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第30卷2012年第4期 總第160期 鋼包車車輪的焊接修復 使用與維護 高陽 張微 關世武 馮福慶 曹明娟 申慶海 1鞍山科德軋輥表面處理有限公司 2鞍鋼股份有限公司設備保障部3鞍鋼集團鐵路運輸設 備制造公司鞍山 114042 摘要 介紹了鋼包車車輪磨損焊接修復的實際焊修操作工藝以及獲得的良好焊接質(zhì)量和為企業(yè)帶來 的巨大經(jīng)濟效益 關鍵詞 鋼包車 車輪焊接修復 Welding Repair for Steel Ladle Car Wheels GAO Yang ZHANG Wei GUAN Shi wu FENG Fu qing3 CAO Ming juan3 SHEN Qing hai r Anshan Court Roll Surface Treatment Co Ltd 2 Equipment Support Department ofAngang Steel Co Ltd 3 Railway Transportation Facility Manufacturing Company ofAnsteel Group Anshan 114042 Abstract Introduce the practical operation of welding repair for the wheel wear of steel ladle car and its good welding quality as well as the great economic results brought to the enterprise Key words Ladle car wheel welding repair 1前言 鋼包車是鋼鐵廠用于運輸鋼水的大型冶金車 輛 鋼包車車輪是它的關鍵部件 當車輪在軌道 上面行走時 不僅承受車輛自重和整包鋼水產(chǎn)生 的壓力和摩擦力 還承受著在軌道上來回運行時 與軌道接觸而產(chǎn)生的接觸應力 由于車輪處于長 期的高負荷運行狀態(tài) 車輪的踏面和輪緣不可避 免地會出現(xiàn)磨耗和擦傷 影響鋼包車的運行性 能 因此 車輪的質(zhì)量直接關系到鋼包車的安全 穩(wěn)定運行 一般情況 發(fā)現(xiàn)車輪磨損到達規(guī)定限度時 就必須進行更換 鞍鋼鐵運公司常年為各煉鋼 廠檢修鋼包車 檢查更換下來的車輪 發(fā)現(xiàn)僅僅 是車輪踏面的淬硬層和輪緣發(fā)生磨損 而其他 部位完好無損 如果采用一種方法對鋼包車車 輪的磨損部位進行修復 使其能滿足使用性能 這樣報廢的車輪就可以重新使用 將極大的降 低企業(yè)生產(chǎn)成本 提高經(jīng)濟效益 2車輪的焊接性分析 鋼包車車輪的材質(zhì)為ZG340 640 含碳量較 高 屬于鑄造高碳鋼 其力學性能 or 640MPa 340MPa 6 10 噦 18 Ah 10Jcm 其化學成分見表l 一l8一 表1 ZG340 640化學成分 c si Mn s P 鲞蘭 Ni Cr CU Mo V 0 60 0 60 0 90 0 40 0 40 0 30 0 30 0 30 0 20 O 05 根據(jù)公式計算碳當量為Ceq 0 945 當碳當 量大于0 4 時 焊后淬硬傾向大 焊接易產(chǎn)生冷裂 紋 同時熔化的母材使焊縫含碳量增高 再加上硫 和磷的影響 在焊縫及弧坑易產(chǎn)生熱裂紋 而且 車輪是澆鑄而成的鑄鋼 其本身就存在疏松 氣孑L 及裂紋 組織存在不均勻性 雜質(zhì)含量較多 在焊 接時易產(chǎn)生各種焊接缺陷及造成焊縫成形差 綜 上所述可知ZG340 640鑄造車輪的可焊性較差 3焊接方法及焊接材料 3 1焊接方法的確定 ZG340 640車輪不僅本身材質(zhì)的可焊性較差 而且車輪的踏面還有10ram厚度的淬硬層 車輪 的輪緣部分沒有淬硬層 與基材的材質(zhì)相同 車 輪磨損既有踏面淬硬層的磨損脫落 也有輪緣磨 損 如果采用塑性和韌性好的焊接材料 焊后車 輪踏面的硬度達不到要求 耐磨性差 如果采用強 度高硬度好的焊接材料 則在焊接時容易產(chǎn)生裂 紋 焊縫金屬容易脫落 因此 在車輪焊接修復的 使用與維護 第30卷2012年第4期 總第160期 焊縫中采用了多層焊接的技術方案 