钢包车车轮的焊接修复.pdf

第30卷2012年第4期 总第160期 钢包车车轮的焊接修复 使用与维护 高阳 张微 关世武 冯福庆 曹明娟 申庆海 1鞍山科德轧辊表面处理有限公司 2鞍钢股份有限公司设备保障部3鞍钢集团铁路运输设 备制造公司鞍山 114042 摘要 介绍了钢包车车轮磨损焊接修复的实际焊修操作工艺以及获得的良好焊接质量和为企业带来 的巨大经济效益 关键词 钢包车 车轮焊接修复 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 钢包车是钢铁厂用于运输钢水的大型冶金车 辆 钢包车车轮是它的关键部件 当车轮在轨道 上面行走时 不仅承受车辆自重和整包钢水产生 的压力和摩擦力 还承受着在轨道上来回运行时 与轨道接触而产生的接触应力 由于车轮处于长 期的高负荷运行状态 车轮的踏面和轮缘不可避 免地会出现磨耗和擦伤 影响钢包车的运行性 能 因此 车轮的质量直接关系到钢包车的安全 稳定运行 一般情况 发现车轮磨损到达规定限度时 就必须进行更换 鞍钢铁运公司常年为各炼钢 厂检修钢包车 检查更换下来的车轮 发现仅仅 是车轮踏面的淬硬层和轮缘发生磨损 而其他 部位完好无损 如果采用一种方法对钢包车车 轮的磨损部位进行修复 使其能满足使用性能 这样报废的车轮就可以重新使用 将极大的降 低企业生产成本 提高经济效益 2车轮的焊接性分析 钢包车车轮的材质为ZG340 640 含碳量较 高 属于铸造高碳钢 其力学性能 or 640MPa 340MPa 6 10 哕 18 Ah 10Jcm 其化学成分见表l 一l8一 表1 ZG340 640化学成分 c si Mn s P 鲞兰 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 根据公式计算碳当量为Ceq 0 945 当碳当 量大于0 4 时 焊后淬硬倾向大 焊接易产生冷裂 纹 同时熔化的母材使焊缝含碳量增高 再加上硫 和磷的影响 在焊缝及弧坑易产生热裂纹 而且 车轮是浇铸而成的铸钢 其本身就存在疏松 气孑L 及裂纹 组织存在不均匀性 杂质含量较多 在焊 接时易产生各种焊接缺陷及造成焊缝成形差 综 上所述可知ZG340 640铸造车轮的可焊性较差 3焊接方法及焊接材料 3 1焊接方法的确定 ZG340 640车轮不仅本身材质的可焊性较差 而且车轮的踏面还有10ram厚度的淬硬层 车轮 的轮缘部分没有淬硬层 与基材的材质相同 车 轮磨损既有踏面淬硬层的磨损脱落 也有轮缘磨 损 如果采用塑性和韧性好的焊接材料 焊后车 轮踏面的硬度达不到要求 耐磨性差 如果采用强 度高硬度好的焊接材料 则在焊接时容易产生裂 纹 焊缝金属容易脱落 因此 在车轮焊接修复的 使用与维护 第30卷2012年第4期 总第160期 焊缝中采用了多层焊接的技术方案 与车轮基体 金属接触的打底层焊缝金属采用机械性能好 抗 裂性强 塑性大的镍基焊条焊接 以确保焊缝金属 与车轮基体金属有良好的融合性能 提高焊缝金 属的塑韧性 增加抗裂性 打底层焊缝金属外侧 的焊缝表层金属采用耐磨合金焊条焊接 这样既 能保证焊缝金属与车轮基体牢固结合 不产生裂 纹 又能使焊后的车轮踏面的硬度和耐磨性能满 足大型冶金车辆使用的性能要求 3 2焊接材料的选择 采用卡斯特林公 的XHD2222焊条和 XHD646焊条 XHD 2222是一种镍基高温合金焊 材 焊条含镍量极高 焊道具有极佳的韧性 在冲 击载荷下也可以承受极高的压力 由于它的弹性 