混凝土泵車傳動桿裂紋產(chǎn)生原因及控制措施

[摘 要] 對HB46K型混凝土泵車傳動桿焊縫裂紋產(chǎn)生的原因進行了分析和探討。通過對裂紋的分析，制訂了有效的裂紋缺陷處理方案和合理焊接工藝措施，有效保證了傳動的使用安全性和可靠性。

[關(guān) 鍵 詞] 傳動裂紋；混凝土泵車；工藝措施

[中圖分類號] F407.42 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）21-0166-01

一、引言

混凝土泵車是利用壓力進行物料跨距離輸送的機械，而傳動是混凝土泵車的重要結(jié)構(gòu)件之一，在泵車工作中主要起到連接各節(jié)布料桿的作用。傳動在泵車工作中不僅要承受布料桿自重，而且在泵送料時還要經(jīng)受著周期疲勞載荷，一旦出現(xiàn)裂紋，就會引發(fā)傳動連桿發(fā)生斷裂，導致嚴重的事故，因此，對焊接制造要求較為嚴格。

二、問題描述

HB46K型傳動板材采用進口的WELDOX900低合金高強鋼，屈服強度高，但塑、韌性較低。母材厚度為20mm，坡口角度為45°，側(cè)板與蓋板焊縫區(qū)是傳動的直接受力區(qū)，焊縫在工作時受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，因此，在焊接過程中對焊縫質(zhì)量要求高。并且低合金高強鋼相對于普通結(jié)構(gòu)鋼在焊接上有更高的質(zhì)量要求，因為低合金高強鋼的碳當量高、延伸率和斷面收縮率低，拘束應(yīng)力大，冷卻速度快，容易產(chǎn)生裂紋。

三、傳動裂紋產(chǎn)生原因分析

（一）焊前清理不干凈

現(xiàn)場焊工焊前對焊縫表面的水、銹、油污等清理不徹底或未作任何處理，使用受潮生銹的焊絲施焊，造成水、油污等雜質(zhì)進入高溫熔池中。水、油污等雜質(zhì)在焊接電弧高溫下分解出大量的氫，溶入熔池金屬中，當焊縫金屬快速冷卻結(jié)晶時，部分氫來不及逸出，致使部分氫殘留在焊縫中，導致裂紋缺陷。

（二）母材和焊材的因素

HB46k型傳動板材的碳當量為：CE=0.554%>0.45%時，板材焊接性較差，焊接熱影響區(qū)淬硬性傾向增大，焊接工藝參數(shù)不合理易出現(xiàn)裂紋。而與母材等強匹配的直徑為1.2mm的union90焊絲，抗拉強度高達900Mpa，塑、韌性儲備低。當焊道根部出現(xiàn)裂紋后，焊縫阻止裂紋進一步延伸擴展的性能較差。

（三）操作方法不合理

1.裝配組對焊方法不合理

由于拼裝部件在下料、彎形時存在一定的尺寸誤差（大于2mm），鉚工在裝配焊時為控制整體尺寸而強力組對，造成結(jié)構(gòu)件自身附加應(yīng)力較高。焊后使整體構(gòu)件應(yīng)力過大，所以容易使構(gòu)件產(chǎn)生裂紋。

2.焊接層數(shù)不合理

焊縫的母材板厚較大（厚度為20mm），坡口角度為45°，由于工人趕進度，常采用三層三道焊道焊。這樣的施焊方法會使焊接熱輸入量過大，使奧氏體晶粒變大，焊后在空冷過程中，由于冷卻速度過快導致奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體，并產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力，從而導致焊縫裂紋的產(chǎn)生。

3.焊接參數(shù)不合理

焊工在施焊時對打底層、填充層、蓋面層各層的焊接線能量及焊絲型號并無明確的控制造成焊縫區(qū)晶粒組織粗大，形成硬而脆的馬氏體組織，裂紋敏感性大。

四、傳動桿裂紋的控制措施

（一）選擇含氫量小的焊接材料

選用專用傳動焊接材料其熔敷金屬含氫量應(yīng)小于5ml/100g焊材；為了避免吸潮，焊接材料應(yīng)根據(jù)廠家的規(guī)定進行儲存，使用前烘焙，確保工件焊后質(zhì)量。

（二）焊前預(yù)熱

HB52型傳動板材采用的是進口的WELDOX900高強鋼，預(yù)熱溫度為150℃～175℃，預(yù)熱時間為5～8分鐘，預(yù)熱范圍焊縫兩側(cè)150mm范圍內(nèi)。

（三）焊后后熱消氫處理

在傳動焊接完成后，立即將傳動加熱到150℃～250℃，并按每毫米板厚不少于5分鐘進行恒溫處理后緩冷（且總的恒溫時間不得小于1小時），確保傳動焊接接頭中的殘余氫能擴散逸出，避免傳動延遲裂紋的產(chǎn)生。

五、規(guī)范操作方法

（一）提高裝配焊標準

針對以上問題，定位焊時，控制在3～5mm焊縫間隙，保證定位焊縫的長度為20～30mm，30mm最佳。定位焊縫應(yīng)對稱點固，并嚴格控制焊接缺陷，若需清除，重新選定位點對焊。

（二）采用多層多道焊

采取三層六道焊，這種焊接方法可以有效地減小焊接熱輸入量，使后一道對前一道的回火熱處理作用有利于提高焊縫的韌性，同時這樣可以降低焊縫的冷卻速度，避免了奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體而形成裂紋。

（三）選擇合理的焊接參數(shù)

采用低強度的ER50-6焊絲打底焊，可以有效改善根部的塑、韌性，提高根部力學性能。打底時采用稍大的線能量，減慢焊接速度，保證根部焊透。填充和蓋面焊時使用union90焊絲，采用稍小的焊接電流電壓。

（四）改進效果

通過對改進前后對比分析，可以發(fā)現(xiàn)，自采取新的措施以來，裂紋缺陷得到有效控制，取得了良好的效果。

六、結(jié)論

針對焊件出現(xiàn)的不合理工藝方法，進行了多次試驗，采取了多項措施，實驗證明，采用改進的焊接工藝，能有效減小了因裂紋導致傳動連桿失效。保證了傳動桿的使用安全性和可靠性，給企業(yè)節(jié)省了維修費用和生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。為企業(yè)贏得了良好的產(chǎn)品質(zhì)量聲譽。

參考文獻：

[1]高有進，王率，徐宗林.屈服強度900Mpa級高強鋼焊接工藝[J].焊接學報，2017（9）.

[2]劉會杰.焊接冶金與焊接性[M].機械工業(yè)出版社，2007.