J21S-63吨机身裂缝焊接修复

(1.通辽职业学院;2.通辽市科尔沁区第二建筑工程公司，内蒙古 通辽 0280 00)
摘 要：文章从应用的角度讨论了J21S-63T深喉口压力机 机身裂缝的修复工艺。主要包括根据机身材料、修复成本、企业设备情况选择焊接材料，焊 接部位的处理，选择焊接规范，制定焊接工艺几个方面，用此工艺修复的机身使用效果良好 。
关键词：机身；裂缝；焊接修复
中图分类号：TG44  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)07—0151—01

J21S-63t深喉口压力机铸铁在使用中机床机身因为铸造缺陷在近轴承座根部出现96mm长的 裂缝（如图所示），为了不使机床因为机身开裂而报废，决定对机床机身进行焊接修复。

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1 焊前准备工作
1.1 焊接材料的选择

J21S-63t深喉口压力机在工作室的手里特点是承受瞬时冲击力作用，机身承受全部工作变 形力，因此对焊缝质量要求较高。J21S-63t深喉口压力机机身材质是HT250，铸铁的显微组 织是系片状珠光体，抗拉强度≥250MPa。焊机修复后，焊接接头承受很大的工作应力，要 求焊缝金属及焊缝接头的力学性能与铸铁母材相同或优于母材。因此，焊接材料可选择同质 焊缝铸铁型焊条和异质焊缝非铸铁型焊条。铸铁型焊条属于电弧热焊需要将铸铁件预热到60 0℃～700℃，然后在塑性状态下进行焊接，焊接温度不低于400℃，焊后再加热至600～700 ℃，在炉内缓慢冷却，可以使焊缝和工件一同收缩，有效减小焊接接头的温差，从而减小应 力，同时还可以改善铸件塑性，防止出现白口组织和裂纹，但是同质焊缝铸铁型焊条焊接劳 动条件差、成本高，非专业企业无专用加热冷却设备，因此采用异质焊缝非铸铁型焊条进行 冷焊接修补。选择焊条的主要依据是焊条熔化时与机身的熔合能力。铸铁焊条种类较多，通 过焊接比较，选用EZNiFe-1焊条，EZNiFe-1焊条由于铁的固熔强化作用，熔敷金属力学性能 较高，抗拉强度390～400MPa，延伸率＞10%，镍原子与铁、碳等原子融合性好，高温下扩 散能力强，可溶解碳而不形成脆硬组织。而且第一层焊缝金属被母材稀释后WNi=35%～40%， 镍铁合金线膨胀系数随成分含量的变化规律（如图所示）此时焊缝金属的膨胀系数较低，与母材接近，有利于 降低焊接应力；通过碳的存在形式，防止出现淬硬组织，提高焊缝测力学性能；而且价格较 便宜，因此选用质焊缝非铸铁型焊条EZNiFe-1。
1.2 焊补部位的处理

因为机身裂缝部位缺陷尺寸大，受力情况复杂，存在交叉裂缝，如果逐个进行补焊裂缝交接 处难以避免出现焊接裂缝，焊补难度大。因此决定将缺陷部位整体加工掉，准备一块厚薄相 同的同质铸铁，采用镶块焊补法。

首先在裂缝前端15mm处钻直径10mm的止裂孔，防止在切割时裂缝因为受力的作用而扩大。 然后在裂缝部位锯去一块长135mm，宽80mm的机身，锯到机身较好的基体为止。另准备一块 嵌入铸铁，嵌入后与机身的间隙为1mm～2mm。由于焊补的部位铸铁较厚，需要开坡口，进行 多层多道焊。焊接坡口角度为60°～70°。

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焊接部位需要进行多层多道焊，将导致收缩率增大，容易产生剥离行裂纹，为了增加焊接强 度，在坡口栽丝补焊。通过碳素钢螺钉将焊缝金属和母材金属连接起来，防止剥离性裂纹的 产生和提高焊补区的承载能力。螺钉选用GB71-85开槽锥端紧定螺钉M4×15，螺钉拧入深度 大于螺纹直径，取9mm，螺钉高出坡口6mm，螺钉数量按螺钉总截面面积为坡口面积的25%～ 35%选取，螺钉应均匀分布在裂纹两边。加工完栽丝孔后，用气炬加热焊接处到200℃，烧去 表面油污，刷去残余物，为焊接做好准备。
2 焊接工艺的确定

使用异质焊条EZNiFe-1进行电弧冷焊，在保证焊缝金属成形及与母材熔合良好的前提下，尽 量选用小规格焊条，小规范施焊，采用短焊弧，短段焊，断续焊，分散焊，调整热影响区， 松弛焊接应力。
2.1 焊接规范的选择

焊条EZNiFe-1，直径选择3.2mm和4.0mm两种，用3.2焊条打底，后几层用4.0焊条焊接。焊 接前焊条需要在150℃烘烤1.5h～2h。焊接电流在保证焊接质量的前提下尽量采取较 小电流，焊接电流采用直流反接，减少焊接热的产生，电弧长度为焊条直径的0.5～1.1倍， 以保证燃烧稳定。

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焊接规范选择如下表。
2.2 焊接工艺

焊接前工件用焊炬预热到200℃～250℃，用以减少焊缝与工件的温差，防止焊缝及热影响区 发生裂纹。焊接时先用Φ3.2mm焊条绕螺钉焊接，然后用Φ3.2mm焊条焊接第一层焊缝，后面各层用Φ4.0mm焊条焊接。为了控制焊接变形，减少焊接缺陷，采用分段退焊方法，每段焊 缝长度约30mm。

施焊中，焊条的运条方式在坡口两侧快速移动不摆动，焊条沿着焊缝纵向倾斜45℃角进行顺 火焊接，减少坡口基体金属的熔化，减少熔深，焊条在焊缝中间时稍作摆动，用直线划小圈 式的运条手法。施焊中要用短弧施焊，为减少焊接应力，防止焊缝剥离和产生裂纹，不应使 高温电弧在焊区停留的时间过长，每段焊完后，应冷却到不烫手（50℃～60℃再）焊下一段 。除第一层和最后一层外，其余各段焊缝每段焊完之后，在金属处于高温塑性良好时要迅速 用小锤轻轻敲击焊段及其周围，以清除药皮和消除焊接内应力。

焊后，焊接区域200mm以内，加热到300℃～350℃用石棉粉覆盖保温缓冷，松弛焊接应力 。J21S-63t深喉口开式压力机用上述方法进行焊接修复，使用一年多，焊补部位良好。
［参考文献］
［1］ 李亚江焊接冶金学［M］北京：机械工业出版社，2007，218.
［2］ 雷玉成 陈希章金属材料焊接工艺［M］北京：化学工业出版社，1998，20 9～212 .[ZK)]
［3］ 刘森简明焊工技术手册［S］北京：金盾出版社，2006，490～493.