修補回轉窯大齒圈鑄造缺陷

姚大勇 賀 楊

（北方重工集團沈陽鑄鍛工業有限公司，遼寧 沈陽 110023）

修補回轉窯大齒圈鑄造缺陷

姚大勇 賀 楊

（北方重工集團沈陽鑄鍛工業有限公司，遼寧 沈陽 110023）

本文就大型鑄件在鑄造完成后會有缺陷以及缺陷的現象進行了說明，并以回轉窯大齒圈為例說明了可以在鑄造完成后對鑄件進行修補。

大齒圈；鑄造；修補

回轉窯大齒圈由于體積過大一般采用鑄造的方式來鑄造毛培件，一般用ZG42CrMo 或ZG35SiMn作為主要材料，但是，在鑄造過程會有一定的缺陷，下面將以ZG42CrMo大齒圈為例介紹鑄造后焊接修復的方法。

1 焊接前對鑄造毛培件進行分析

1.1 對材料的理化性能分析。下面列舉了一些材料的特性，中可以看出，這其中材料的含碳量很高，這就造成材料的硬度高，但是抗拉性能下降，在焊接修復時會產生以下影響：（1）由于焊接的影響，會造成焊接區域由于從高溫降到到較低的溫度從而產生的裂紋。根據鋼的理化特性，高碳鋼由于含碳量高將造成鋼的硬度加大，但是抗拉能力隨之降低，稱之為冷裂紋。（2）在焊接后冷卻的過程由于在焊接后的高溫情況下產生的裂紋我們稱它為熱裂紋，這種裂紋產生的原因是由于在含碳量高的鋼中，硫和磷等的元素在鋼中會產生在晶界的富集，這種富集會造成焊縫無法達到焊接的目的，有很大的傾向會產生裂紋。（3）容易產生氣孔，由于鋼中含有一定的碳，在焊接的過程中，由于焊條融化產生的焊接融池和碳等化合后將會產生CO，這些一氧化碳無法燃燒或者是來不及排出后將會隨著鋼的冷卻遺留在焊縫中，而隨著鋼中碳含量的增加，一氧化碳產生的幾率也大大增加，從而更容易產生氣孔。（4）容易產生夾砂，鑄件中產生夾砂的部位大多是與砂型上表面相接觸的地方，型腔上表面受金屬液輻射熱的作用，容易拱起和翹曲，當翹起的砂層受金屬液流不斷沖刷時可能斷裂破碎，留在原處或被帶入其它部位。鑄件的上表面越大，形成夾砂的傾向性也越大。

圖1 U型坡口

1.2 焊條如何選擇。（1）在焊接過渡層時需要選用A507奧氏體不銹鋼焊條。（2）補焊焊條如何選擇。在選擇修復焊接的焊條時，焊條需要選擇與大齒圈強度相等或者是強度比大齒圈稍弱但是韌性很好的焊條，像焊接大齒圈的缺席缺陷區則選用J507堿性低氫型焊條。

2 焊接工藝

2.1 預熱。預熱有利于降低中碳鋼熱影響區的最高硬度，防止產生冷裂紋。

2.2 焊條烘干。在焊接前應將焊條放入烘干箱中，對焊條進行烘干。J507焊條應在350℃的溫度下烘干一個小時,A507焊條應在280℃的溫度下烘干一個小時，等到烘干結束后應在100～150℃恒溫箱中保溫。

2.3 焊接修復件的清理與檢測。在進行焊接前應該對焊件的缺陷處進行清理與檢測，對焊件的修復部位的裂紋和殘渣氣孔等先進行切除，同時將焊接區域進行清理，清理應使用清洗劑，在清理完成后等待風干，待到風干完成后用超聲波對焊件的表面進行檢測看是否還有裂紋和其他缺陷等。

2.4 對鑄造缺陷的焊接。當鑄件表面具有裂紋時，首先用清洗液進行清洗，在清洗完后用打磨工具將裂紋邊緣打磨成能夠與側面平滑過渡的圓弧，在焊接的時候需要采取較小的電流進行焊接，減少母材熔入焊縫的比例，采取的坡口如圖1a所示，而對于鑄造產生疏松、夾渣等缺陷的大齒圈，采取如圖1b所示的坡口進行焊接。坡口開好后需要使用磨光機進行磨光，這樣才能達到焊接的條件。

2.5 焊接參數的選用.（1）此處鑄造大齒圈的鋼材選用的是ZG42CrMo，為防止在焊接過程中由于局部受熱不均從而產生裂紋，在焊接前的準備工作時必須進行預熱，焊接后也必須進行保溫，保持在200～350℃持續2～6h，這樣可以消除焊接加熱產生的殘余應力。（2）焊條選用的是4.0mm 的J507堿性低氫焊條，在先期堆焊打底采用□3.2mm 的不銹鋼A507 焊條，這兩種焊條的焊接參數見表2。

表1

表2

3 焊接

3.1 在完成了以上的準備工作后進行焊接，焊接先采用堆焊打底，而后采用J507進行焊接。

3.2 焊接注意事項。（1）焊接需要采用較小的電流，通常采用焊條的實際許用的下限，例如3.2mm 焊條I=90A， 4.0mm焊條I=120A。（2）在焊接每完成一道焊縫則需要用小手錘進行敲打，從而減少應力。（3）在進行焊接時，焊縫每層的高度一般以不超過3mm為好。

4 焊后檢查

使用小手錘敲擊和用放大鏡觀察的方法，看是否有裂紋或者是其他的缺陷，一旦發現缺陷需要立即進行處理。

5 焊后熱處理及加工

焊接時，如果焊接面積較大，將會造成焊件的局部加熱，對于鑄造件的性能將會產生影響，在焊接后需要對鑄造件進行回火處理消除應力，回火溫度一般在600～650℃。如果條件不足無法立即進行回火，可以采用消氫處理。在補焊完成后加工時，需要對焊接處進行注意，因為焊接處的硬度較其他的部位高，在選用吃刀量的時候要特別注意，防止吃刀量過大造成刀具損壞。以上就是我公司實際對鑄造后的回轉窯大齒圈鑄造缺陷做出的修補，經過修補完成后的大齒圈使用良好。

結語

本文就大型鑄件在鑄造完成后會有缺陷以及缺陷的現象進行了說明，并以回轉窯大齒圈為例說明了可以在鑄造完成后對鑄件進行修補，結合實例說明了修補需要注意的事項和工序。

[1]費敬銀.機械設備維修工藝學[M].西安：西北工業大學出版社，2001.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.092