修补回转窑大齿圈铸造缺陷

2014-01-24姚大勇

中国新技术新产品 2014年7期

关键词：对焊回转窑焊条

姚大勇贺杨

（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁沈阳 110023）

修补回转窑大齿圈铸造缺陷

姚大勇贺杨

（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁沈阳 110023）

本文就大型铸件在铸造完成后会有缺陷以及缺陷的现象进行了说明，并以回转窑大齿圈为例说明了可以在铸造完成后对铸件进行修补。

大齿圈；铸造；修补

回转窑大齿圈由于体积过大一般采用铸造的方式来铸造毛培件，一般用ZG42CrMo 或ZG35SiMn作为主要材料，但是，在铸造过程会有一定的缺陷，下面将以ZG42CrMo大齿圈为例介绍铸造后焊接修复的方法。

1 焊接前对铸造毛培件进行分析

1.1 对材料的理化性能分析。下面列举了一些材料的特性，中可以看出，这其中材料的含碳量很高，这就造成材料的硬度高，但是抗拉性能下降，在焊接修复时会产生以下影响：（1）由于焊接的影响，会造成焊接区域由于从高温降到到较低的温度从而产生的裂纹。根据钢的理化特性，高碳钢由于含碳量高将造成钢的硬度加大，但是抗拉能力随之降低，称之为冷裂纹。（2）在焊接后冷却的过程由于在焊接后的高温情况下产生的裂纹我们称它为热裂纹，这种裂纹产生的原因是由于在含碳量高的钢中，硫和磷等的元素在钢中会产生在晶界的富集，这种富集会造成焊缝无法达到焊接的目的，有很大的倾向会产生裂纹。（3）容易产生气孔，由于钢中含有一定的碳，在焊接的过程中，由于焊条融化产生的焊接融池和碳等化合后将会产生CO，这些一氧化碳无法燃烧或者是来不及排出后将会随着钢的冷却遗留在焊缝中，而随着钢中碳含量的增加，一氧化碳产生的几率也大大增加，从而更容易产生气孔。（4）容易产生夹砂，铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大，形成夹砂的倾向性也越大。

图1 U型坡口

1.2 焊条如何选择。（1）在焊接过渡层时需要选用A507奥氏体不锈钢焊条。（2）补焊焊条如何选择。在选择修复焊接的焊条时，焊条需要选择与大齿圈强度相等或者是强度比大齿圈稍弱但是韧性很好的焊条，像焊接大齿圈的缺席缺陷区则选用J507碱性低氢型焊条。

2 焊接工艺

2.1 预热。预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹。

2.2 焊条烘干。在焊接前应将焊条放入烘干箱中，对焊条进行烘干。J507焊条应在350℃的温度下烘干一个小时,A507焊条应在280℃的温度下烘干一个小时，等到烘干结束后应在100～150℃恒温箱中保温。

2.3 焊接修复件的清理与检测。在进行焊接前应该对焊件的缺陷处进行清理与检测，对焊件的修复部位的裂纹和残渣气孔等先进行切除，同时将焊接区域进行清理，清理应使用清洗剂，在清理完成后等待风干，待到风干完成后用超声波对焊件的表面进行检测看是否还有裂纹和其他缺陷等。

2.4 对铸造缺陷的焊接。当铸件表面具有裂纹时，首先用清洗液进行清洗，在清洗完后用打磨工具将裂纹边缘打磨成能够与侧面平滑过渡的圆弧，在焊接的时候需要采取较小的电流进行焊接，减少母材熔入焊缝的比例，采取的坡口如图1a所示，而对于铸造产生疏松、夹渣等缺陷的大齿圈，采取如图1b所示的坡口进行焊接。坡口开好后需要使用磨光机进行磨光，这样才能达到焊接的条件。

2.5 焊接参数的选用.（1）此处铸造大齿圈的钢材选用的是ZG42CrMo，为防止在焊接过程中由于局部受热不均从而产生裂纹，在焊接前的准备工作时必须进行预热，焊接后也必须进行保温，保持在200～350℃持续2～6h，这样可以消除焊接加热产生的残余应力。（2）焊条选用的是4.0mm 的J507碱性低氢焊条，在先期堆焊打底采用□3.2mm 的不锈钢A507 焊条，这两种焊条的焊接参数见表2。

表1

表2

3 焊接

3.1 在完成了以上的准备工作后进行焊接，焊接先采用堆焊打底，而后采用J507进行焊接。

3.2 焊接注意事项。（1）焊接需要采用较小的电流，通常采用焊条的实际许用的下限，例如3.2mm 焊条I=90A， 4.0mm焊条I=120A。（2）在焊接每完成一道焊缝则需要用小手锤进行敲打，从而减少应力。（3）在进行焊接时，焊缝每层的高度一般以不超过3mm为好。

4 焊后检查

使用小手锤敲击和用放大镜观察的方法，看是否有裂纹或者是其他的缺陷，一旦发现缺陷需要立即进行处理。

5 焊后热处理及加工

焊接时，如果焊接面积较大，将会造成焊件的局部加热，对于铸造件的性能将会产生影响，在焊接后需要对铸造件进行回火处理消除应力，回火温度一般在600～650℃。如果条件不足无法立即进行回火，可以采用消氢处理。在补焊完成后加工时，需要对焊接处进行注意，因为焊接处的硬度较其他的部位高，在选用吃刀量的时候要特别注意，防止吃刀量过大造成刀具损坏。以上就是我公司实际对铸造后的回转窑大齿圈铸造缺陷做出的修补，经过修补完成后的大齿圈使用良好。