浅谈电弧冷焊对轴承座的修复

浅谈电弧冷焊对轴承座的修复

——汪秀兰

介绍了轴承座的断裂情况，并对其材料的技术性能，铸电弧冷焊对轴承座的铁的可焊性分析的基础上，确定了手工电弧冷焊修复的施焊方案，并提出了具体的焊接工艺，顺利地完成了该工件的修复工作。

灰铸铁；断裂；手工电弧冷焊。

前言：在我们的电焊作业中，经常会接触到铸铁的焊接。铸铁因具得到广泛的应用。在工厂常用的设备中，有80%的机床身是铸铁铸有优良的铸造性能、切削加工性、减磨性及减震性，而在工业生产中造的，经过长时间的使用后，这些设备经常会出现一些问题，常见的是机床床身的一些受力部位出现裂纹，这是由于铸铁本身脆性较大，塑性变形几乎为零的原因。处理这些问题最高的方法是采用焊接修补。灰口铸铁是应用比较广泛的一种铸铁，它在化学修参法化学成分上的特点是含碳量高含量杂质量高，因此增大了焊接接头对冷却速度的敏感性。在快速冷却条件下，结晶时间很短，石墨过程不充分，甚至焊接的碳以化合状态存在，在焊缝区和热影响区形成白口组织及淬硬组织。此外，灰口铸铁的组织中因为有片状石墨存在，因而它的力学性能的特点是强度低、塑性极低，加上焊接过程冷却速度快，焊件受热不均匀而形成较大的焊接力，使灰口铸铁焊接时对冷裂纹和热裂纹至焊接的碳以化合状态存在，在焊缝区和热影响区形成由白口组织及淬

纹的敏感性很大。

该轴承座是卷板机的重要传动装置，在工作中受力较大，载荷通过轴承座传递给压辊，材料为HT150，因工作情况恶劣，在卷板作业时一侧地脚螺栓处发生断裂，由于没有配件且时间紧，我与班组的同事们就地取材及时进行了修复，具体的措施介绍如下。

1、轴承座的断裂情况及失效分析

1.1、轴承座的断裂情况

轴承座底板地脚螺栓处一侧发生断裂，位置见图1、2，断块尺寸：长500mm、宽250mm、厚50mm。

1.2、失效分析

轴承座在使用中本身受的拘束较大，在运行过程中承受交变载荷作用，工件制造过程中存在缺陷，在筯与底板连接处存在应力集中等。在较大的交变载荷作用下缺陷在应力集中处形成裂纹，逐渐扩展至筋板处，发生了断裂现象。

2.1材料的性能分析

（1）HT150的化学成分见表1（质量分数）

表ⅠHT150的化学成分C Si Mn PS

3.0～3.4 1.8～2.1 0.5～0.8＜0.2≤0.12

（2）HT150的性能参数见表2

表2HT150的性能参数抗拉强度ob（MPa）硬度（HBS）≥120 160～180

2.2灰铸铁的可焊性分析

由于铸铁的固有性质及冶金特性，其焊接性差，给电弧冷焊带来了极大的困难，具体如下：

（1）由于采用工电弧冷焊，焊缝冷却速度快，特别是焊缝溶合区，易出现白口组织，白口铸铁硬而脆，很难进行机械加工。

（2）极易产生冷裂纹

冷裂纹：在电弧冷焊过程中，裂纹产生时常伴随着清脆的金属开裂声响，这是由于焊接收缩应力较大所引起的。因此，铸铁的冷裂纹形成的钢的冷裂纹形成大不相同，当焊接头的拘束力较大时，即使不出现渗碳体及马氏体淬硬组织，裂纹也会产生。灰铸铁焊接冷的产生，主要与铸铁的性能和组织有关。其力学性能转启，尤其是塑性缀性差，特别是它的内部有石墨片存在，这不仅削弱了焊缝的有效工作截面，且相当于在焊缝中存在着许多微观小裂纹，形成焊缝裂源。在焊接过程中，由于接头局部不均匀加热，使焊缝在冷却过程中因收缩石墨的两端噖严重的就力集中状态。当应力值超过铸造强度极限时，就可能会发展成为宏观裂纹，并扩大到整个截面。

热裂纹：当使用镍基焊条、氧化铁型焊条或其他一些非铸造型铸铁焊条时，有可能在焊缝中产生热裂纹，主要是由于过多的母材溶入焊缝金属，以致造成非铁组织的焊缝中C、S、P等成分增高；或者于镍基焊条焊接时，Ni与S、P元素容易开成低熔点共晶，因此对热裂纹也比较敏感。

（3）含碳量高，在焊接过程中碳易被气化，容易产生CO气孔。

（4）铸铁件在使用过程中表面的油脂，增加了产生裂纹、气忆的可能性。

针对以上不利因素，必须从焊接工艺、操作方法、焊接程序、焊接材料等几方面加以解决。

2.3、焊接方法，由于是突发事件现场没有合适的装备及预热设备，所以决定采用手工电弧冷焊法焊补此轴承座裂纹，冷焊法就是焊前不预热，焊接过程中不辅助加热，因此可以大大提高补焊生产率，降低焊补成本，改善劳动条件，但是，冷焊法在焊接后，焊缝及热影响区的冷却速度都快，极易形成白口组织。此外，因焊件受热不均，常形成较大的内很应力，引起裂纹，所以在焊接中要严格执行冷焊工艺要点。

2.4焊接材料的选择，T150的可焊性较差，且底座的下表面为加工面，为保证焊接质量及下表面的可加工性，决定采用EZNiFe（2408）焊条，因此焊条镍基和铁基各占一半，药皮在2308药皮的基础上加入了强还原性石墨，焊缝溶解碳而不形成淬硬组织，焊缝强度高，塑性也焊后可以进行加工较好，焊后较好的抗裂性能，能够满足此工件的各项需要。

3、焊接

3.1焊前准备

（1）焊机：ZXT-400型逆变焊机。

（2）焊条：EZNiFe-1直径3.2mm，焊前150℃下烘干1～2h焊后放入保湿桶。

（3）开坡口

用角向抛光机修磨裂纹处磨出要求的双u型坡口，修磨时要清除所有裂纹倾向，坡口边缘要平滑过度钝边间隙以单面能焊透为准。

（4）用气焊烘烤待焊表面，温度控制在200℃以内，以消除浸入的油、水等物质，烘烤后用酒精擦洗，待焊表面直至露出金属光泽，防止产生裂纹及气孔。

（5）断块在画线平台上按尺寸与座体相对点焊。

（6）焊接顺序

先焊筋板侧底板、在保证焊透的基础上再清根施焊另一侧，最后焊筋板。

3.2焊接

（1）为便于操作，焊接时焊件水平放置。

（2）焊接电流；焊接打底焊和中间层时，应尽量选择小电流，因为焊接电流越大，与母材料接触的第一、二层异质焊缝溶入母材料越多，对镍基焊条来说，其中Si及S、P杂质提高，会明显增大热裂纹的敏感性。盖面焊则可以加大电流进行焊接，因为盖面焊焊缝与母材的熔合比减小，再就是有利于焊后处理。

（3）操作时要采用小电流断续焊，分散焊，在尽量窄的坡口中采用多层多道焊，比减少焊补区的热输入，减小与轴承整体之间的温度