连铸机扇形段堆焊辊的制造工艺分析

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浅谈Ｅ ３船板堆焊Ｉｃｎ １２ Ｈ６ ｎ ｏ ｅ６５
张家港 长力机 械有限公 司 （ 江苏 ２ ５ ２ ） 茅裕芳 １ ６ １
２ １年 我 公 司承 接 Ａ Ｌ 司一 批 船 用拉 伸 主 液 ００ Ｐ 公
压 缸 ，其 缸 体 如 图 １ 示 ，材 质为 Ｅ ６ 所 Ｈ３ 锻件 。 因该 液 压 缸 用 于海 上 油 轮 ，且 该液 压 缸 的Ｓ ０ ｍｍ。 Ｒ３ ０ 球
方 向与 焊 接 方 向一 致 ，熔 深 较 浅 ，稀 释 率较 小 ；反 之 ，上 坡 焊熔 池 受 重 力作 用 流 动方 向与 焊接 方 向相 反 ，熔 深 较深 ，稀释 率 较大 。
（）焊条摆动 ６ 堆 焊 时 ，单 道 较 窄 的 线 状 焊
道 稀释 率 最 大 ，焊 条 进行 适 当的摆 动 有 利于 减 小 稀
定。
（ ） 电源 极 性 １
使 用 直 流 弧 焊 机 时 ，采 用 直
流 反 接 极 性 （ 条 接 正 极 ） ，焊 接 时 电 子 从 负极 焊 （ 件 ）发 射 到 正极 （ 条 ），这 样 工件 上 所 得到 工 焊 的热 量 小 于焊 条 上所 得 到 的 热量 ，焊缝 熔 深 较 浅 ，
力处 理 ，石棉 层包 裹保 温 至 自然 冷 却 ，辊 面 硬 度在
５２～ ５ ＨＲＣ 。 ６
≤５ ０ 根据要求硬度
（ 图３ 见 ）
解 决 了 表 层 耐 磨 问 题 ，随 之 而 来 的 是 加 工 问 题 ， 因辊 面 硬 度 过 高 （ ２ ６ ５ ～５ ＨＲＣ） ，材 料 又是 不 锈钢 ，为在 切 削过 程 中塑 性变 形 大 ，使切 削 力 增
偶测 温 ，测 量 位 置 至少 包 括装 炉 顶 、 底 、中 心 及外 部位 置 。装 炉时 应 保证 辊 子 之 间空 气 循环 良好 ，从 而确 保 最 终加 工 时具 有 均 匀 的硬 度 ，焊缝 金 属表 面 硬度 要 求４ ～５Ｈ Ｃ ６ ０ Ｒ 。热 处 理 参数 如表 ３ 示 。 所
如表 ２ 所示 。
表２ 焊接参数
焊接 电流 极 方法 种类 性 焊丝 牌 号 焊剂 焊接 电弧
／ Ａ
剧 磨 损 阶 段 ，辊 面 的 焊 带 间 隙 处 局 部 开 始 出现 脱 落 ，形 成 宽 １ １ ｍｍ ，深 约ｌ ～ ． ５ ｍｍ的 环槽 ，辊 面 出
现 点 蚀 与 裂 纹 。过 钢 量 达 到 ８ 万 ｔ ，环 槽 深 度 可 ０ 后
损 阶 段 ，过 钢 量 超 过 ４ 万 ｔ （０ Ｏ ｔ，进 入 急 ０ 后 ４ ～８ 万 ）
磁 粉 Ｍ Ｔ 渗 透 Ｐ 检 测 ，要 求 辊 面 不 得 有 裂 或 Ｔ
纹 、气 孔等 缺 陷 ，否则 堆焊 后 会 将缺 陷扩 大 。合 格 后 １０ ５ ￣ 热 工件 ，转入 堆 焊 工序 。焊接 参 数 ８ ～２ ０ Ｃ预
之 ，稀 释率 则 增 大 。
１ 焊接性分析 ．
在Ｅ ６ Ｈ３锻件上堆焊Ｉｃ ｎ １２耐腐蚀、耐磨层 ｎ ｏ ｅ６ ５
属 我 公 司首 次 碰 到 ，无 任 何 经 验 可 以 借 鉴 。Ｅ ３ Ｈ６ 属 于船 用 高 强 度钢 板 ，具 有 优 良的低 温 冲击 韧 性 ，
（ ）焊道间距 ４
Ｓ Ｗ 流 Ｓ 一５８ ３２ Ａ 直 反 Ｗ ２Ｍ ＿ ＨＪ６ ０ ２０３０～４ ０２ ～３ ０ ～４ ０ ０ ８ ２２ ０ ５
