颚式破碎机机架的焊接.docVIP

颚式破碎机机架的焊接 1 引言????颚式破碎机广泛用于公路、建筑工程机械中，由于其工作时受冲击载荷作用，所以提高其焊接质量，是焊接生产中研究的问题。某厂生产的颚式破碎机机架采用16mm和12mm钢板，结构为箱型结构，材质为16Mn，焊缝采用手工电弧焊。产品出厂后，使用一个月左右，多台机架主焊缝开裂，返修时发现主要是焊缝中气孔和裂纹。本人经过深入的调查和分析，提出了一些工艺措施。????2 气孔和裂纹的危害????气孔是焊接中常见的缺陷之一。气孔的存在首先影响焊缝的致密性(气密性和水密性)，其次将减小焊缝的有效面积。此外，气孔还将造成应力集中，显著降低焊缝的强度和韧性，对结构的动载强度有显著的影响。人们通过研究统计X射线探伤底片上的缺陷，发现大多数都是气孔(80％左右)，其次为夹渣、未焊透、裂纹。因此，防止气孔是保证焊缝质量的主要内容，也是提高焊缝一次合格率的主要措施。????裂纹是焊接连接中最危险的缺陷。按产生的时间不同，可分为热裂纹和冷裂纹，前者是在焊接时产生的，后者是焊缝冷却过程中或冷却后产生的。在焊接结构中，使用过程中产生冷裂纹往往是很严重的质量问题。冷裂纹的产生和发展一般都比较隐蔽、时间较长，平时不会引起操作人员的注意，但一旦发生其后果却是灾难性的。????3 焊接气孔和裂纹的产生????3.1气孔????构成气孔的气体，一是来自于周围介质，二是化学冶金反应的产物。????焊接低合金钢时，形成气孔的气体主要是H2和CO，即通常所说的氢气孔和一氧化碳气孔。????氢气孔的主要来源是焊条药皮和焊剂中的有机物、结晶水或吸附水、焊丝与母材表面的油污、铁锈以及空气中的水分等，在高温下分解产生H2，氢分子进一步分解为氢原子和离子。氢在液态金属中的溶解度很高，在高温时熔池和熔滴就有可能吸收大量的氢。而当温度下降时，溶解度随之下降，即熔池开始凝固后，氢的溶解度要发生突变。随着固相增多，液相中氢的浓度必然增大，并聚集在结晶前沿的液体中，使其浓度升高处于过饱和状态，形成气泡。气泡长大到一定程度上浮，当气泡上浮速度小于结晶速度时就形成氢气孔。????CO主要是FeO、O2或其它氧化物与C作用的产物。即????[C]+[O]=CO????(1)????[FeO]+[C]=CO+[Fe]????(2)????[MnO]+[C]=CO+[Mn]????(3)????[SiO2]+2[C]=2C0+[SiO]??(4)????碳对氧的亲和力随温度升高而增大，高温下碳比铁、锰、硅等元素对氧的亲和力都大些。因此，上述反应主要发生在熔滴区和熔池头部。CO不溶于液态铁中，在高温形成后很容易形成气泡并迅速排出，不仅不会形成气孔，而且气泡析出时使熔池沸腾，有助于其它气体和杂质排出。????生成气孔的CO是在冶金反应后期形成的。熔池开始凝固后，液体金属中的C和FeO的浓度随固相增多而加大，造成二者在液体金属某一局部富集，浓度增加促使了式(2)的反应进行，而生成一定数量的CO。这时形成的CO由于温度下降、液体金属粘度增加及冷却快等原因，难于从熔池中逸出，而被围困于树枝晶粒间。此外，式(2)的反应是吸热过程，促使冷速加大，对气体析出更有利。????3.2裂纹????在焊接生产过程中，由于采用的焊接材料不同，结构类型、刚度以及施工、安装的具体条件不同，可能出现各种形态的冷裂纹，比较常见的有焊趾裂纹、焊道裂纹、根部裂纹等。冷裂纹大多数具有一定的延时性即是一种延迟裂纹，一般是在有载荷的使用过程中产生的，裂纹发生之前有一段潜伏期，然后是裂纹的扩展，最后发生脆性断裂，因此危害性很大。????大量的实践和理论研究表明，冷裂纹产生的原因主要有以下几种：焊接接头含氢量、材质的淬硬倾向现象以及约束应力的影响等。????3.2.1氢对焊缝的影响????焊接时，焊接材料中的水分、电弧周围空气中的水蒸气、焊丝和母材表面上的铁锈油污等杂质，在施焊时经电弧热分解而给焊缝中带人氢，而氢是引起焊接延迟裂纹的主要因素之一。焊接时，在高温条件下，大量的氢溶解在溶池中，在随后的冷却过程中，由于溶解度的急剧降低，氢将极力逸出，但因焊接时冷速过快，使氢来不及逸出而保留在焊缝金属中，焊缝中的氢处于过饱和状态，因而氢要极力扩散，焊缝中的含氢量是随时间而变化的。随着放置时间的增加，部分氢从焊缝中逸出，部分氢则扩散到钢微缺陷处，成为残余氢，而这些残余氢继续对焊缝起作用，成为冷裂纹的罪魁祸首。????氢是钢中扩散最快的元素，其扩散的速度与温度的高低成正比，温度升高，氢扩散得越快。焊后焊件在较高温度停留时间长些或设法使焊件冷却得慢些就可以使氢充分扩散到焊件外面，使焊缝中的氢含量减少。焊前进行预热，或者焊后热处理使焊件在焊后缓慢冷却，都可以使氢充分逸出减少冷裂纹。????3