大型電動(dòng)機(jī)幅板軸焊接工藝的改進(jìn)

馬超飛

（沈陽(yáng)遠(yuǎn)大環(huán)境工程有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 幅板軸概述

幅板軸的材質(zhì)選擇上也是有要求的，需要材料滿足設(shè)計(jì)要求，需要有較高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)需要在高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，35CrMoA這種材料就可以滿足這些，它還可以滿足焊接性能，對(duì)于那些在車輛和汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的幅板軸，作為主軸或者轉(zhuǎn)子它還能承受高負(fù)荷和高載荷。

采用異步電動(dòng)機(jī)采用幅板軸焊接結(jié)構(gòu)選用35CrMoA。大件焊接時(shí)質(zhì)量不容易控制，相比較35CrMoA軸焊接性較差，幅板焊接性好，在焊接的時(shí)候?qū)讣木惺却螅跁r(shí)間焊接的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。在對(duì)材料進(jìn)行焊接時(shí)候，焊接的工藝和焊接方法選擇不正確，就會(huì)使焊接的部位出現(xiàn)裂紋焊縫等，還會(huì)產(chǎn)生殘余變形，無(wú)法保證零件精度。

幅板軸焊接質(zhì)量要求高，焊縫金屬熔敷量大，承受交變載荷，所所以選定氣體保護(hù)焊和埋弧焊。

2 材質(zhì)的焊接性分析

對(duì)焊接材料進(jìn)行材質(zhì)的焊接分析，通過(guò)分析焊接性能，分析方法采用碳當(dāng)量，當(dāng)?shù)秃箱摰暮附硬牧系奶己吭?.18%以上的時(shí)候，可以通過(guò)國(guó)際焊接協(xié)會(huì)（IIW）中的碳當(dāng)量分析公式進(jìn)行分析，判定材料的焊接性是否滿足要求。

幅板軸的力學(xué)性能和化學(xué)成分如下：

公式如下：

經(jīng)計(jì)算35CrMoA鋼的CE為0.72，表明該鋼種焊接性較差。

焊接方法為低氫型焊的時(shí)候，35CrMoA材質(zhì)的鋼有可能會(huì)出現(xiàn)冷裂紋傾向和熱裂紋敏感性，為了降低冷卻速度，增大氫擴(kuò)散時(shí)間，在焊接工藝上需要采用焊前預(yù)熱和焊后熱處理等工藝措施。

在焊后熱處理的再熱過(guò)程中，易出現(xiàn)再熱裂紋，35CrMoA鋼含碳量高并含有Cr、Mo等強(qiáng)化元素的低合鋼，其熱裂紋可以根據(jù)國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的公式進(jìn)行評(píng)定：

當(dāng)ΔG'＞2時(shí)，再熱裂紋敏感，易裂。

根據(jù)上邊的計(jì)算公式，將需要化學(xué)成分代入ΔG'，計(jì)算的數(shù)值為3.43。而要求是不大于2，所以可以判定35CrMoA鋼在焊接的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱裂紋敏感性，為了降低再熱裂紋傾向，在焊接的時(shí)候要注意焊接工藝，從根本上減少焊接殘余應(yīng)力。

3 焊接工藝確定

(a)焊前預(yù)熱

為了防止在焊接的時(shí)候出現(xiàn)裂紋，可以再焊接前將材料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的溫度通過(guò)以下公式計(jì)算得到：

式中Pw—冷裂紋敏感指數(shù)

[H0]—熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量（mL/100g），低氫型焊材取值為4.0mL/100g；

δ—工件有效厚度；

Pcm—碳當(dāng)量，按下式計(jì)算：

計(jì)算得出：Pcm為0.592，T0為460℃。

通過(guò)計(jì)算公式得到的數(shù)值進(jìn)行分析，預(yù)熱的溫度過(guò)高，焊接時(shí)候所處的環(huán)境會(huì)變得惡劣，通過(guò)采用預(yù)熱的方法減低焊接中冷裂縫的出現(xiàn)，同時(shí)還要控制冷裂紋的產(chǎn)生，在實(shí)際工作中，200℃～300℃預(yù)熱溫度，160℃～300℃的間層溫度。

(b)焊接材料的選用

在焊接的時(shí)候，材料本身界面和厚度的因素，會(huì)影響焊接，對(duì)幅板軸的焊接采用坡口處理，坡口的形狀為單邊V形。

(c)焊接參數(shù)

3.1 打底焊、端頭封焊

采用MIG焊（保護(hù)氣體Ar80%，CO220%），焊絲規(guī)格Φ1.0。

也可以采用其他的焊接方法，例如手弧焊，應(yīng)用它進(jìn)行焊接的時(shí)候，焊條為E5015，規(guī)格Φ3.2。將寒天在300℃下進(jìn)行烘焙，要求時(shí)間為1h。

在焊接過(guò)程中打底焊后，材料焊接的要求溫度過(guò)低，需要進(jìn)行電阻爐對(duì)其進(jìn)行加熱。

3.2 點(diǎn)固焊

點(diǎn)固焊采用焊絲與施焊焊絲材質(zhì)相同，采用MIG焊（保護(hù)氣體Ar80%，CO220%）。焊縫長(zhǎng)度20mm～30mm，間距200mm～250mm，焊縫余高不大于焊縫寬度的1/3。

3.3 填充焊

采用埋弧焊接，焊絲規(guī)格Φ4，焊劑SJ101，直流反接。

3.4 熱處理

在350℃～400℃保溫3小時(shí)，焊件在焊接之后，將其放入電阻爐中進(jìn)行熱處理。

4 現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝

4.1 焊前準(zhǔn)備

焊件焊接之前需要對(duì)隨幅板軸進(jìn)行坡口，設(shè)備采用機(jī)加設(shè)備，進(jìn)行單邊V形坡口。同時(shí)還需要將焊件的焊接處兩端30mm平面內(nèi)進(jìn)行打磨，將內(nèi)部金屬呈現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)還要著色檢驗(yàn)、裂紋檢測(cè)，保證焊件沒(méi)有缺陷，焊前用丙酮清洗。

4.2 工藝過(guò)程

為減小幅板焊接焊縫的殘余應(yīng)力和殘余變形，采用焊件進(jìn)電阻爐整體加熱方式預(yù)熱，焊接工藝路線要正確，工藝措施圖如上圖，焊接的順序是：第一步縱向焊縫打底焊；第二步是對(duì)幅板與軸間縱向焊縫完成填充與蓋面焊接，焊機(jī)為雙頭埋弧焊機(jī)；最后采用MIG的方法對(duì)端頭焊縫進(jìn)行焊接。

在焊接工藝中采用MIG進(jìn)行打底焊和端頭封焊接，打底層厚度不少于3mm，其余焊層厚度3～5mm，單道焊縫擺寬8mm≤b≤10mm。通過(guò)紅外儀器對(duì)焊接過(guò)程中的溫度進(jìn)行控制，焊接完成之后立即對(duì)焊縫進(jìn)行清理，在焊接完成之后對(duì)焊件的焊縫進(jìn)行放大檢測(cè)，放大倍數(shù)10倍，焊接處不要有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。焊后立即進(jìn)行后熱處理。

5 結(jié)語(yǔ)

幅板軸焊接節(jié)省了大量的工時(shí)和費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率。并為公司以后同類型的電機(jī)軸制造工藝?yán)鄯e了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)主編.焊接手冊(cè)（第2版）[Z].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：196-249.

[2] 陳祝年主編.焊接工程師手冊(cè)[Z].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：345-441.