兰 ０８ 咖 Ｏ ６
越 ０ ． ２
Ｏ
过钢量／ ｔ 万
图 ４
辊 子堆 焊 完 后 肉眼检 查 其 表面 缺 陷 ，如发 现 较 深 或 较 大 凹坑 ，则 应将 该 处打 磨 圆滑 直 至 露 出金 属 光泽 ，采用 焊 条 电弧 焊 或氩 弧焊 进 行 修补 。
完 的辊 子 来 看 ，辊 子 外 圆尺 寸 有锥 度 ，外 圆和 内孔
的 同轴 度也 未 达 到 图样 要 求 。
崩碎 ，且 需反 复 磨 刀 ，不 能 很好 地 满 足加 工 要 求 。
通 过 反 复试 验 ，最后 粗 车选 用ＹＧ 刀片 ，精 车 选用 ８
对 于 以 上 问题 ，我 们 选 用 多 种 推 荐 用 不 锈 钢加 工新牌号 硬 质合金 刀片如８ ３ ５ 、７ ７ １ 、７ ８ ６ 、
ｓ 造 嚣
焊 挽救 时 ，应 将缺 陷彻 底清 除 ，打 磨 至 露 出金 属 光 泽 ，并 经 探 伤 检 验 合 格 后 用 相 应 焊 条 补 焊 ，并 打 磨 光 顺 。调 质 一 般 按 图样 要 求 进 行 ，硬 度 为 ２ ２ ４～
２７ ８ ＨＢＷ 。调 质后 按 图２ 两 端 堆 焊 防 溢 槽 ，长 度 车 线 性缺 陷 。 当单 独 气孔 、夹 渣 等 缺 陷＞ ｍｍ ×３ ｍ ｌ ａ ｒ
Ⅱ级 以 上 合格 。
＞６ ｍｍ及 两端 Ａ － ６３ 中心 孔 。
３ 现场反 馈问题及解决方法 ．
辊 子 交 付 钢厂 使 用 后 ，情 况 不 尽 如 人意 ，钢 厂
反馈大部分辊子使用寿命６ 万ｔ ０ ，部 分 辊 子 使 用 寿
图 ２
命 可达 到８ 万ｔ Ｏ 。在 过 钢 量 ２ ～４ 万 ｔ 处 于 稳 定磨 Ｏ ０ 时
焊 后进 行 炉 内 整体 去 应 力 退火 ，炉 内采 用热 电
对 此 现 象 ，我 们 进 行 了综 合 分 析 ，认 为 工 艺 路 线 无 基 本 问题 ，问 题 出在 堆 焊 层 材 料 和 表 面 硬 度 上 ，必 须选 择 一种 高 耐蚀 性 、高 耐磨 性 和 高耐 热 疲
劳 性 的堆 焊材 料 。
Ｙ ５ 、Ｙ ５ 、Ｙ １ 、 Ｙ ２ 等 ，发 现 大 多 数 Ｍ０ １ Ｍ０ ２ Ｍ ０ ＳＴ 车 刀加 工 高 硬 度不 锈 钢时 刀尖 磨 损严 重 ，前 刀面 产 生 月 牙洼 ，切 削 刃有 微 小 的剥 落 和缺 口 、发 红 ，易
７６ ２ 刀片 ，并微调加工工艺 ，落料 时留工艺夹头 ，
时 应 进 行 补 焊 ，局 部 修 磨 量 应 ≤０８ ．ｍｍ深 ￣ ３ １ ｍｍ ］ 宽 ，补 焊 只允 许 采 用 惰性 气 体保 护 焊 。 补焊 所 用焊 材应 保 证 最终 辊 面 金属 成分 及 硬 度在 规 定规 范 内 。 精 加 工 前确 认 粗加 工后 毛 坯 无 不 合格 缺 陷 。按 图 １ 车 各 档 尺 寸 、钳 工 、 清 铁 屑 、去 毛 刺 。精 加 精 工后 可 进行 磁 粉Ｍ Ｔ 或渗 透 Ｐ 复查 ，按Ｊ ／５ ０ ． Ｔ ＢＴ ０ ０１ ５
稀 释 率 也 较 小 ；反 之 ，直 流 正 接 焊 缝 稀 释 率 则 较
大。
面 与拉 伸 主 液 压缸 支 座之 间有 相对 支 撑 运动 。故 需 在Ｓ ０ ｍｍ 球 面 上 堆 焊５ Ｒ３０ ｍｍ厚的 Ｉｃ ｎ １２ 耐 腐 ｎ ｏ ｅ６ ５ 蚀 、耐 磨 层 ，以增 强其 耐 腐蚀 、耐磨 性 。
