油馬達外殼修復工藝分析

葉東南

(武漢船舶職業技術學院船海學院，湖北武漢 430050)

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油馬達外殼修復工藝分析

葉東南

(武漢船舶職業技術學院船海學院，湖北武漢 430050)

分析了油馬達外殼補焊修復工藝特點，及相關補焊工藝方法、設備及參數的選擇等，提出了具體的修復工藝措施，并對修復后的焊接質量提出了檢驗方法及檢驗設備，保證了修復質量。

油馬達外殼；修復工藝分析；質量檢驗

油馬達是液壓系統中的動力元件和執行元件，也是重要的能量轉換裝置。油馬達外殼是大型油馬達上的重要結構。由于外形較為復雜且承受一定的載荷作用，一般采用鑄鐵來制造。油馬達在長期使用過程中，受工作應力及腐蝕介質作用，在油馬達外殼局部產生了破損和裂紋。為了降低生產成本，需要對破損和裂紋尺寸不大的油馬達外殼進行修復。采用焊條電弧焊修復(補焊)，修復完成后進行磁粉檢驗，以排除表面和近表面裂紋。

1 修復工藝分析

油馬達外殼因第一次補焊時未采取適當的工藝措施，導致焊后出現大量裂紋，經打磨消除裂紋后，補焊處最大寬度達30mm，這樣給修復帶來一定的難度。為確認母材的成分，在該外殼切割試樣進行化學成分分析，由于取樣體積太小(考慮修復的難度不可能取太大)只能測定碳的含量，這樣無法精確確定材料的具體牌號，只能憑經驗估計。測定結果含碳量為：3.08%。基于上述油馬達外殼成分特點，制定如下工藝措施。

1.1 修復設備及焊接材料選用

焊機選用ZX5—400直流焊機(直流正接)，該焊機焊接性能較好，焊接工藝參數可以滿足修復工藝要求。

1.2 焊接材料及焊接電流選用

選用Z308鑄鐵焊條，該焊條是純Ni鑄鐵焊條，其焊接工藝性、機械加工性能均優異，且裂紋敏感性很小。 適用的電流范圍見表1。

表1 電流范圍

1.3 修復工藝分析

(1)為避免接頭過熱，盡量選用小直徑焊條，電弧宜短，電流應選擇較低值，一般選取120～140A。因為隨著焊接電流的增大，焊接過程中熱輸入增大，將會造成焊接接頭接頭應力增大，特別是針對鑄鐵這種脆性材料而言，發生裂紋的可能性明顯增大，因此要控制焊接電流。

(2)基于所使用的Z308鑄鐵焊條優越性，且本構件補焊處的拘束應力較小，原則上不必預熱和后熱，以簡化修復工作。

(3)操作中采用短段焊、斷續焊的方法。鑄鐵的修復補焊，由于鑄鐵的含碳量高，焊接性差且鑄鐵材料脆性較大，所以補焊操作中采用短段焊、斷續焊手法及焊后立即敲擊焊縫，可以降低焊接應力，防止裂紋的發生。

一般情況下，焊接生產中隨著焊縫長度的增加，焊縫縱向拉伸應力會增大，結果會使焊縫發生裂紋的傾向增大，故每次焊接長度不得超過6～8cm。當焊縫仍處于較高溫度，有一定塑性時立即用帶園角的小錘快速捶擊焊縫，使焊縫金屬發生適當的塑性變形，以降低焊接應力，可明顯降低焊接內應力。

為了避免焊補處局部溫度過高，應力增大，應采用斷續焊，即待焊縫附近的熱影響區冷卻至不燙手時，再焊下一道焊縫。同時這種操作也相當于是對待焊區域進行了一次低溫加熱，有一定的預熱效果。

(4)焊接順序

厚大鑄鐵件局部焊補時，焊接應力很大，焊縫金屬發生裂紋與焊縫金屬及母材交界處發生裂紋的危險性增大。合理的焊接順序對于減少焊接應力有著很大的意義。特別是對于厚大灰鑄鐵件焊補，其應力減少效果尤為明顯。如圖1所示，在本次油馬達外殼焊接順序分析結果如下；水平型焊接應力大，易使焊縫及熱影響區發生裂紋；凹字型次之，斜坡型焊接應力較小。本次修復時采用凹字型焊接次序，既有利于焊接操作，又有利于防止發生熱影響區裂紋及焊縫裂紋。