模数较小 因此焊接残余应力很小 它具有极好 的塑性 延伸率高达40 因而具有极好的抗裂性 能 能够把可焊性很差的钢焊接起来不产生裂 纹 XHD 646可用于中间层修复及焊接异种钢 高效率奥氏体电焊条 可用作中间层 修复含Mn 量l3 的锰钢 合金钢及硬化钢 焊条应存储在干燥环境中 避免潮湿或药皮 损坏 如果焊条变潮 可在350oC的温度下干燥2h 4焊接操作工艺 4 1焊前清理和坡口制备 首先清理缺陷 用砂轮 钢丝刷等工具认真清 除车轮及缺陷上的油 污 锈 垢等杂质 否则焊接 时易出现气孔 裂纹等缺陷 用着色探伤检验是否有裂纹的存在 如果有 裂纹 根据裂纹的分布形状 将焊缝磨成V型或U 型坡口 将坡口及周围打磨至出现金属光泽 并 用着色探伤检验裂纹是否完全消除干净 4 2焊件的焊前预热 用履带式电加热器加热 要求缓慢加热 温度 不得升得太快 预热温度为150 200 4 3焊接工艺与操作要点 为了防止热影响区金属组织硬化 焊接时要 降低焊接速度 使熔池缓冷 采用多层焊接 焊机 采用直流反接以减少金属飞溅和焊缝中气孔 采 用手工电弧焊焊接方式 车轮轮缘处采用XHD 2222焊条焊补 车轮踏面处采用XHD2222焊条焊 接底层 XHD646焊条焊接表层 XHD2222焊条的 焊接电流为100 110A XHD646焊条焊接电流为 90 120A 层间温度250oC 焊接操作要点 1 打底焊用 3 2ram焊条 小电流 低电压 小线能量 快速焊 打完底后用 4mm焊条施焊 焊接时每焊完一根焊条 都要用小锤敲击焊缝 使 焊肉延伸 避免应力集中 2 平焊缝焊接时 焊条与焊接方向角度成 70 80 尽量压低电弧长度 避免采用摆动焊 焊接结束熄弧前 回填6mm以填充弧坑 多道焊时 焊第二道焊缝时要用刷子彻底清除焊渣 3 施焊时要确保层间温度控制在200 300 C之间 温度不能太高 以避免晶粒长大 长 粗 造成焊接面脆化 温度也不能太低 太低易引 起冷裂纹 4 焊接过程中要加强对焊接面的质量监控 每隔15min用20倍放大镜检查一次 发现裂纹及 时处理 施焊时确保焊肉与母材很好地融合在一 起 5 焊后保温缓冷 焊后将车轮放在加热炉中 用250 左右进行保温2h 然后缓慢冷却 保温的 目的是使车轮缓冷 可避免延迟裂纹和冷裂纹等 发生 保温材料采用在工作平台上均匀地铺一 层厚为150 200ram的石棉灰 将焊后车轮焊缝放 在保温层上 在焊缝另一面再铺一层厚为200 300mm的石棉灰 待焊件自然冷却 达到自然温度 状态 方可撤除保温层 5结论 焊接修复后的车轮经超声波检验 无裂纹 气 孔等缺陷 符合有关标准 说明车轮修复采用镍基 焊条打底 再用耐磨合金焊条填充焊接 并在焊接 过程采用合理的焊接工艺是成功可行的 焊接修 复的车轮性能并不比原车轮差 甚至好于原车 轮 经焊接修复后的车轮 均能很好地恢复使用 性能 延长和提高了这些车轮的使用寿命 为企业 节省了数百万元的资金 参考文献 1I尚贺军 赵丽美 大型冶金机械车轮的热处理与质量 管理U 热处理 2011 26 4 56 59 2 重型机械通用技术条件 铸钢件 s IB T50oo 6 1998 314 i 志鸿 车轮裂纹的焊 bil1 焊接 2000 9 44 45 41卡斯特林焊材上海公司 德国卡斯特林焊材手工 电焊条手册 M1 7 1 7 515刘秀英 关于ZG340 640高碳铸钢焊接技术研究 UJ 吉林水寿4 2004 263 7 17 18 2012 04 05收稿 一19