表３ 热处 理参数
加热速率／ ｈ ℃・ 保温温度
保温 时间／ ｈ
经 过 反复 试验 比较 ，最 终选 择 某 研 究 所研 制 的
硬 面 药 芯焊 丝 Ｓ ４ ７ ＤＹ ８ Ｎ，配ＨＪ６ 焊剂 。堆 焊 层 间 ２０ 温 度 １０ ５ ℃ ，焊 接 电流 ３０ ３Ａ，电 弧 电压 ８ ～２０ ８ ～５０ ３ ～４ Ｖ，焊 接 速 度２ ～２ ｍ／。堆 焊 后 进 行去 应 ６ ２ １ ５ ｈ
按 图１ 半精车 各档尺寸（ 留精 加工 留余量 ） ，钻
（ ）各 孔 ，机 加 工 后 进 行 磁 粉 或 渗 透 检 测 ，按 镗
Ｊ ／５ ０ ． 级以上合格 ，不得有裂纹和集 中的 Ｂ Ｔ ０ ０１ １ ５Ｉ
线膨胀系数大 ，尺寸精度较难控制。并且从 已加工
பைடு நூலகம்
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参 Ｉ工 ， ’… ｜ 。ｆ ． 『 ； 曷 ｝ 两 Ｉ 邪
（ ）焊 接 电 流 ２
焊 接 电流 增 大 ，则 电弧 电弧
增粗 增 强 ，熔 深 加 大 ，从 而 导致 熔 化 更 多 的母 材 ， 因此 稀 释率 增 大 ；反 之 ，稀 释 率 则减 小 。 （ ）焊 条直 径 ３ 焊 条 直 径 越 小 ，所 需 的焊 接
电 流越 小 ，则熔 化 的 母材 越 少 ，稀 释 率 也越 小 ；反
温度／ ℃ 图 ３
≥６
冷却速率／ ｈ ℃・ 。
出炉温 度／ ＇ Ｃ 炉外冷却
≤５ ０
２０ ５ 隔热材料 内冷至室温
加 。同时 ，不锈 钢 的加 工硬 化 严重 ，热 强 度高 ，在
高温、高压下，与其他金属的亲和性强 ，易产生粘
附 现象 ，并形 成 积 屑 瘤 ，既 加剧 了 刀具 磨 损 ，又 会 出现撕 扯 现 象 ，使 已加 工表 面 恶 化 ，表 面 质量 差 。
焊接 速度
达２ ｍ ～３ ｍ，且 辊面 点 蚀严 重 。 如 图４ 所示 。
曼 １ ． ０
０４ ．
直径 电流 电压 牌号
／ ｍ ａ ｒ
／ Ｖ ／ ｍｍ． ｎ ’ ｍｉ 。
Ｓ Ｗ 直流 Ｓ ５ ． Ｈ ２ ｏ２０ ３ ０ ８ ２２ ０ ｏ Ａ 正 Ｗ一 ： 踟 ２ Ｊ６ ８ ～ ５ ～３ ０ ～４ ０ ５ ２ Ｓ Ｗ Ａ 直流 Ｓ ５８ ３ Ｊ印 ｏ ４ ０ ８ ２２ ０ ５ 反 Ｗ一 ２Ｍ ． Ｈ ２ ３ ～ ０ ～３ ｏ ～４ ０ ２ ｏ ２
外 圆 、内 孔一 刀 落 。
通 过 以上 方 法 ，很好 地 解 决 了高硬 度 堆 焊 辊 的 堆 焊 、加 工 问题 。交 付钢 厂 使用 后 ，明 显提 高 了过
钢量。 Ｗ Ｍ
（０ ｌ１１ ２ １ １０ ）
争 … 磊
５ ５
焊道 间距减少 ，则焊 道间搭
接 量 增 大 ，焊 接 时 熔 化 的 母 材 就 减 少 ，稀 释 率 减
小 ；反 之 ，稀 释 率 则增 大 。
（ ）焊接位置 ５
下坡焊熔池受重 力作用流动
较高的强度、良好的耐腐蚀性能及较好的焊接性。
堆 焊 时 若 堆 焊 焊 材 不 变 ，其 堆 焊 层 的 化 学 成 分 及 性 能主 要 取 决于 堆 焊 层材 料 的 稀释 率 。而焊 条 电弧 焊 堆焊 稀 释 率 主要 由焊接 电源 极性 、焊 接 电流 、焊 条直 径 、焊 道 间距 、焊 接 位 置 及焊 条 摆 动等 因素 决