铸锻结构焊接工艺研究

唐洪伟 杨玉明 王哓曦 李良柱

冲击轮是风扇磨煤煤机中一个重要部件，冲击轮轮毂是由后盘和轮毂体焊接而成，后盘是锻件9NiMn5，轮毂体是铸钢ZG20MnV。构件尺寸为φ3 550mm、毛坯质量8t。对接形式，全熔透焊缝，毛坯深度90mm。焊缝力学性能不能低于母材的力学性能。

由于焊接母材的差异，给焊接生产制造带来很大的困难，而且冲击轮在高速旋转下工作，对焊缝的强度和韧性要求很高，因此对所要选用的焊接材料必须进行研究和试验，检测焊缝的力学性能。

1. 焊接工艺试验

为了保证产品质量和生产进度，用试板先进行试验。试板母材为9NiMn5和ZG 20MnV对接焊缝。坡口形式如附图所示。

坡口形式

（1）母材 母材的化学成分及力学性能如表1、表2所示，经过复检，符合规定。

（2）焊接材料的选择 根据母材的特点，为使焊缝力学性能达到母材性能，焊接材料选用熔敷金属含氢量低、抗裂性好的焊材。根据多次反复焊接试验，最终确定了需要的两种焊接材料：一种用于打底过渡焊的低氢型AT—Ni317焊条，另一种是耐磨耐热的YC—YA309LMo药芯焊丝和CO2气体保护焊填充组合。这样既能满足设计要求又能降低制造成本，其化学成分及力学性能如表3、表4所示。

（3）焊接方法的选择 根据工件的特点，我们选择了焊条电弧焊打底过渡，药芯焊丝CO2气体保护焊进行填充盖面焊接。

（4）焊接参数的选择 焊件为双面焊，焊接位置为平焊，直流反接，多层多道焊，工件焊前预热150~200℃，控制层间温度150~250℃，焊后进行热处理。焊接参数如表5所示。

2. 试验结果

焊后分别在常温、20℃、200℃、300℃、350℃的工作状态下，对焊缝力学性能进行检测。试验结果表明，用这两种材料所焊焊缝的力学性能均好于母材，力学性能试验结果如表6所示。

表1 试验用钢的化学成分

表2 设计要求母材的力学性能（常温）

表3 焊接材料的化学成分

表4 焊接材料的力学性能

表5 焊接参数

表6 焊缝的力学性能 （常温）

3. 编制焊接工艺方案

（1）焊前焊条必须在干燥箱中经300~350℃烘培并保温1h，烘干取出后置焊条保温筒中，随用随取，焊条取出后保温筒盖及时盖好。

（2）组对和焊接都必须使用直流焊机，直流反接。

（3）工件焊接过程中要制定消除焊接应力的方法及热处理次数，以及焊接过程中和焊后的保温方法。

（4）超声波探伤检查。

（5）对高温高热情况下安全防范措施等都作了详细的要求和规定。

4. 结语

通过冲击轮的焊接，针对该件选用的焊接工艺方法、焊接材料、焊接设备及焊接参数的选择是完全可行的。其工艺合理可靠，可将其作为一个典型工艺推广到相关产品中去，不仅提高了生产效率，降低了生产成本，而且为我单位制作大型铸锻结构件积累了丰富的经验，市场推广前景很好。