盤體焊接的修復工藝

劉秀君，付啟，張翠英，布欣欣

盤體焊接的修復工藝

劉秀君，付啟，張翠英，布欣欣

盤體在輥式磨中屬重要部件，材質一般為ZG270-500。鑄造過程中，由于受產品結構限制，在盤體圓角等處會產生一些因結構、鋼水收縮造成的表面裂紋。本文在長期焊接修復的經驗上，從鑄件的基材焊接性、焊接工藝等方面探討了盤體在焊接修復中的質量控制問題。

盤體；焊接修復

1　前言

輥式磨的盤體屬于典型的大型鑄件，材質一般為ZG270-500。目前，一般大型鑄件均有不同程度的鑄造缺陷，采用焊接修復，成本低，周期短，經濟效益顯著。現以某盤體為例，介紹鑄造缺陷的焊接修復。

2　焊前分析

2.1焊接性分析

盤體材質為ZG270-500，化學成分和力學性能見表1和表2。

該材料屬于中碳鋼。國際焊接學會推薦的碳當量（Ceq）計算公式為：

通過計算，盤體材質的碳當量約為0.52%。一般情況下，當碳當量的值＞0.4%時，材料的冷裂敏感性增大，在焊接熱影響區易產生低塑性馬氏體組織。當焊件焊接材料、工藝參數選擇不當時，容易產生冷裂紋。因此，在焊前需要預熱，以降低熱影響區的冷卻速度，有利于貝氏體的出現，從而改善焊縫組織，降低焊縫的冷裂傾向。多層焊焊接第一層焊縫時由于和母材接觸，母材融合到焊縫中的比例較高，使焊縫的碳、硫、磷含量增加，容易產生熱裂紋，同時也導致了氣孔敏感性的增加。因此，打底焊時應控制焊接電流，以減少母材金屬向焊縫過渡。

2.2確定焊條（表3、表4）

根據盤體母材材質，選用藥芯焊絲THY-51B，標準直徑?1.2mm。該焊絲用于抗拉強度≥490MPa的碳鋼和低合金結構鋼的結構件焊接，具有良好的機械性能和抗裂性能。

表1　ZG270-500化學成分（質量分數），%

表2　ZG270-500的力學性能

表3　熔敷金屬化學成分，%

表4　熔敷金屬力學性能

3　焊接工藝

3.1焊接準備

（1）打磨檢測：首先應完全清理缺陷，再將邊緣修磨成U形坡口，并平滑圓弧過渡，體現其金屬本色，目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產生。若采用碳弧氣刨或氣割清除，則鑄件預熱250℃左右。為防止裂紋擴展，可在裂紋兩端鉆直徑≮10mm的孔后再開坡口，檢測合格后方可焊接。

圖1　某盤體照片

圖2　盤體鑄造缺陷（a）

圖3　盤體鑄造缺陷（a）修復后圖片

圖4　盤體鑄造缺陷（b）

圖5　盤體鑄造缺陷（b）修復后圖片

圖6　盤體鑄造缺陷（c）

圖7　盤體鑄造缺陷（c）修復后圖片

（2）清理：徹底清除坡口及周圍70mm范圍內所有油污、銹蝕等。

（3）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，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施。預熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應力。此盤體預熱溫度70℃后補焊。

（4）禁止在空氣對流的場所進行補焊，環境溫度控制在10℃以上。

3.2焊接工藝要點

（1）打底焊采用小電流小電壓施焊，電流220～280A，電壓25～35V。

（2）控制焊接速度不要過快，尖角處不應產生弧坑以免產生裂紋。打底焊不允許擺動，填充焊擺動幅度不允許超過氣體保護范圍。

（3）每層焊后均需要用鋼刷清理坡口及內壁，去除氧化皮及飛濺物，錘擊至塑性變形以去除內應力。用肉眼檢查焊補質量，當發現焊縫邊沿再次出現裂紋時，要重新采用打磨或氣刨清理，打磨干凈后，再次預熱焊接。

（4）焊后焊口高于本體表面約2～3mm，焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過渡，不允許出現凹陷、咬邊、焊瘤等缺陷。

（5）鑄件已加工完成的部分，注意保護加工面。

3.3焊后處理

（1）消氫處理：焊后用氣割槍外焰烘烤，并緩慢抬起。

（2）防護處理：環境溫度較低或修補缺陷較大應采取焊后覆蓋石棉被等措施。

（3）無損檢測：打磨焊口與母材齊平并圓滑過渡，超聲波探傷和磁粉探傷檢驗所有補焊處。

4　修復效果

按指定的焊接工藝嚴格執行實施，施焊過程中未出現熱裂紋和其他異常，焊后也未出現裂紋等缺陷，順利通過超聲波探傷和磁粉探傷檢驗。圖1為某盤體照片，圖2～圖7為補焊前后的對比圖。

5　結語

采用上述焊接修復工藝，成功修補了輥式磨盤體鑄造缺陷，現場使用效果良好。

［1］呂燁，許德株.機械工程材料（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［2］劉會杰.焊接冶金與焊接性［M］.北京：機械工業出版社，2007.

［3］劉光輝，劉春.回轉窯大齒圈鑄造缺陷的修復［J］.水泥技術，2012，（3）.

［4］鑄鋼//鑄造手冊（第二版）［K］.北京：機械工業出版社，2007.

［5］鑄造工藝//鑄造手冊（第五版）［K］.北京：機械工業出版社，2007.

The Repair Technique of Plate Body's Welding

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A

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