合金铸钢缸体焊补工艺浅析

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1、合金铸钢缸体焊补工艺浅析【文章摘要】合金铸钢缸体主要用于承受复杂的载荷和高温作用，但由于缸体结构比较复杂，且多用铸造工艺成型，铸件材料流动性较差，铸造时的体积收缩和线收缩都较大等，易形成裂纹、气孔、缩孔等缺陷，导致铸件的失效破坏。通过对缸体材质（ZG20CrMoV）和缸体结构的分析，用合理焊接方法和工艺对合金铸钢缸体的裂纹等缺陷进行焊补，满足产品的质量要求。【关键词】合金铸钢；缸体；焊接工艺；缺陷0前言某产品中的铸造缸体零件在机加工过程中发现20%的铸件都有裂纹、气孔、缩孔等缺陷。铸件的质量缺陷影响着产品的合格率，为此采用合理的修补焊接方法和工艺直接关系着铸钢缸体的质量及

2、生产的经济性。1缸体（ZG20CrMoV）的焊接性分析缸体材料的化学成分：C0.18～0.25%，Si0.20～0.60%，Mn0.40～0.70%，S≤0.030%，P≤0.030%，Cr0.90～1.20%，Mo0.50～0.70%，V0.20～0.30%，Cu＼Ni≤0.30%，其他≤0.025%.缸体材料机械性能：σb5490MPa，δ515%，Ψ30%，Aku24J，硬度140～200HBS，ZG20CrMoV钢属于低合金耐热钢系列，是一种热强性较好的铸钢，主要用于内燃机，汽轮机，燃气轮机，锅炉等。该钢合金元素含量较高，经碳当量计算约CE=0.69%，具有冷裂、

3、热裂和热影响区脆化等特点，焊接结晶时易析出淬硬组织；并且铸造缸体构件刚性大，三维受力，增加了缸体结构拘束度；焊接时传热快，冷却速度大，不利于氢逸出。为保证产品质量，常规焊接时要求进行焊前预热和焊后高温回火处理，焊接过程还需要控制焊接线能量和采取减低应力等措施，就能获得满意的焊补质量。2焊接方法及材料的选择目前，国内对缸裂纹补焊一般采用两种方法：热补焊法、异质冷补焊法。5热补焊法采用与汽缸材料相同的焊条，焊前对汽缸进行整体预热，焊后进行整体高温回火，补焊质量是令人满意的。异质冷补焊工艺主要采用镍基焊条，这样可以简化工艺，减小热作用范围，减少工件的变形量和残余应力。同时奥氏体

4、组织塑性高，从而有很好的抗裂性能。其优点是工艺简单，工作量小，工件不会产生大的变形。通过对两种焊接工艺比较，此次焊接修理所选用的焊接方法为焊条电弧焊同质热补焊法。选择焊条牌号：R317（型号：E5515-B2-V），φ3.2mm，焊接电流在90～110A，焊前烘干300～350℃，1～2小时，焊条烘焙后放100～150℃恒温箱中保温随用随取；直流电焊机ZX5-250，直流反接；焊前预热至150～250℃；焊接时控制层间温度150～200℃。3焊补工艺方案3.1焊前准备使用打磨工具（可装旋转锉头）将缺陷周围的粘砂、油污等清理干净，然后用无损检测方法检测缺陷位置及尺寸并进行标

5、记。缺陷如是裂纹两端打止裂孔φ10，深度比裂纹深2mm，可采用碳弧气刨、铲除、磨削等方法加工坡口。为了有效控制焊接应力，减少焊接工作量，坡口型式采用旋转锉头打磨成U型，根部R大于10mm，坡口内部圆滑过渡，应无尖角槽或棱角，坡口角度为20°左右，（见图1），并将坡口周围30mm范围、坡口内清理打磨出金属光泽，并用丙酮清洗干净。图13.2预热及保温焊前预热至150～250℃，焊接过程中控制层间温度150～200℃。用测温仪跟踪测量，在此温度范围进行施焊。3.3补焊5焊接电流在90～110A。补焊时考虑应力缸体的影响，焊接次序上采用分段焊、分道、分层焊接，窄焊道，焊条不摆动短

6、弧焊接。每一段的焊缝宽度10～12mm，焊缝长度30～50mm，控制焊道厚度以不超过3mm为宜。焊接过程中应注意清理，收弧时填满弧坑，以免产生弧坑裂纹。接头应错开，不能重叠。每段焊接停弧后，应立即用圆头锤锤击焊缝，以有效消除焊接应力。在保证熔合良好的前提下，尽可能提高焊接速度。每层焊接完成后，彻底清理干净焊渣等，用肉眼仔细检查焊缝表面，确认无裂纹等缺陷后方可继续进行下一道（或层）的焊接。3.4焊后检验停焊冷却后，对补焊焊缝进行打磨清理，使焊缝及补焊周围母材露出金属光泽，对补焊焊缝及其周围进行无损检验。同一处修补次数不超过两次，否则报废3.5焊后热处理焊后热处理可以改善焊接

7、接头的组织和性能，使淬硬区软化，降低硬度，提高冲击韧性和蠕变极限，防止焊接结构的脆性坡破坏。并且使焊接残余应力松弛，防止产生延迟裂纹，提高焊件的可靠性和寿命。针对产品尺寸和材质制定如下工艺。焊接后必须缓慢冷却至100～120℃，保温1h，然后升温至710～730℃，保温2～3小时然后缓慢冷却至150～200℃，出炉空冷至常温。4结论经上述焊补工艺实施，质量问题基本得到了解决，产品合格率达98%以上，保证产品的使用质量，降低了生产成本。【参考文献】5[1]中国机械工程协会焊接学会.焊接手册[M].机械工业出版社.2008.[2]