链轮工艺研究

链轮焊接工艺研究及应用

摘要：本文通过对35CrMo链轮体焊接性分析及焊接工艺措施分析，制定合理的链轮焊接工艺。

关键词：35CrMo链轮焊接性焊接工艺

0序言

我公司生产的主导产品是煤矿井下工作面综采刮板输送机,其链轮在整套设备中承担着重要的角色，在其转动过程中带动链条、刮板,链轮承受着较大的扭矩。焊接技术是链轮生产制造的关键技术,焊接质量要求高,所以必须有合适的焊接工艺才能确保其使用性能。

1.产品结构

链轮由链轮体和滚筒组成，典型结构如图1所示, 链轮体与滚筒靠中间的环形焊缝联接,两者钢性都较大,焊接过程中限制了焊缝的自由收缩,产生了极大的拘束应力,所以链轮焊接过程中极易出现热裂纹或焊后冷裂纹。

图1

2.焊接性分析

焊接性就是金属在一定的工艺条件下形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。影响焊接性的因素有材料因素、结构因素、工艺因素。

2.1 材料因素

链轮体和滚筒材质均为35CrMo，化学成分见表1，焊前调质，调质硬度HB250-280。其碳当量CE（HW）=C+ Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15（%）=0.8，淬硬倾向高，冷裂倾向严重，且Ms点低,,过热区很容易得到大量的脆硬组织——高碳马氏体,从而导致严重脆化,所以材料焊接性差，所以必须选择合适的焊接工艺，防止冷、热裂纹，得到优质的焊接接头。

表1 35CrMo钢的化学成分（质量分数）（％）

C Si Mn Mo Cr

0.32- 0.40 0.20- 0.40 0.40- 0.70 0.15- 0.25 0.8-1.10

2.2结构因素

从链轮结构上看,链轮体与滚筒靠中间的环形焊缝联接,两者钢性都较大,焊接过程中限制了焊缝的自由收缩,产生了极大的拘束应力,所以链轮焊接过程中极易出现热裂纹或焊后冷裂现象。

2.3工艺因素

焊接方法和焊接工艺措施都将会影响焊接性，链轮焊接我们采取富氩气体保护焊，同时采取焊前预热与焊后热处理的工艺手段，来提高焊接质量。

3.焊接工艺

3.1焊前准备

链轮焊接坡口属V形，坡口采用机械加工，焊前必须清理坡口两侧的油、锈、水等杂质，,避免焊接缺陷发生,以免降低焊接质量。

3.2焊前预热

35CrMo钢焊接性差,所以焊前预热非常重要,焊前合理预热可以减少焊件与焊接熔池间的温差,有利于焊接接头扩散氢的逸出,以减少组织的淬硬倾向,预热温度的确定主要与焊缝金属中扩散氢含量,坡口型式,化学成分,焊件的拘束度大小有关,由碳当量法得预热温度T0=232℃,由裂纹敏感指数法得到的预热温度T0=242℃,根据多次工艺评定与实践检验,最后确定预热温度240－280℃。

3.3定位焊

现采用焊丝GHS－70，φ1.2焊丝，沿环焊缝对称焊6-8处，每处长50mm，用夹具装卡紧固，以防崩开，进行整体预热。

3.4焊接过程

零件出炉后需在10分钟内进行焊接，保证焊枪

对正焊缝中心，进行多层多道焊，如图2所示，焊

接四层十道。控制层间温度不低于预热温度。

图2

3.5焊接参数

根据实践检验,焊接调质链轮应该采用小的线能量,可以减少高温停留时间,防止焊接过程中热裂纹及焊后冷裂纹的产生, 焊接参数要稳定，参数见表2。

表2 焊接参数

层序电压

/V

电流

/A

干伸长

/mm

焊接速度

cm.min-1

气体流量

ml.min-1

打底层20-22 240-260 14-18 27-30 17-20

填充层24-26 260-280 14-18 27-30 17-20

盖面层28-32 300-320 14-18 27-30 17-20

3.6焊后热处理

焊后的链轮立即放入井式炉进行去应力退火处理，退火温度350-400℃，保温4-5小时，

出炉后空冷。

4.焊接工装

焊接结构的特点决定了焊缝拘束应力大，为了防止焊缝崩开，焊接夹具是必不可少的，在链轮组装、预热、焊接过程中对链轮加以固定，退火消应力后去掉夹具。

5.机械性能测试

经试验,焊缝综合机械性能均符合链轮使用要求，焊接接头综合力学性能见表3。

表3 焊接接头力学性能

6结论

上述工艺方案焊接过程稳定，飞溅小，成型美观，焊接接头具有足够的强度和良好的冲击韧性。我公司用上述工艺方案焊接的35CrMo链轮，过煤量达到整套设备要求，得到用户好评。

参考文献：

[1]周振丰.金属熔焊原理及工艺(下册)[M].北京：北京工业出版社，1987

[2]杨亮平.合金结构钢35CrMo的焊接 [J].金属加工，2009,(4):58-59