本文通過(guò)在檢修現(xiàn)場(chǎng)對(duì)減速機(jī)軸與聯(lián)軸器 俗稱“接手”,出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)它們的材質(zhì)進(jìn)行分析后,采用攻絲與焊接選擇合適的焊接材料和制定合理的焊接工藝,成功地焊接了減速機(jī)軸(40CrNiMoA)與聯(lián)軸器(灰鑄鐵)之間的焊縫,了焊接質(zhì)量和接頭性能。
攀鋼礦業(yè)公司密地選礦廠的板式給礦機(jī)的減速機(jī)軸與減速機(jī)ML/LM系列梅花形聯(lián)軸器 俗稱“接手”因其間隙過(guò)大而出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象被迫停產(chǎn)的緊急情況下。既無(wú)備件又無(wú)現(xiàn)場(chǎng)精加工條件;同時(shí)不能預(yù)熱和保溫的情況下,利用原有報(bào)廢的“接手”采用在靠近減速機(jī)的一側(cè)按90°平分為四等份,在這四個(gè)方向鉆孔攻絲并用?16mm的螺栓緊固,達(dá)到鉗工術(shù)語(yǔ)中的“點(diǎn)”固定的要求后。在接手靠電機(jī)一側(cè),使用Ni357焊條焊接過(guò)渡層,再使用THJ857Ni焊條焊接填充層和蓋面層,加之合理的焊接工藝措施,完滿足設(shè)備的使用性能。
1 焊接性分析
?。?)減速機(jī)軸它的材質(zhì)是40CrNiMoA鋼(外文名40Cr steel)屬于Q345鋼的中碳調(diào)質(zhì)鋼,這種鋼屈服強(qiáng)度達(dá)到880MPa-110MPa以上,它的含碳量較高(C:0.25-05%),并加入了Mn、Si、Cr、Ni、MO、w、Ti等多種合金元素,以鋼的淬透性,回火脆性。再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,以獲得其佳的綜合力學(xué)性能淬透性高于45鋼的鋼。(40CrNiMoA的化學(xué)成分表1及力學(xué)性能表2)①(185頁(yè)∽187頁(yè)引用)。
經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及性而無(wú)很大沖擊的零件,如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進(jìn)氣閥等。此外,這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)零件,如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸以及電機(jī)軸等。
?。?)40CrNiMoA的焊接性。40CrNiMoA鋼是屬于低合金鋼,它具有焊接熱影響區(qū)的脆化和裂紋兩個(gè)主要的焊接問(wèn)題之外,還具有應(yīng)力腐蝕開裂敏感性②。
焊接難點(diǎn)1: 焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。
40CrNiMoA鋼屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼,由于含碳量高、合金元素多,鋼的淬硬傾向大,Ms點(diǎn)低,因而在淬火區(qū)產(chǎn)生大量的脆硬馬氏體,導(dǎo)致嚴(yán)重電機(jī)軸的脆化,焊接前為調(diào)質(zhì)狀態(tài),熱影響區(qū)被加熱到超過(guò)調(diào)質(zhì)處理的溫度回火溫度區(qū)域時(shí),將出現(xiàn)強(qiáng)度和硬度低于母材的軟化區(qū)。如果焊后不再進(jìn)行回火處理,該軟化區(qū)可能成為降低接頭強(qiáng)度的薄弱區(qū)。設(shè)備事故突發(fā)性和減速機(jī)不能拆解體的情況下,只有焊前不預(yù)熱和焊后不再進(jìn)行回火處理,成為控制電機(jī)軸的熱影響區(qū)脆化和軟化是此次焊接技術(shù)的難題之一。
焊接難點(diǎn)2: 裂紋。40CrNiMoA鋼的淬硬傾向大,近縫區(qū)出現(xiàn)粗大馬氏體組織,增大了焊縫的冷裂紋傾向。為了提高抗裂性,應(yīng)盡量降低焊縫的含氫量,并采用焊前預(yù)熱和焊后熱處理;40CrNiMoA中的合金元素含量高,焊縫凝固結(jié)晶時(shí),結(jié)晶溫度區(qū)間大,偏析傾向也很大,因而焊接時(shí)具有較大的熱裂紋敏感性。為了控制熱裂紋,采用含碳量不超過(guò)0.25%的焊接材料
?。?)聯(lián)軸器的材質(zhì)是灰鑄鐵,它是以中碳以片狀的石墨化形式存在,斷口為灰色,因此而得名。力學(xué)性能非常低,所以一般認(rèn)為灰鑄鐵的石墨相當(dāng)于金屬基體中的裂紋,因此削弱了基體的性能,(灰鑄鐵的化學(xué)成分表3)
?。ㄕ訥B/T 9439-1988)HT表示灰鑄鐵,隨后的數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度。
灰鑄鐵幾乎沒(méi)有塑性和韌性。以鐵素體為基體的灰鑄鐵,其強(qiáng)度低,以球光體為基體的灰鑄鐵,其強(qiáng)度高。在灰鑄鐵所有牌號(hào)中以HT200及HT150兩種應(yīng)用廣泛汽車的缸體和機(jī)床以及機(jī)械設(shè)備中的減速機(jī)缸體、“接手”等。
?。?)灰鑄鐵焊接性較差,特別是在手工電弧焊時(shí),如果焊條選擇不當(dāng)或者沒(méi)有采取一些的焊接工藝,在焊接過(guò)程中易產(chǎn)生一系列缺陷,這些缺陷中危害以焊接接頭易出現(xiàn)白口組織及脆硬組織和焊接接頭易出現(xiàn)裂紋尤為嚴(yán)重。在突發(fā)事故的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和不可能進(jìn)行減速機(jī)拆解的情況下,只能采取冷焊灰鑄鐵的焊接工藝,冷焊后焊接接頭難控制其焊接缺陷,①白口組織及脆硬組織 在補(bǔ)焊灰鑄鐵時(shí),往往在熔合線處生成一層白口組織,甚至整個(gè)斷面全部白口化,由于白口組織脆而硬,難以進(jìn)行機(jī)械加工。產(chǎn)生白口組織主要原因有兩個(gè)方面:一方面由于焊縫冷卻,特別是熔合線附近的焊縫金屬是冷卻速度快的地方;另一方面是焊條選擇不當(dāng),及焊縫中石墨化元素含量補(bǔ)充不足造成的。②裂紋 焊接灰鑄鐵時(shí)易產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋和熱裂紋,常見(jiàn)的是熱應(yīng)力裂紋產(chǎn)生裂紋的原因的是灰鑄鐵的塑性接近零,抗拉強(qiáng)度又低,焊接時(shí)焊縫強(qiáng)度往往高于母材,則母材牽制不住焊縫收縮,使結(jié)合處母材剝離。
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