起重機超大型減速機箱體焊接工藝

河南林業職業學院 （洛陽 471000） 安存勝

河南衛華重型機械股份有限公司 （新鄉 453400） 聶福全

對于一些結構簡單、負載較大、強度要求較高、批量較小的起重機用超大型減速機，一般均采用焊接式箱體，為保證焊接強度并減小焊接變形，在箱體焊接加工時，需要注意一些問題，才能確保箱體焊接質量。

1. 箱體材料選用

以附圖箱體為例，由于此類箱體一個顯著應用特點是工況復雜、負載較大，因而對其強度要求較高，同時為保證焊接質量和效果，又要求材料的碳當量不能太高，以盡可能提高材料焊接性；此外，還要考慮成本因素，因此在材料選擇上減速機殼體主體材料應選擇Q345B等低碳結構鋼，軸承座材料可選用ZG310—570，通過采用合理的焊接工藝可基本滿足減速機的焊接要求。

大型焊接箱體結構示意

2. 焊接時應注意事項

由于減速機焊接牽涉到主材Q345B之間拼焊及Q345B與ZG310—570異種材料的焊接，同時為最大限度的減小焊接變形，提高箱體后期的加工精度，需要在減速機箱體不同部位焊接時采用不同的焊接工藝及參數。

3. 焊接材料分析

表1為兩種材料化學成分。

表1 兩種材料的化學成分（質量分數） （%）

通過碳當量分析可知，ZG310-570的Ce=0.81%，Q345B的Ce= 0.45%，因此，上下箱殼均采用焊接性較好的Q345B。但上下箱殼與軸承座焊接時由于軸承座碳當量較高，且屬于異種材料焊接，所以接性一般，需要采取特殊工藝措施，防止焊接裂紋產生。

4. 焊接方法確定

根據以上分析，結合該部件的具體使用要求，選用CO2氣體保護焊，可在完全保證焊接箱體焊縫質量的前提下，實現相對較低的加工成本。CO2氣體要求純度為99.9%，露點在-40℃以下，雜質總含量<0.02%，水分<0.005mL/L。

5. 焊接工藝

（1）焊前清理 焊前采用火焰烘烤，清除水、油，然后用手工砂布或砂輪機打磨進行除銹處理。氧化皮直接采用砂輪機打磨進行清除，對于一些較難清洗的油污，可以采用丙酮或乙醇清洗。焊絲使用前必須進行除銹、除油、除水分處理，焊絲頭部用砂紙打磨光滑，焊前在焊縫兩側和焊槍噴嘴上噴涂防飛濺劑，以減少焊接過程中的飛濺。

（2）箱體焊接順序 先在焊接平臺上將板材組對焊接為上下殼體，然后將各肋板先與對應的軸承座定位焊接在一起，再將上下軸承座與上下殼體組對焊接。焊接軸承座時，先將組對在一起的肋板與軸承座部件點焊在殼體上，然后按照先焊接肋板與殼體之間的角焊縫，再焊接軸承座與殼體之間的角焊縫的前后順序，按照兩側對稱焊接的方法進行組焊。

（3）焊接材料選擇 選用H08Mn2、f1.2mm的表面鍍銅細焊絲，選擇H08Mn2焊絲主要原因是：此種焊絲使用廣泛，易于采購，成本較低，并且焊絲中含有一定的合金元素，在使用CO2氣體保護焊時能夠較好起到脫氧作用，有利于焊接質量的提高。

（4）焊接設備選擇 選用唐山松下KR2—500半自動CO2氣體保護焊機。由于該焊機具有電流、電壓一元化控制功能，故可以自動保證焊接電流和電壓之間的優化匹配，從而實現最佳焊接效果，焊接時電源采用直流正接。

（5）上下殼體焊接參數 上下殼體材料均為Q345B，焊接操作時先將各板點焊牢固，然后主焊縫采取兩側焊縫交替焊接的工藝方法。焊縫分為兩層施焊，第I層焊縫焊接時，盡量采用小電流、低電壓、慢焊速，即小熱輸入焊接法。復層（第II層）焊接時為提高焊接效率，可適當增大焊接參數及移動速度，焊接參數如表2所示。

表2 上下殼體焊接參數

（6）上下殼體與軸承座焊接工藝 上下殼體與軸承座焊接屬于典型的異種材料角焊縫焊接工藝。由于軸承座碳當量較大，加上鑄造工藝的影響，實際碳當量與理論值相比還要更大一些，軸承座在焊接時熱影響區的淬硬傾向較大，此時如果冷卻速度較快，就容易在熱影響區產生冷裂紋，因此焊接過程中需要采取適當保溫緩冷措施，即用石棉被覆蓋保溫，緩慢冷卻6h，以降低淬硬程度，避免產生脆裂。焊后進行消除應力熱處理，以方便氫的擴散逸出，防止產生冷裂紋。焊接過程中應采用不斷錘擊焊縫的方法，以減小焊接殘余應力。具體焊接參數如表3所示。

表3 上下殼體與軸承座焊接參數

6. 焊后檢測

由于減速機在工作時要承受較大的負荷，因此在焊接時要具有較好的焊接強度，且焊縫質量要好，不得有夾渣、咬邊及氣孔等缺陷。此外，由于減速機箱體在使用時要充填油液，焊后還應進行煤油滲漏試驗，所有焊縫均不得有漏油的情況。有條件的企業還應按照GB/T3323的相關規定，對焊縫進行射線探傷，其等級應達到II級質量要求。

7. 焊后消除應力處理

由于焊后工件同樣存在著較大的焊接變形和焊接應力，因此焊后應進行去應力退火處理，退火加熱溫度為600~650℃，保溫5~6h，隨爐冷卻（也可采用空冷）。退火后，還應采取相應的措施清除氧化皮。對于使用精度要求較高的減速機，焊接箱體在粗鏜加工后最好再進行一次低溫時效處理，其作用主要有以下幾個方面：一是進一步消除焊接殘余應力及粗加工時產生的加工應力，從而為精加工后箱體的加工精度和使用精度打下良好基礎；二是利用低溫時效處理的“硬化效應”提高箱體的力學性能，實現強度最佳化。從金屬學理論可以知道，低溫時效的目的是使固溶體析出到所需的程度，以形成最佳析出物，這種方法與高溫時效相比，能獲得析出物密度較高和分布較均勻的效果。對于某些材料而言，可顯著提高強度、抗應力性和耐腐蝕性。低溫時效處理可以采用人工時效的方式，具體方法是加熱溫度為100℃，保溫10~20h。由于時效的冷卻速度對金屬的性能沒有明顯影響，因而冷卻方式可以采用空冷。

8. 箱體內部防腐處理

箱體使用前，應對箱體內部進行防腐處理，具體方法是先使用“紅丹”防銹底漆噴涂兩遍后，采用醇酸耐油漆再噴涂1~2遍。由于焊接作業時環境惡劣，工件表面會存在飛濺、焊渣及各種污物，因此為提高油漆的附著性，噴涂前應對箱體內外部進行除水、除銹、除油、除渣、除污處理，有條件的企業還可進行酸洗、磷化處理。

9. 結語

以上內容主要介紹了焊接式減速機在加工過程中應注意的一些問題，實踐證明只要采取相應措施解決好上述問題，就可以加工出高質量的焊接箱體，滿足起重機的使用要求。