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摘要：HT15—33小齿轮座底板断裂，采用手工电弧冷工艺，利用Z—308焊条敷焊过渡层，用J—507焊条填充焊。顺利完成了这一厚壁铸件的修复。
关键词：手工电弧焊 HT15—33 修复
某厂GM—23型管磨机小齿轮座，材质为HT15—33，在使用过程中其底板四个地脚螺丝孔处二个断裂，一个发生裂纹。由于重新订货至少需时三个月，且生产形势较为紧张，要求管磨机早日投用，因此决定对该小齿轮座进行焊接修复。
1缺陷情况及失效分析
1．1 小齿轮座断裂情况
小齿轮座底板四个地脚有二个断裂（在小齿轮座同侧）及一处裂纹。
（1）底板断裂二处，断块尺寸270×250×70mm,断口尺寸270×100～130mm。
（2）底板断裂一处，已裂透。
1．2 失效分析
小齿轮座在使用中本身受到的拘束度较大。在管磨机运行过程中承受交变载荷作用。工件本身存在制造缺陷，在加强筋边缘与底板连接，此处存在应力集中。运行中，由于大拘束度及交变载荷作用，应力集中处了生破坏，形成裂纹，逐步扩展至筋板处，发生断裂。
2修复方案选择
鉴于技术手段现状，选用手工电弧焊方法进行修复。
2.1 铁的可焊性分析
由于铸铁的固有性质及冶金特性，给电弧焊带来了极大的困难，具体如下：
（1）熔化后铸铁冷却速度快，在热影响区易出现白口组织，焊接时开裂倾向较大。
（2）铸铁组成成分中，碳的的含量高，在焊接过程中碳易被气化，容易产生气孔。
（3） 铸铁强度高，塑性差，焊接时残余应力大，易产生焊接热裂纹。
（4） 铸铁中C、S、P等元素含量高，并在焊接过程中熔化到焊缝中，会增加金属硬度，降低塑性和韧性，易产生裂纹，并降低可加工性。
（5）铸铁在冶炼过程中，易出现石墨粗大化，石墨与基体产生间隙，使铸件在使用过程中油、水渗入形成氧化物，严重阻碍焊接时的熔合，同时，增加产生焊接裂纹和气孔的可能性。
（6）铸铁在焊接熔化时，液态金属流动性很差，严重妨碍焊接时的熔合，熔池中熔渣和有害气体难以逸出，会在焊缝中产生严重缺陷。
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针对以上不利因素，必须要从焊接工艺、操作方法、焊接程序、焊接材料几方面加以解决。
2．2 焊接方法的选择
铸铁手工焊可采用热焊和冷焊二种方法：
手工电弧热焊是将工件整体加热到600～650°C以上开始施焊，焊接过程中工作温度不能低于400°C，焊后马上加热到650°C，进行消除应力退火。小齿轮座的重量为1。74T，且我厂没有合适的加热装备，故采用手工电弧冷焊法修复。冷焊法是指用不预热、严格控制层间温度、小线能量的焊接方法进行焊接。
2．3 焊接材料的选择
HT15—33的可焊性较差且底座的下表面为加工表面，为保证焊接质量及下表面的可加工性宜采用纯镍基焊条Z308进行焊接。但Z308焊条价格昂贵，为节约费用，可采用以Z308焊条焊隔离层、J507焊条与Z308焊条相互填充、Z308焊条盖面的方法进行修复，这样即可降低成本又可保证焊接质量及下表面的可加工性能。
2.4 坡口形式的选择
(1) 裂纹处坡口为双U型坡口。
(2) 断裂处由于断口形式限制，若用单面U型坡口，筋板处无法清根，故采用双U型坡口，如图3示，先从筋板侧施焊，焊完后背面清根，再焊另一侧，这样可以保证焊接质量及可操作性。
(3) 筋板与底板连接焊缝坡口采用非完全对称U型坡口双面。
2．5 焊接次序
（1）裂纹处按非加工面再加工面的的次序施焊，
（2）断块处先焊筋板侧，保证焊透，再从另一侧清根、施焊。最后焊筋板。
3 焊接工艺
焊接前要对所有焊接部位进行彻底清理，清除所有结疤、油污等缺陷因素，然后再开始焊接准备。
3．1 裂纹处焊接准备
表面清理干净后，用角向抛光机修磨裂纹处至磨出所要求的双U型坡口。修磨时要求消除所有裂纹倾向，坡口边缘平滑过渡，钝边、间隙以单边能焊透为准。
3．2 断块处焊接准备
两断块断裂口处形状基本规则，表面清理后用角向抛光机将断口按坡口所要求形状、尺寸修磨成双U型坡口，钝边、间隙以单边能焊透、另一侧易清根为准，然后按尺寸在划线平台上将断块与小齿轮座本体组对、点固。
3．3 焊接
小齿轮座焊接熔敷量较大，为减小焊接应力及焊接变形，保证焊接质量，采用二班工作制，固定高水平焊工施焊。焊接时环境温度保证在20℃以上，夜班如果温度过低则停止焊接。为防止穿堂风，在施焊时搭设围蓬以防风保温。
焊接时先焊裂纹，然后再焊断裂块。焊裂纹时先焊二螺丝孔中间的裂纹，焊完后再焊外侧裂纹。
(1) 焊接前，Z308焊条要150℃烘干1小时，J507要250℃烘干2 小时，烘干后放入保温桶中保温，随用随取。
(2) 每次焊接时都将焊道放置有水平位置，以利于操作。
(3) 焊接时采用短道、快速、不摆条、断续、分散焊法，每段长度不超过30mm，收弧时要填满弧坑。
(4) 焊完一道马上用钝头小锤锤击整个焊道以释放焊接应力，锤击速度要快，力量由重渐轻。
(5) 严格控制层间温度，每焊完一道必须冷却到50℃以下方可继续施焊。
(6) 打底时采用小熔合比进行焊接，填充焊和盖面焊时可适当放大熔合比。
(7) 清除熔渣后，用五倍放大镜观察，无裂纹，再继续下一步焊接。
4 用上述工艺成功地对该工件进行了修复。
论文作者:毋贞福
论文发表刊物:《科技新时代》2018年7期
论文发表时间:2018/9/21
标签：裂纹论文; 焊条论文; 铸铁论文; 电弧论文; 底板论文; 应力论文; 小齿轮论文; 《科技新时代》2018年7期论文;