與車輪基體 金屬接觸的打底層焊縫金屬采用機械性能好 抗 裂性強 塑性大的鎳基焊條焊接 以確保焊縫金屬 與車輪基體金屬有良好的融合性能 提高焊縫金 屬的塑韌性 增加抗裂性 打底層焊縫金屬外側 的焊縫表層金屬采用耐磨合金焊條焊接 這樣既 能保證焊縫金屬與車輪基體牢固結合 不產(chǎn)生裂 紋 又能使焊后的車輪踏面的硬度和耐磨性能滿 足大型冶金車輛使用的性能要求 3 2焊接材料的選擇 采用卡斯特林公 的XHD2222焊條和 XHD646焊條 XHD 2222是一種鎳基高溫合金焊 材 焊條含鎳量極高 焊道具有極佳的韌性 在沖 擊載荷下也可以承受極高的壓力 由于它的彈性 模數(shù)較小 因此焊接殘余應力很小 它具有極好 的塑性 延伸率高達40 因而具有極好的抗裂性 能 能夠把可焊性很差的鋼焊接起來不產(chǎn)生裂 紋 XHD 646可用于中間層修復及焊接異種鋼 高效率奧氏體電焊條 可用作中間層 修復含Mn 量l3 的錳鋼 合金鋼及硬化鋼 焊條應存儲在干燥環(huán)境中 避免潮濕或藥皮 損壞 如果焊條變潮 可在350oC的溫度下干燥2h 4焊接操作工藝 4 1焊前清理和坡口制備 首先清理缺陷 用砂輪 鋼絲刷等工具認真清 除車輪及缺陷上的油 污 銹 垢等雜質(zhì) 否則焊接 時易出現(xiàn)氣孔 裂紋等缺陷 用著色探傷檢驗是否有裂紋的存在 如果有 裂紋 根據(jù)裂紋的分布形狀 將焊縫磨成V型或U 型坡口 將坡口及周圍打磨至出現(xiàn)金屬光澤 并 用著色探傷檢驗裂紋是否完全消除干凈 4 2焊件的焊前預熱 用履帶式電加熱器加熱 要求緩慢加熱 溫度 不得升得太快 預熱溫度為150 200 4 3焊接工藝與操作要點 為了防止熱影響區(qū)金屬組織硬化 焊接時要 降低焊接速度 使熔池緩冷 采用多層焊接 焊機 采用直流反接以減少金屬飛濺和焊縫中氣孔 采 用手工電弧焊焊接方式 車輪輪緣處采用XHD 2222焊條焊補 車輪踏面處采用XHD2222焊條焊 接底層 XHD646焊條焊接表層 XHD2222焊條的 焊接電流為100 110A XHD646焊條焊接電流為 90 120A 層間溫度250oC 焊接操作要點 1 打底焊用 3 2ram焊條 小電流 低電壓 小線能量 快速焊 打完底后用 4mm焊條施焊 焊接時每焊完一根焊條 都要用小錘敲擊焊縫 使 焊肉延伸 避免應力集中 2 平焊縫焊接時 焊條與焊接方向角度成 70 80 盡量壓低電弧長度 避免采用擺動焊 焊接結束熄弧前 回填6mm以填充弧坑 多道焊時 焊第二道焊縫時要用刷子徹底清除焊渣 3 施焊時要確保層間溫度控制在200 300 C之間 溫度不能太高 以避免晶粒長大 長 粗 造成焊接面脆化 溫度也不能太低 太低易引 起冷裂紋 4 焊接過程中要加強對焊接面的質(zhì)量監(jiān)控 每隔15min用20倍放大鏡檢查一次 發(fā)現(xiàn)裂紋及 時處理 施焊時確保焊肉與母材很好地融合在一 起 5 焊后保溫緩冷 焊后將車輪放在加熱爐中 用250 左右進行保溫2h 然后緩慢冷卻 保溫的 目的是使車輪緩冷 可避免延遲裂紋和冷裂紋等 發(fā)生 保溫材料采用在工作平臺上均勻地鋪一 層厚為150 200ram的石棉灰 將焊后車輪焊縫放 在保溫層上 在焊縫另一面再鋪一層厚為200 300mm的石棉灰 待焊件自然冷卻 達到自然溫度 狀態(tài) 方可撤除保溫層 5結論 焊接修復后的車輪經(jīng)超聲波檢驗 無裂紋 氣 孔等缺陷 符合有關標準 說明車輪修復采用鎳基 焊條打底 再用耐磨合金焊條填充焊接 并在焊接 過程采用合理的焊接工藝是成功可行的 焊接修 復的車輪性能并不比原車輪差 甚至好于原車 輪 經(jīng)焊接修復后的車輪 均能很好地恢復使用 性能 延長和提高了這些車輪的使用壽命 為企業(yè) 節(jié)省了數(shù)百萬元的資金 參考文獻 1I尚賀軍 趙麗美 大型冶金機械車輪的熱處理與質(zhì)量 管理U 熱處理 2011 26 4 56 59 2 重型機械通用技術條件 鑄鋼件 s IB T50oo 6 1998 314 i 志鴻 車輪裂紋的焊 bil1 焊接 2000 9 44 45 41卡斯特林焊材上海公司 德國卡斯特林焊材手工 電焊條手冊 M1 7 1 7 515劉秀英 關于ZG340 640高碳鑄鋼焊接技術研究 UJ 吉林水壽4 2004 263 7 17 18 2012 04 05收稿 一19