鑄鍛結構焊接工藝研究

唐洪偉 楊玉明 王嘵曦 李良柱

沖擊輪是風扇磨煤煤機中一個重要部件，沖擊輪輪轂是由后盤和輪轂體焊接而成，后盤是鍛件9NiMn5，輪轂體是鑄鋼ZG20MnV。構件尺寸為φ3 550mm、毛坯質量8t。對接形式，全熔透焊縫，毛坯深度90mm。焊縫力學性能不能低于母材的力學性能。

由于焊接母材的差異，給焊接生產制造帶來很大的困難，而且沖擊輪在高速旋轉下工作，對焊縫的強度和韌性要求很高，因此對所要選用的焊接材料必須進行研究和試驗，檢測焊縫的力學性能。

1. 焊接工藝試驗

為了保證產品質量和生產進度，用試板先進行試驗。試板母材為9NiMn5和ZG 20MnV對接焊縫。坡口形式如附圖所示。

坡口形式

（1）母材 母材的化學成分及力學性能如表1、表2所示，經過復檢，符合規定。

（2）焊接材料的選擇 根據母材的特點，為使焊縫力學性能達到母材性能，焊接材料選用熔敷金屬含氫量低、抗裂性好的焊材。根據多次反復焊接試驗，最終確定了需要的兩種焊接材料：一種用于打底過渡焊的低氫型AT—Ni317焊條，另一種是耐磨耐熱的YC—YA309LMo藥芯焊絲和CO2氣體保護焊填充組合。這樣既能滿足設計要求又能降低制造成本，其化學成分及力學性能如表3、表4所示。

（3）焊接方法的選擇 根據工件的特點，我們選擇了焊條電弧焊打底過渡，藥芯焊絲CO2氣體保護焊進行填充蓋面焊接。

（4）焊接參數的選擇 焊件為雙面焊，焊接位置為平焊，直流反接，多層多道焊，工件焊前預熱150~200℃，控制層間溫度150~250℃，焊后進行熱處理。焊接參數如表5所示。

2. 試驗結果

焊后分別在常溫、20℃、200℃、300℃、350℃的工作狀態下，對焊縫力學性能進行檢測。試驗結果表明，用這兩種材料所焊焊縫的力學性能均好于母材，力學性能試驗結果如表6所示。

表1 試驗用鋼的化學成分

表2 設計要求母材的力學性能（常溫）

表3 焊接材料的化學成分

表4 焊接材料的力學性能

表5 焊接參數

表6 焊縫的力學性能 （常溫）

3. 編制焊接工藝方案

（1）焊前焊條必須在干燥箱中經300~350℃烘培并保溫1h，烘干取出后置焊條保溫筒中，隨用隨取，焊條取出后保溫筒蓋及時蓋好。

（2）組對和焊接都必須使用直流焊機，直流反接。

（3）工件焊接過程中要制定消除焊接應力的方法及熱處理次數，以及焊接過程中和焊后的保溫方法。

（4）超聲波探傷檢查。

（5）對高溫高熱情況下安全防范措施等都作了詳細的要求和規定。

4. 結語

通過沖擊輪的焊接，針對該件選用的焊接工藝方法、焊接材料、焊接設備及焊接參數的選擇是完全可行的。其工藝合理可靠，可將其作為一個典型工藝推廣到相關產品中去，不僅提高了生產效率，降低了生產成本，而且為我單位制作大型鑄鍛結構件積累了豐富的經驗，市場推廣前景很好。