液压缸活塞杆焊接工艺的改进
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ ３） 生产条件 本批产品在冬季加工， 环境温 度较低， 工件预热不到位， 造成 焊缝金相组织不良。
２ 焊接工艺试验方案
改进焊接结构与焊接接头 设计并模拟工件进行焊接试 验， 焊后对试件进行 Ｘ 射线探 伤、金相分析。 ２．１ 焊接结构与焊接接头设计
改进 （ １） 液压缸活塞杆焊接接 头改用插接式结构， 坡口为 Ｕ 形坡口， 如图 １ 所示。 为保证 焊缝充分焊透， 坡口根部只预
出灰温度（ ℃） ５０ ５０
２．４ 焊缝探伤及金相组织分析结果 焊后分别对两组试件焊缝进行 Ｘ 射线探伤， 均
未发现裂纹、未熔合等缺陷。通过金相组织分析， 第 １ 组金相组织中分布有少量马氏体， 第 ２ 组金相组 织为极少量铁素体 ＋ 屈氏体， 未发现淬硬的马氏体 组织。由此可以认定第 ２ 组预热温度好于第 １ 组。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
编者按：摆动碾压是一种新型的压力加工方法，它属于局部加压、连续成形技术， 具有省力、零件尺寸精 度 高 、 振动小、噪声低等优点。从 ２０ 世纪 ７０ 年代开始， 这种技术已在工业发达国家的锻造行业中广泛采用。可以预料， 这种具有强大生命力的锻造新技术必将得到越来越广泛的应用。
（ １） 根 据 等 强 匹 配 原 则 ， 选 用 ! ３．２ ｍｍ 的 Ｊ７０７ （ Ａ） 焊 条 （ σｂ≥６９０ ＭＰａ， δ５≥１５％ ） 。 焊 前 须 经 ３５０ ℃烘焙 １ ｈ， 随烘随用。
（ ２） 采用 ＺＸ７－３１５ 直流焊机， 反极性焊接。 （ ３） 焊前须清除工件上锈蚀、水分、油污等杂质。 （ ４） 焊接规范： 焊接电流 １１０～１２０ Ａ。焊接时
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
工程机械
第 ３８ 卷 ２００７ 年 ３ 月
·
材 料
工
液压缸活塞杆焊接工艺的改进
艺
河北宣化工程机械股份有限公司 屈晓斌 刘长勇
我公司推土机铲刀提升液压缸活塞杆在作业时 出现了焊缝断裂现象。根据断口形藐分析开裂原因， 我 们进行了焊接接头的改进设计， 制定了焊接工艺试验 方案， 并进行焊接工艺试验， 根据试验结果对焊接工艺 作了改进， 应用于生产后取得了很好的效果。
— ４８ —
留 ２ ｍｍ 钝边， 保证焊后消除工件焊缝径向间隙， 避 免产生未焊透等焊接缺陷。
（ ２） 焊缝有效厚度增大为 １４ ｍｍ， 增加焊缝承 载能力。
（ ３） 在叉头上设置 ! ５ 的通气孔， 避免焊接处 形成封闭腔， 从而避免焊接时受热引起焊根处焊接 残余应力集中而造成裂纹。 ２．２ 焊接工艺性分析
— ４９ —
关键词： 薄法兰盘毂 ４５ 钢 温锻 冷摆碾 近净成形
薄法兰盘毂类零件广泛应用于汽车、摩托车和 各种工程机械等机械装备的离合器上， 其材质大多 采用中高强度钢如 ４５ 钢或 ４０Ｃｒ 等， 其热处理状态
为调质处理， 市场需求量大。盘毂类零件是一种典型 的宽法兰薄片状轴类零件， 轴杆部分尺寸较小而法 兰盘部分直径大、厚度薄， 表面质量和尺寸精度要求
（ １） 母 材 材 料 ４５Ｍｎ 碳 当 量 Ｃｅｑ＝０．７３５％ ， ４２ＣｒＭｏ 碳 当 量 Ｃｅｑ＝０．８２５％， 焊 接 性 均 很 差 ， 在 常 温下焊接极易产生淬硬组织， 使焊缝组织塑性与韧 性下降， 抗裂性差。
（ ２） 焊接接头 Ｖ 形对接坡口尺寸较小， 焊缝 承载能力不足， 同时焊接施工时易造成焊道根部未 焊透等缺陷。
!!!!!!!!!!!!!!"
