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秸秆粉碎机新闻动态
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锤式破碎机圆盘45钢与35CrMo铸钢的焊接技术
发布时间：2013-09-10 08:04 来源：未知
1、前 言
某水泥厂锤式破碎机由罗马尼亚进口，该设备承受冲击载荷的圆盘为易损部件。湘潭钢铁集团有限公司机修厂为该厂制作圆盘备件，在没有对圆盘进行受力分析和材料焊接性分析的情况下，仅仅根据对原件化验结果进行了材料的选用，盘芯用35 CrMo铸钢，盘片用厚80 mm的45钢热轧钢板，盘芯和盘片己按尺寸成形。在焊接过程中出现了裂纹，向湘钢修建部求援，解决该公司生产急需的备件以及避免改用材料造成的浪费。笔者通过对3 5CrMo钢的焊接性分析，并根据现场情况制定了焊接工艺，成功地进行了45钢与3 5 CrMo铸钢的焊接。
2、圆盘结构和材料分析
2.1 结构分析
锤式破碎机是由电动机带动主轴、圆盘、销轴及各锤子高速旋转的机械，锤子以绞链方式装在各圆盘之间的销轴上，锤头冲击力使固体破碎，圆盘承受脉动的冲击载荷。附图为圆盘结构示意图，它是由35CrMo盘芯与10片45钢板盘片拼焊而成，盘片厚80mm，盘芯与盘片相焊处的凸台为80mm，焊缝形状为环缝，由于板厚而大，结构刚性很大，焊后由于焊缝收缩产生很大的约束拉应力，易导致裂纹，故应尽可能减少焊缝尺寸，减少应力。由于盘片之间距离仅178 mm，因此盘片与盘芯的焊接第一片为双面坡口，其余只能是单面坡口。
2.2 焊接性分析
圆盘原件所用材料的化学分析结果见表1，此次圆盘盘片为45钢，焊接性比较好，盘芯为35 CrMo钢，属于中碳调质钢（化学成分见表2），该钢含碳量高，且合金元素含量较多。依国际焊接学会碳当量公式计算：表明碳当量较高，有相当大的淬硬性，可焊性差。
35 CrMo钢具有相当大的淬硬倾向，焊后的淬火组织是脆硬的高碳马氏体，对冷裂纹的敏感性大，加之盘片与盘芯凸台厚均为80 mm，约束度较大，易出现较大的约束应力，这容易造成焊接影响区发生脆化或开裂。
3、焊接工艺要点及措施
根据以上分析，焊接的主要问题是设法避免焊接裂纹。为了防止焊接裂纹，必须从以下几方面做工作：
尽量避免热影响区的淬硬，减少焊缝的扩散氢含量，降低焊接区的约束应力。
3.1焊前预热
35 CrMo钢由于Ceq一0.74%较高，有相当大的淬硬性，因而在焊接热影响区的过热区很容易产生硬脆的高碳马氏体。冷却速度愈大，生成的高碳马氏体愈多，脆硬也就愈严重。为减少过热区的脆化，从减少淬硬倾向出发，采用加大线能量应当有利，但由于35 CrMo钢的淬硬倾向很大，仅通过加大线能量难以避免马氏体的形成，相反却增大了奥氏体的过热和提高了奥氏体的稳定性，促使形成粗大的马氏体，使过热区的脆化更严重。因此，焊接过程中需采取小线能量，同时采取预热缓冷和后热等措施。因为采用小线能量减少了高温停留时间，避免了奥氏体晶粒的过热长大，增加了奥氏体成分不均匀性，从而降低了奥氏体的稳定性，并同时采用预热和缓冷等措施来降低冷却速度，这样改善了过热区的性能。
由于35CrMo钢的预热温度为200～250℃，考虑到现场的实际情况，将预热温度定为220～250℃，层间温度不低于200℃。
3.2焊接方法
与手弧焊相比，MAG焊具有热量集中、熔敷效率高、稀释率低、焊接变形小、抗裂性好等特点。同时富氩CO2气体�；ず缚擅飨愿纳迫鄣蔚墓桑哂蟹山ι�、焊缝成型美观等特点，同时由于盘片之间的距离仅178 mm，手弧焊时焊条没法伸入，故本次焊接采用了80% Ar+20% CO2的富氩CO2气体�；ず�。
3.3焊接材料
45钢的抗拉强度为600 MPa，35CrMo钢的抗拉强度为980 MPa。根据异种钢焊接采用的焊材应与低强度材料相等强度的原则，因此采用H08Mn2S1A焊丝，其熔敷金属塑性较好，使焊缝冷却时有一定的收缩余地，可大大降低约束应力，从而有效地控制了裂纹的出现。
4、工艺实施
4.1预热方式及保温措施
盘芯和盘片置退火炉内以40～60℃／h的升温速度预热到300℃，保温th出炉组对，并用煤气继续加热保温，使焊接过程始终保持200—250℃的预热温度。
4.2第一盘片组装与焊接
第一片采用双面焊接，组对时保证盘芯与盘片之间的垂直度，余下的9块盘片将以此为基准组装。置圆盘盘片于水平位置，使焊缝处于水平位置焊接。焊接次序：先焊一侧环焊缝厚25～30mm，翻转另一侧焊满，再翻转填满余下部分。
4.3第二～第十盘片组装与焊接
由于盘片之间距离较近(178 mm)，只能采用单面焊接，以前一盘片为基准组对下一盘片，利用圆盘的销轴孔进行加固，然后进行焊接；先用喷嘴角度可调的宾采尼焊枪在坡口背面焊接一层，再在坡口侧焊接，直至填满与母材相平。如此循环将余下盘片组装、焊接完。
4.4 焊接工艺参数
焊接的工艺参数见表3。由两名焊工对称同时施焊，采用多层多道焊，焊道彼此重叠，重叠焊缝不少于焊缝宽度的1／3，同时每焊完一层用风铲锤击焊缝以消除应力；焊后进炉作消除应力热处理。热处理制度为，升温速度40～60℃/h，工件加热到600±20℃，保温4h，随炉冷却。现场焊接时应注意焊工自身防护，以免灼伤。
5、结 语
45钢与35CrMo铸钢的焊接可以采用焊前预热、小线能量、控制层间温度、焊后热处理等工艺措施，可以防止裂纹的产生。对填充量大的焊缝，以MAG焊接可以采用单V35。坡口，采用可调角度的宾采尼焊枪焊接以减少焊接工作量与残余应力。同时采用多道多层焊，利用后一层、后一道焊缝对前一层、前一道焊缝回火作用并锤击焊缝，可以细化晶粒，提高焊缝的强度和韧性。用此工艺施焊的圆盘运行一年多，使用效果良好。