(a)水平型 (b)凹字型 (c)斜坡型圖1 多層焊順序

(5)鑲塊補焊法

對于油馬達外殼鑄鐵件補焊，生產中發現局部處有多道交叉裂紋，若采取逐個清除缺陷逐個補焊，則會由于補焊處應力集中程度較大而再次發生裂紋。為了保證局部補焊質量，可將該處裂紋缺陷用碳弧氣刨徹底清除,再鑲上一塊比工件厚度較低的低碳鋼板,其板厚可相當于補焊處油馬達外殼厚度的80%左右。該板宜做成凹形如圖2a)所示，以降低局部拘束度來降低焊接應力。若鑲塊采用平板則宜在平板中部預先切割出一條細縫以降低局部拘束度，松弛焊接應力。其焊接順序如圖2b)所示，這樣做可使鑄鐵與低碳鋼板焊接時通過預制的低碳鋼鋼板中間縫而松馳應力，最后完成中間細縫的補焊工作。

(6)墊板補焊法

在焊補厚件較大裂紋時，在坡口內放入低碳鋼墊板，如圖3所示，在墊板兩側用抗裂紋性能高且強度性能較好的鑄鐵焊條將母材與低碳鋼墊板焊接在一起，這就是墊板焊補法。采用墊板焊補法有下列優點：可以明顯減少焊縫金屬量，降低焊接接頭應力，有利于防止裂紋的產生，同時也有利于縮短補焊時間并節省焊條，降低修復成本。

圖2 鑲塊補焊法圖

圖3 低碳鋼墊板補焊法

2 油馬達外殼補焊后的質量檢驗

2.1 檢驗方法的選擇

油馬達外殼局部破損及裂紋補焊后，需要對修復處焊縫質量進行檢驗。一般先要對補焊焊縫進行外觀質量檢驗，確保焊縫尺寸符合要求同時無超標的表面缺陷；其次采用檢驗效率較高、對表面和近表面裂紋檢出特別敏感的磁粉檢驗，對補焊處的表面和近表面缺陷特別是裂紋進行檢驗，以防這些缺陷超標及油馬達外殼在后續使用中產生新的缺陷或舊的缺陷尺寸不斷擴大而影響其繼續使用。

2.2 補焊處的外觀質量檢驗

直接利用肉眼觀察或借助低倍放大鏡對油馬達外殼局部補焊焊縫的表面缺陷，特別是咬邊進行檢驗；利用焊接檢驗尺對補焊處的焊縫尺寸進行檢驗，以確保外觀質量符合要求。對于外觀質量檢驗中所發現的超標缺陷可進行二次補焊，對于發現的小缺陷直接打磨掉即可。

2.3 補焊處的磁粉檢驗

采用B310S磁軛式磁粉檢驗機對補焊焊縫表面進行濕式磁粉探傷，防止表面細小缺陷特別是裂紋的存在影響焊縫質量。一般對于檢測到的、埋藏較淺的缺陷及小裂紋直接打磨光整。探傷中沒有發現較大尺寸的缺陷，說明修復工藝合理，保證了修復質量。

(責任編輯：譚銀元)

The Oil Motor Shell Defect Repair Technology Analysis

YE Dong-Nan

(Wuhan Institute of Shipbuiding Technology ,Wuhan 430050, China)

It analyzed the technological characteristics of oil motor shell repair welding repair, the repair welding process, the selection of equipment and parameters, etc，concrete repair process measures are put forward,And puts forward concrete for after repair welding quality inspection method and inspection equipment, ensure the repair quality requirements.

oil motor shell;repair technology analysis;the quality inspection

2014-12-16

葉東南，男，副教授，主要從事焊接檢驗方面的教學和科研工作。

TG44

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1671-8100(2015)03-0038-03