########################################$ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
########$
########$
４５ 钢制薄法兰盘毂类零件的近净成形加工技术
重庆工商大学 伍太宾 唐全波 ########################################$
Baidu Nhomakorabea
（ ６） 焊后立即将焊件放入热石灰粉中缓冷， ２４ 材 料
ｈ 后取出。
·
（ ７） 用红外测温仪对各项温度进行测量（ 温度控 工
制范围见表 １） 。
艺
表 １ 温度控制范围
环境温度（ ℃） ２６
预热温度（ ℃） ２００～２２０ ２５０～２７０
层间温度（ ℃） ＞ ２００ ＞ ２５０
入灰温度（ ℃） ３８０～４２０
摘 要： 为达到少无切削加工及大批量生产的目的， 采用温锻制坯和冷摆碾精密成形相结合的复合成形工 艺 来 生 产 中 高 强 度 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 精 密 锻 件 。对 变 形 工 步 的 合 理 设 计 、变 形 量 的 合 理 分 配 、中 高 强 度 钢 的 成 形 加 工特性等问题进行了分析研究， 考虑了冷摆碾成形工艺的特点和金属的冷加工硬化作用， 较好地解决了中高强 度 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 类 零 件 制 造 过 程 中 存 在 的 材 料 利 用 率 低 、工 艺 流 程 长 、生 产 效 率 低 、产 品 表 面 粗 糙 度 高 等 问 题， 为汽车、摩托车和工程机械装备等行业普遍采用的这类薄法兰盘毂类零件的生产提供 了 一 种 实 用 、高 效 、经 济 、可 靠 的 精 密 成 形 加 工 技 术 。
最早的摆碾成形技术是美国 Ｍｉｄｖａｌｅ 钢铁公司提出的， 主要用于钢锭开坯锻造。１９２８ 年英国 Ｂ＆Ｓ Ｍａｓｓｅｙ 公 司的创始人 Ｍａｓｓｅｙ 设计了轴向碾压机， 提出了转动锻造的概念， 并获得专利。其后， 德国、前苏联、波兰和瑞士等国 都对此项技术进行了研究， 并提出了各种不同的工艺方案， 研制了工作原理各异的摆碾机。
采取以上焊接工艺措施后， 焊接区域裂纹、未焊 透和夹渣等缺陷均未发现， 很好地解决了液压缸活 塞杆焊缝断裂现象， 已成功应用于焊接生产。
通信地址： 河北省宣化市东 升 路 ２９ 号 宣 化 工 程 机 械 股 份
公司（ ０７５１０５）
（ 收稿日期： ２００６－０９－１２）
!!!!!!!!!!!!!!"
由 于 母 材 （ ４５Ｍｎ、４２ＣｒＭｏ） 碳 当 量 均 大 于 ０．７％， 焊 接 时 焊 缝 易 产 生 淬 硬 组 织 ， 造 成 焊 缝 的 塑 性和韧性下降， 致使焊缝抗裂性不足。因此， 焊接工 艺的关键是提高焊缝金属的塑性和韧性储备， 从而 提高焊缝的抗裂性； 还应减少焊缝中的含氢量， 降低 焊缝金属的冷裂倾向。 ２．３ 焊接工艺制定
我国在摆碾理论和工艺研究方面已有所进展， 但由于资金的缺乏和缺少机械设备制造厂的参与， 因此只能 进 口 瑞 士 和 波 兰 的 摆 碾 机 。 本 期 刊 发 的“４５ 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 类 零 件 的 近 净 成 形 加 工 技 术 ”一 文 ， 介 绍 利 用 瑞 士 Ｓｃｈｍｉｄ 公 司 Ｔ－ ２００ 型 摆 碾 机 对 离 合 器 盘 毂 进 行 摆 碾 成 形 的 工 艺 方 法 和 模 具 结 构 ， 可 供 业 内 人 士 参 考 ， 以 期 拓 宽 工艺人员的视野， 推动我国摆碾成形技术的发展。
图 １ 接头及坡口改进示意图
第 ３８ 卷 ２００７ 年 ３ 月
工程机械
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
