淺談鑄造構架焊修工藝

劉軍 朱黎明 陳勇

摘要：本文介紹了鑄造構架的構造特點和質量指標，著重闡述了該構架的裂紋、夾砂、疏松等質量問題的焊補工藝。通過采取合理的焊修工藝措施，保證了澆鑄構架的產品質量。

關鍵詞：鑄造構架;缺陷焊接修補

1 ?概述

我公司自2003年開始生產鑄造構架（如圖1）。由于其結構設計的復雜性造成其鑄造難度較大，每一只構架都要進行焊修。在工作中，我們總結出了很多操作技巧，對解決構架的焊修質量問題有很大的幫助。

1.1 產品結構特點

該產品的整體尺寸較大，外形尺寸為5738mm×2540mm×460mm。結構復雜，為大型框型薄壁鑄件，且壁厚不均。三橫梁及導框等厚大部位厚達140mm，其余壁厚一般在16mm～30mm之間。由于存在大面積薄壁區域，使得流經這些區域時鋼液中的雜質不能及時上浮，極易形成夾砂。而在壁厚過渡的地方，凝固收縮受阻等地方，熱應力不能有效釋放，極容易出現裂紋。

1.2 產品質量要求

該產品要求整體X射線探傷，關鍵區域的拍片等級要不低于IV級，非關鍵區域要不低于V級。評級標準為美國NFA04-160。由于該產品為車輛轉向架的關鍵零部件，用戶要求整體X射線照相檢查，共布片近700余張。隨經過生產工藝改進，但在現在的正常生產過程中仍需拍片140張左右。

1.3 鑄件材料要求

構架鑄件材料的化學成分和力學性能應符合美國標準AAR M-201中B級鋼的要求，具體見表1和表2。

2 ?構架鑄件焊修過程常見問題

構架經常性存在的超標鑄造缺陷有裂紋、夾砂（渣）、疏松等鑄造缺陷。圖2中為構架局部開口裂紋。經常需要大面積缺陷清挖、焊補，工作量很大。

3 ?應對措施

3.1 制定焊修工藝、提高焊補效率

根據產品的結構、材料性能要求以及鑄件上的缺陷性質，結合生產實際情況，制定相應焊修工藝方案。并準確地排布缺陷位置、仔細地清除缺陷，對焊補過程一絲不茍。

3.2 焊修方法及焊材選擇

焊接方法采用常見的CO2+富氬混合氣體保護焊接法。依據母材的組織成分及力學性能要求，我們選擇牌號為ER50-6的焊絲，焊絲粗細為1.2mm。焊絲的微量元素見表3，力學性能見表4。

3.3 確定焊接工藝參數

為確保鑄造構架缺陷的焊修質量，并能使焊修部位X射線探傷檢查合格，焊接工藝參數的確定顯得十分重要。具體焊接參數見表5。

4 ?簡要焊補操作過程

4.1 對片工作

首先，根據X射線拍片的缺陷布片圖在鑄件上逐一比對、畫出。這項工作是要對該產品的結構和它的鑄造工藝要有一定的了解，所以該產品在焊前對片工作顯得很關鍵，要具有豐富的實作經驗。

4.2 焊前缺陷的處理

對已經標注出的鑄造缺陷位置，無論是裂紋還是夾砂、疏松，均采用氧乙炔氣割的方法將缺陷全部清除，并開出相應的U型焊接坡口，坡口角度要大于60度以上，坡口形式如圖3。

對加工好的坡口及兩邊20毫米范圍內進行打磨處理，清理表面的油污銹蝕和雜質。凹凸不平處打磨到圓滑過渡。

檢查坡口及缺陷是否清除。應用磁粉探傷來確認坡口內缺陷是否已徹底清除。

4.3 焊前預熱

為防止焊接時焊接區溫度聚升，使局部應力增加而產生裂紋等缺陷，焊前需對周圍區域進行預熱，創造一個應力的“緩沖區”。一般預熱溫度在100℃左右。預熱操作還可以減少焊接區的吸附水分，防止產生焊接氣孔。

4.4 施焊

平焊應使用，同時可根據該產品的工作條件，它不允許焊接電弧的非鑄件表面。見圖4。

焊到兩邊緣時，焊絲頭要稍作停留回拉，以便焊透，確保融合、熔池飽滿，減少焊接缺陷（圖5）。多層焊補時應注意焊縫層間溫度應控制在300℃以內，以便釋放焊接熱應力。盡量不連續施焊，以防溫度過高，產生焊接熱裂紋。焊完每層后用鐵錘敲打焊縫及周圍熱影響區，以減少焊接應力（避免在200°-300°錘敲）。蓋面焊時，焊縫兩邊口處需焊透，融合好，以防咬邊。對焊接表面進行外觀檢查，焊縫一般高于基面1～2mm，焊縫相交處應平緩過渡。

構架的焊接變形容易導致產品關鍵功能尺寸超出設計要求、后期的機加工余量不足等問題。在前期的試制階段，由于焊接變形較大，為保證產品關鍵尺寸，進行大量的矯直工作。故而，在我們補焊時除了要控制好層間溫度外，還要控制好熱應力區域的分布，避免熱應力區域過于集中，導致構架翹曲變形。

4.5 焊補質量檢查

焊補區域一般冷卻至300℃以下時就可以重新進行X射線拍片檢查了。對于拍片發現的缺陷需要重新進行挖片-焊補操作。

5 ?結語

鑄造構架通過制定合理的焊接工藝，使每一次焊修率合格率穩步上升，焊修返片率從原來的60%下降到15%以內，大大降低了生產成本，還節約能源，提高了功效，降低了運輸成本。在不斷地對該型鑄造構架的焊修過程中，提高了我們的焊接技術水平，為公司降低了生產成本，對做好其它產品的焊修工作也有很好的借鑒意義。

參考文獻：

[1]錢俊輝，李小彪，譚丁.G型連桿齒形裂紋焊修工藝開發[J].內燃機與配件，2019（03）：150-151.

[2]武永壽，梁景恒，韓曉輝，葉結和，鄭自芹，于壯壯.高強度耐候鋼Q355對接接頭多次焊修力學行為研究[J].兵器材料科學與工程，2020，43（01）：87-91.

[3]王金花.焊修技術在農機維修中的應用[J].農機使用與維修，2019（09）：104.

作者簡介：劉軍（1979-），男，江蘇常州人，技校，技師，主要從事焊接工作。