工程机械常见修复问题..docxVIP

工程机械常见焊接件开裂与修复技术工程机械产品大都采用焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等，而焊接件开裂主要出现在工作装置类构件上。这是因为此类焊接件不仅结构复杂、承受的工作载荷大、抗变形能力差，而且采用的钢材品种多、强度级别高、焊接施工难度大。一、焊接件常见裂纹与开裂的特点 1．氢致裂纹 这是一种最常见的冷裂纹。它往往不是焊后立即出现，而有一段孕育期，延迟一段时间才产生，亦称延迟裂纹。这种延迟现象主要由氢引起，因此又称氢致延迟裂纹，或简称氢致裂纹。 对于强度不很高的碳钢与合金结构钢焊接接头，往往先在热影响区粗晶区开裂，再扩展到其他区域；强度很高时往往先在焊缝区开裂，再扩展到热影响区。 2．淬硬裂纹 由淬硬组织引起。某些钢种淬硬倾向很大，焊后冷却过程中，由于相变产生很脆的马氏体，在焊接应力的作用下引起开裂。这种开裂与氢的关系不大，没有氢的作用也会开裂。例如：弹簧钢、Mn13耐磨钢、某些高强钢以及异种钢焊接时，都可能出现这种裂纹。 3．焊缝表面缺陷引起的裂纹 由于施工操作不当造成的焊接缺陷，也是产生焊接裂纹的重要因素。主要有：焊缝表面形状不符合技术要求，如余高过大、咬边、弧坑上等缺陷。 焊缝表面缺陷一般由明显的应力集中而形成裂纹源，或焊缝截面尺寸减小，承载强度降低，造成焊接开裂。 4．疲劳裂纹 疲劳裂纹是由于在重复载荷的作用下，导致焊接接头或材料产生裂纹，工作应力往往远远低于材料的屈服强度。钢材的强度越高，缺口效应引起的应力集中程度对钢材疲劳强度的敏感性就越大。 除上述4种裂纹外，施工不当，或焊缝存在熔合不良、未焊透等也会形成裂纹。? 二、焊接开裂修复 1．实物焊接开裂分析 实物焊接开裂分析是根据开裂的形态、位置分析导致焊接开裂的原因。目的是为正确制定焊接修复方案和焊接修复工艺提供依据，防止焊接开裂再次产生，力求修复后焊接件满足设备正常作业，保障施工。实物焊接开裂分析主要从以下几方面进行。 （1）开裂状态分析 包括：观察开裂出现在焊接件的位置与形态。测量开裂长度尺寸、扩展方向、断口特征；观察开裂部位的焊接件变形状况，分析焊接件开裂与工作载荷的关联因素，初步确定焊接开裂是由焊接缺陷引起的还是设备作业过载引起的。 （2）化学成分分析 化学成分分析是判定母材焊接工艺性（可焊性）、进行焊接工艺评定与制定焊接修复工艺的重要依据。可以通过母材的化学成分计算碳当量判定母材的可焊性，工程机械焊接件常用钢材碳当量与可焊性见表1。有条件时对缺陷部位的母材可用手电钻打孔，取铁屑样品对母材的化学成分进行检验，确定母材的化学成分含量，再查阅相关金属材料手册等技术资料判定母材牌号、强度级别，通过计算母材的碳当量判定母材可焊性。 （3）焊接件结构特征分析 焊接件用钢板厚度尺寸较大时，刚性较强，因而焊缝拘束度较大。此外，焊缝在冷却过程中的收缩变形大量存在于焊缝金属中，容易产生较大应力，引起焊缝裂纹，因此在焊接修复时要采取相应对策。 2．焊接修复方案与修复工艺制定 (1)焊接方法 焊接修复一般选择焊条电弧焊或气保护焊，包括采用的焊接材料、焊接设备、预热等。 焊材选择原则是依据母材的强度要求确定。工程机械重要焊接件较多采用屈服强度为275~345MPa的钢材，如Q345(16Mn )，一般采用等强匹配原则。采用低合，金调质高强钢时，焊材选择以保证焊接接头的塑韧性为原则，可采用低强匹配。 焊接设备选择应根据选择的焊材种类、修复场所具备的条件，确定选用交、直流弧焊电源。 预热主要根据母材的焊接性、板材厚度尺寸、环境施工温度等确定。当母材的碳当量≥0.45%、板材厚度尺寸≥80 mm，环境温度≤5℃，须进行预热。一般焊材选择如表2所示。 (2)焊缝坡口形式设计 坡口制备是保证焊缝良好熔合与熔透性的关键工序，坡口形式应根据焊缝形式与板厚尺寸确定。 一般板厚≤4 mm，对接焊缝可不制备坡口；板厚≥5 mm，为保证焊缝熔透性，要制备坡口。由于焊接修复施工容易受到坡口加工、焊接位置等条件的限制，一般采用单面焊，较多采用单面V形坡口或V形坡口形式。 (3)焊接工艺规范制定 焊接修复工艺规范内容主要有焊材牌号、焊材规格、焊接电流、电弧电压、保护气体种类与流量、焊接速度、预热温度等。 选择工艺规范时要考虑焊接接头的性能，尤其是碳当量较高的母材焊接接头热影响区对焊接规范要求严格。焊接修复前，应进行工艺评定或工艺试验确定合理的工艺参数。 3．焊接修复施工及要求 （1）工件清理 焊接修复前，将焊接件开裂部位周围赫附的泥土、油污、水、锈、油漆等污物彻底清理干净，露出金属光泽。 （2）矫形 焊接件往往在开裂部位通常产生不同程度的变形，在焊接修复前应对变形部位进行矫正。焊接变形矫正可采用加热矫正、机械施力矫正，两种方法可单独或结合运用。采用火焰加热矫正方法时，加热温度在600~800℃，同一加热位置加