须用短弧， 窄道焊操作。 （ ５） 焊前预热， 分 ２ 组， 每组 ４ 件， 第 １ 组预热
２００～２２０ ℃， 层间温度≥２００ ℃； 第 ２ 组预热 ２５０～ ２７０ ℃， 层间温度同预热温度。
１ 液压缸活塞杆断口及焊缝开裂原因分析
液压缸活塞杆焊接是由活塞杆 （材料 ４５Ｍｎ）和 叉头（材料 ４２ＣｒＭｏ）组成的焊接件。焊缝接头为圆周 Ｖ 形坡口对接接头， 焊缝设计有效厚度为 ６ ｍｍ。裂 纹源于叉头一侧母材焊缝热影响区， 断口呈光亮脆 断特征， 在焊缝断裂处发现有局部未熔合缺陷。焊接 开裂原因分析如下：
２ 焊接工艺试验方案
改进焊接结构与焊接接头 设计并模拟工件进行焊接试 验， 焊后对试件进行 Ｘ 射线探 伤、金相分析。 ２．１ 焊接结构与焊接接头设计
改进 （ １） 液压缸活塞杆焊接接 头改用插接式结构， 坡口为 Ｕ 形坡口， 如图 １ 所示。 为保证 焊缝充分焊透， 坡口根部只预
出灰温度（ ℃） ５０ ５０
２．４ 焊缝探伤及金相组织分析结果 焊后分别对两组试件焊缝进行 Ｘ 射线探伤， 均
未发现裂纹、未熔合等缺陷。通过金相组织分析， 第 １ 组金相组织中分布有少量马氏体， 第 ２ 组金相组 织为极少量铁素体 ＋ 屈氏体， 未发现淬硬的马氏体 组织。由此可以认定第 ２ 组预热温度好于第 １ 组。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
编者按：摆动碾压是一种新型的压力加工方法，它属于局部加压、连续成形技术， 具有省力、零件尺寸精 度 高 、 振动小、噪声低等优点。从 ２０ 世纪 ７０ 年代开始， 这种技术已在工业发达国家的锻造行业中广泛采用。可以预料， 这种具有强大生命力的锻造新技术必将得到越来越广泛的应用。
（ １） 根 据 等 强 匹 配 原 则 ， 选 用 ! ３．２ ｍｍ 的 Ｊ７０７ （ Ａ） 焊 条 （ σｂ≥６９０ ＭＰａ， δ５≥１５％ ） 。 焊 前 须 经 ３５０ ℃烘焙 １ ｈ， 随烘随用。
（ ２） 采用 ＺＸ７－３１５ 直流焊机， 反极性焊接。 （ ３） 焊前须清除工件上锈蚀、水分、油污等杂质。 （ ４） 焊接规范： 焊接电流 １１０～１２０ Ａ。焊接时
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
工程机械
第 ３８ 卷 ２００７ 年 ３ 月
·
材 料
工
液压缸活塞杆焊接工艺的改进
艺
河北宣化工程机械股份有限公司 屈晓斌 刘长勇
我公司推土机铲刀提升液压缸活塞杆在作业时 出现了焊缝断裂现象。根据断口形藐分析开裂原因， 我 们进行了焊接接头的改进设计， 制定了焊接工艺试验 方案， 并进行焊接工艺试验， 根据试验结果对焊接工艺 作了改进， 应用于生产后取得了很好的效果。
— ４８ —
留 ２ ｍｍ 钝边， 保证焊后消除工件焊缝径向间隙， 避 免产生未焊透等焊接缺陷。
（ ２） 焊缝有效厚度增大为 １４ ｍｍ， 增加焊缝承 载能力。
（ ３） 在叉头上设置 ! ５ 的通气孔， 避免焊接处 形成封闭腔， 从而避免焊接时受热引起焊根处焊接 残余应力集中而造成裂纹。 ２．２ 焊接工艺性分析
— ４９ —
关键词： 薄法兰盘毂 ４５ 钢 温锻 冷摆碾 近净成形
薄法兰盘毂类零件广泛应用于汽车、摩托车和 各种工程机械等机械装备的离合器上， 其材质大多 采用中高强度钢如 ４５ 钢或 ４０Ｃｒ 等， 其热处理状态
为调质处理， 市场需求量大。盘毂类零件是一种典型 的宽法兰薄片状轴类零件， 轴杆部分尺寸较小而法 兰盘部分直径大、厚度薄， 表面质量和尺寸精度要求
（ １） 母 材 材 料 ４５Ｍｎ 碳 当 量 Ｃｅｑ＝０．７３５％ ， ４２ＣｒＭｏ 碳 当 量 Ｃｅｑ＝０．８２５％， 焊 接 性 均 很 差 ， 在 常 温下焊接极易产生淬硬组织， 使焊缝组织塑性与韧 性下降， 抗裂性差。
（ ２） 焊接接头 Ｖ 形对接坡口尺寸较小， 焊缝 承载能力不足， 同时焊接施工时易造成焊道根部未 焊透等缺陷。
!!!!!!!!!!!!!!"
