起重机超大型减速机箱体焊接工艺

河南林业职业学院 （洛阳 471000） 安存胜

河南卫华重型机械股份有限公司 （新乡 453400） 聂福全

对于一些结构简单、负载较大、强度要求较高、批量较小的起重机用超大型减速机，一般均采用焊接式箱体，为保证焊接强度并减小焊接变形，在箱体焊接加工时，需要注意一些问题，才能确保箱体焊接质量。

1. 箱体材料选用

以附图箱体为例，由于此类箱体一个显著应用特点是工况复杂、负载较大，因而对其强度要求较高，同时为保证焊接质量和效果，又要求材料的碳当量不能太高，以尽可能提高材料焊接性；此外，还要考虑成本因素，因此在材料选择上减速机壳体主体材料应选择Q345B等低碳结构钢，轴承座材料可选用ZG310—570，通过采用合理的焊接工艺可基本满足减速机的焊接要求。

大型焊接箱体结构示意

2. 焊接时应注意事项

由于减速机焊接牵涉到主材Q345B之间拼焊及Q345B与ZG310—570异种材料的焊接，同时为最大限度的减小焊接变形，提高箱体后期的加工精度，需要在减速机箱体不同部位焊接时采用不同的焊接工艺及参数。

3. 焊接材料分析

表1为两种材料化学成分。

表1 两种材料的化学成分（质量分数） （%）

通过碳当量分析可知，ZG310-570的Ce=0.81%，Q345B的Ce= 0.45%，因此，上下箱壳均采用焊接性较好的Q345B。但上下箱壳与轴承座焊接时由于轴承座碳当量较高，且属于异种材料焊接，所以接性一般，需要采取特殊工艺措施，防止焊接裂纹产生。

4. 焊接方法确定

根据以上分析，结合该部件的具体使用要求，选用CO2气体保护焊，可在完全保证焊接箱体焊缝质量的前提下，实现相对较低的加工成本。CO2气体要求纯度为99.9%，露点在-40℃以下，杂质总含量<0.02%，水分<0.005mL/L。

5. 焊接工艺

（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轮机打磨进行除锈处理。氧化皮直接采用砂轮机打磨进行清除，对于一些较难清洗的油污，可以采用丙酮或乙醇清洗。焊丝使用前必须进行除锈、除油、除水分处理，焊丝头部用砂纸打磨光滑，焊前在焊缝两侧和焊枪喷嘴上喷涂防飞溅剂，以减少焊接过程中的飞溅。

（2）箱体焊接顺序 先在焊接平台上将板材组对焊接为上下壳体，然后将各肋板先与对应的轴承座定位焊接在一起，再将上下轴承座与上下壳体组对焊接。焊接轴承座时，先将组对在一起的肋板与轴承座部件点焊在壳体上，然后按照先焊接肋板与壳体之间的角焊缝，再焊接轴承座与壳体之间的角焊缝的前后顺序，按照两侧对称焊接的方法进行组焊。

（3）焊接材料选择 选用H08Mn2、f1.2mm的表面镀铜细焊丝，选择H08Mn2焊丝主要原因是：此种焊丝使用广泛，易于采购，成本较低，并且焊丝中含有一定的合金元素，在使用CO2气体保护焊时能够较好起到脱氧作用，有利于焊接质量的提高。

（4）焊接设备选择 选用唐山松下KR2—500半自动CO2气体保护焊机。由于该焊机具有电流、电压一元化控制功能，故可以自动保证焊接电流和电压之间的优化匹配，从而实现最佳焊接效果，焊接时电源采用直流正接。

（5）上下壳体焊接参数 上下壳体材料均为Q345B，焊接操作时先将各板点焊牢固，然后主焊缝采取两侧焊缝交替焊接的工艺方法。焊缝分为两层施焊，第I层焊缝焊接时，尽量采用小电流、低电压、慢焊速，即小热输入焊接法。复层（第II层）焊接时为提高焊接效率，可适当增大焊接参数及移动速度，焊接参数如表2所示。

表2 上下壳体焊接参数

（6）上下壳体与轴承座焊接工艺 上下壳体与轴承座焊接属于典型的异种材料角焊缝焊接工艺。由于轴承座碳当量较大，加上铸造工艺的影响，实际碳当量与理论值相比还要更大一些，轴承座在焊接时热影响区的淬硬倾向较大，此时如果冷却速度较快，就容易在热影响区产生冷裂纹，因此焊接过程中需要采取适当保温缓冷措施，即用石棉被覆盖保温，缓慢冷却6h，以降低淬硬程度，避免产生脆裂。焊后进行消除应力热处理，以方便氢的扩散逸出，防止产生冷裂纹。焊接过程中应采用不断锤击焊缝的方法，以减小焊接残余应力。具体焊接参数如表3所示。

表3 上下壳体与轴承座焊接参数

6. 焊后检测

由于减速机在工作时要承受较大的负荷，因此在焊接时要具有较好的焊接强度，且焊缝质量要好，不得有夹渣、咬边及气孔等缺陷。此外，由于减速机箱体在使用时要充填油液，焊后还应进行煤油渗漏试验，所有焊缝均不得有漏油的情况。有条件的企业还应按照GB/T3323的相关规定，对焊缝进行射线探伤，其等级应达到II级质量要求。

7. 焊后消除应力处理

由于焊后工件同样存在着较大的焊接变形和焊接应力，因此焊后应进行去应力退火处理，退火加热温度为600~650℃，保温5~6h，随炉冷却（也可采用空冷）。退火后，还应采取相应的措施清除氧化皮。对于使用精度要求较高的减速机，焊接箱体在粗镗加工后最好再进行一次低温时效处理，其作用主要有以下几个方面：一是进一步消除焊接残余应力及粗加工时产生的加工应力，从而为精加工后箱体的加工精度和使用精度打下良好基础；二是利用低温时效处理的“硬化效应”提高箱体的力学性能，实现强度最佳化。从金属学理论可以知道，低温时效的目的是使固溶体析出到所需的程度，以形成最佳析出物，这种方法与高温时效相比，能获得析出物密度较高和分布较均匀的效果。对于某些材料而言，可显著提高强度、抗应力性和耐腐蚀性。低温时效处理可以采用人工时效的方式，具体方法是加热温度为100℃，保温10~20h。由于时效的冷却速度对金属的性能没有明显影响，因而冷却方式可以采用空冷。

8. 箱体内部防腐处理

箱体使用前，应对箱体内部进行防腐处理，具体方法是先使用“红丹”防锈底漆喷涂两遍后，采用醇酸耐油漆再喷涂1~2遍。由于焊接作业时环境恶劣，工件表面会存在飞溅、焊渣及各种污物，因此为提高油漆的附着性，喷涂前应对箱体内外部进行除水、除锈、除油、除渣、除污处理，有条件的企业还可进行酸洗、磷化处理。

9. 结语

以上内容主要介绍了焊接式减速机在加工过程中应注意的一些问题，实践证明只要采取相应措施解决好上述问题，就可以加工出高质量的焊接箱体，满足起重机的使用要求。