Ti≤40℃，預熱30 min后開始焊接(時間可根據材料厚度適當調整)。焊前預熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動控制，采用遠紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動設定曲線和記錄曲線，熱電偶測量溫度。預熱時熱電偶的測點距離坡口邊緣15～20 mm。

3.2 焊接

由于Q345C鋼的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭與母材等強的原則，選用E5015(J507)型電焊條。

為了防止焊接變形，每個筋板采用兩人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時，第一層至第三層必須使用小規范操作，因為其焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接結束后，使用碳弧氣刨進行背面清根之后，對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴重造成裂紋。外口焊接應一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。

為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝。焊道的寬度不大于焊條的三倍，焊層厚度不大于5 mm。第一層至第三層采用φ 3.2mm電焊條，焊接電流100～130A；第四層至第六層采用φ 4.0 mm電焊條，焊接電流120～180 A。

當焊接第二層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應錯開15～20 mm。

焊接時，兩名焊工的焊接電流、焊接速度和焊接層數應保持一致。

在焊接中應從引弧板開始施焊，收弧板上結束。焊接完成后割掉并打磨干凈。

3.3 焊后熱處理

為了降低焊接殘余應力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊后應對焊縫進行熱處理，焊口焊接完成后應在12 h內進行熱處理。熱處理溫度600℃～640℃，恒溫2 h(板厚40mm時)，升降溫速度小于等于25℃／h，在整個焊接過程中Q345鋼的焊接溫度曲線如圖2所示。

圖2 熱處理工藝曲線

如不能及時進行熱處理應采取保溫、緩冷措施。在進行熱處理時應采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點焊在焊口的里外側。

3.4 焊接檢驗

根據《鋼結構工程施工及驗收規范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進行檢驗，檢驗比例100%。

4 結論

經過實際驗證，該焊接工藝不僅能在現場指導對Q345鋼的焊接，而且能夠保證軸的焊接質量，控制了焊接時產生的內應力和變形，為后續工序的加工奠定了良好的基礎。

Study on the field welding process for shafts and reinforced ribs

DING Yan-song，TIAN Lei
(He'nan Poiytechnic Insitiue，Nanyang 473009，China)

Shafts and stiffener'part's material Q345C steel's material quality in the welding undercooling，is extremely easy in the heataffected zone to form the quenching organization——martensite，after causing welds，to have the crack.Therefore when field welding, uses the process flow，uses E5015(J507)the welding rod，uses the right welding parameters，multi-layer multi-channel to weld，to prevent the welding deformation，each rib are welded by two people to execute symmetrically welds，the welding direction executes by among to two nearby welds，guaranteed that the welding course correctness，carries on the heat treatment strictly according to the standard，before welding，preheating 100℃～150℃，guarantees the constant temperature time，after welding，600℃～640℃the annealing，guarantees the constant temperature time，the temperature decrease speed does not surpass the code requirement，in addition the strict scene technical management，may obtain the good welding quality.

shaft；field；welding process；implanent

TG457.2

B

1001-2303(2011)07-0077-02

2011-01-13

丁延松(1975—)，男，河南南陽人，講師，碩士，主要從事機械制造的研究工作。