########################################$ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
########$
########$
４５ 钢制薄法兰盘毂类零件的近净成形加工技术
重庆工商大学 伍太宾 唐全波 ########################################$
Baidu Nhomakorabea
（ ６） 焊后立即将焊件放入热石灰粉中缓冷， ２４ 材 料
ｈ 后取出。
·
（ ７） 用红外测温仪对各项温度进行测量（ 温度控 工
制范围见表 １） 。
艺
表 １ 温度控制范围
环境温度（ ℃） ２６
预热温度（ ℃） ２００～２２０ ２５０～２７０
层间温度（ ℃） ＞ ２００ ＞ ２５０
入灰温度（ ℃） ３８０～４２０
摘 要： 为达到少无切削加工及大批量生产的目的， 采用温锻制坯和冷摆碾精密成形相结合的复合成形工 艺 来 生 产 中 高 强 度 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 精 密 锻 件 。对 变 形 工 步 的 合 理 设 计 、变 形 量 的 合 理 分 配 、中 高 强 度 钢 的 成 形 加 工特性等问题进行了分析研究， 考虑了冷摆碾成形工艺的特点和金属的冷加工硬化作用， 较好地解决了中高强 度 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 类 零 件 制 造 过 程 中 存 在 的 材 料 利 用 率 低 、工 艺 流 程 长 、生 产 效 率 低 、产 品 表 面 粗 糙 度 高 等 问 题， 为汽车、摩托车和工程机械装备等行业普遍采用的这类薄法兰盘毂类零件的生产提供 了 一 种 实 用 、高 效 、经 济 、可 靠 的 精 密 成 形 加 工 技 术 。
最早的摆碾成形技术是美国 Ｍｉｄｖａｌｅ 钢铁公司提出的， 主要用于钢锭开坯锻造。１９２８ 年英国 Ｂ＆Ｓ Ｍａｓｓｅｙ 公 司的创始人 Ｍａｓｓｅｙ 设计了轴向碾压机， 提出了转动锻造的概念， 并获得专利。其后， 德国、前苏联、波兰和瑞士等国 都对此项技术进行了研究， 并提出了各种不同的工艺方案， 研制了工作原理各异的摆碾机。
采取以上焊接工艺措施后， 焊接区域裂纹、未焊 透和夹渣等缺陷均未发现， 很好地解决了液压缸活 塞杆焊缝断裂现象， 已成功应用于焊接生产。
通信地址： 河北省宣化市东 升 路 ２９ 号 宣 化 工 程 机 械 股 份
公司（ ０７５１０５）
（ 收稿日期： ２００６－０９－１２）
!!!!!!!!!!!!!!"
由 于 母 材 （ ４５Ｍｎ、４２ＣｒＭｏ） 碳 当 量 均 大 于 ０．７％， 焊 接 时 焊 缝 易 产 生 淬 硬 组 织 ， 造 成 焊 缝 的 塑 性和韧性下降， 致使焊缝抗裂性不足。因此， 焊接工 艺的关键是提高焊缝金属的塑性和韧性储备， 从而 提高焊缝的抗裂性； 还应减少焊缝中的含氢量， 降低 焊缝金属的冷裂倾向。 ２．３ 焊接工艺制定
我国在摆碾理论和工艺研究方面已有所进展， 但由于资金的缺乏和缺少机械设备制造厂的参与， 因此只能 进 口 瑞 士 和 波 兰 的 摆 碾 机 。 本 期 刊 发 的“４５ 钢 制 薄 法 兰 盘 毂 类 零 件 的 近 净 成 形 加 工 技 术 ”一 文 ， 介 绍 利 用 瑞 士 Ｓｃｈｍｉｄ 公 司 Ｔ－ ２００ 型 摆 碾 机 对 离 合 器 盘 毂 进 行 摆 碾 成 形 的 工 艺 方 法 和 模 具 结 构 ， 可 供 业 内 人 士 参 考 ， 以 期 拓 宽 工艺人员的视野， 推动我国摆碾成形技术的发展。
图 １ 接头及坡口改进示意图
第 ３８ 卷 ２００７ 年 ３ 月
工程机械
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
须用短弧， 窄道焊操作。 （ ５） 焊前预热， 分 ２ 组， 每组 ４ 件， 第 １ 组预热
２００～２２０ ℃， 层间温度≥２００ ℃； 第 ２ 组预热 ２５０～ ２７０ ℃， 层间温度同预热温度。
１ 液压缸活塞杆断口及焊缝开裂原因分析
液压缸活塞杆焊接是由活塞杆 （材料 ４５Ｍｎ）和 叉头（材料 ４２ＣｒＭｏ）组成的焊接件。焊缝接头为圆周 Ｖ 形坡口对接接头， 焊缝设计有效厚度为 ６ ｍｍ。裂 纹源于叉头一侧母材焊缝热影响区， 断口呈光亮脆 断特征， 在焊缝断裂处发现有局部未熔合缺陷。焊接 开裂原因分析如下：