起重机卷筒的堆焊修复

文章编号：1002—025X(2013)06—0076—03

焊接技术第42卷第6期2013年6月

起重机卷简的堆焊修复

柳成．刘惠鹏

(唐山科技职业技术学院．河北唐山063000)

摘要：起重机卷筒材质为灰铸铁，磨损后拟采用堆焊修复本文通过对影响耐磨性的因素和灰铸铁的焊接性分析．选择CO：气体保护

焊和药芯焊丝进行灰铸铁卷筒的堆焊试验。经观察金相组织、硬度检测和现场运行检验．堆焊效果良好、关键词：卷筒；灰铸铁：堆焊中图分类号：TG457．2

文献标志码：B

良好，铸造性能较好，但脆性较大：其化学成分及

0前言

唐钢炼铁厂起重设备主要用于维修、铁渣起运等，尤其铁渣的起运物的自身质量大，T作繁忙，日夜不停T作，起重机负载率和机构运转率高。起重机所用卷筒为多层缠绕的光卷筒，钢丝绳与卷筒的摩擦及载荷的冲击力作用下，致使灰铸铁卷筒磨损严重，当磨损量达到卷筒的20％时，必须更换．每次更换不但耽误生产．而且增加了维修人员的T作量二为了提高卷筒的耐磨性，延长其使用寿命，拟通过堆焊方法对卷筒进行修复。因首次采用堆焊修复卷筒，故需采取焊接试验方法来验证其可行性．

灰铸铁含C量高，含S，P等杂质多，强度低、无塑性等特点．增大了焊接接头产生裂纹的敏感性，决定了灰铸铁的焊接性较差，灰铸铁焊接的主要问题有焊接接头产生白口组织和裂纹。产生白口组织的原因是由于冷却速度快和石墨化元素(C，Si等)

1影响耐磨性的因素

堆焊金属的耐磨性及硬度和形成的硬质碳化物的性能、形态及分布有关1。堆焊层随含碳量的增加，堆焊层硬度呈明显的增长趋势，但若碳含量过高，组织粗大，其并不理想。若堆焊层中碳化物的M。C，M，C数量多且分布均匀，则堆焊层耐磨性高．

不足，故采取的措施为：降低冷却速度和增加石墨化元素j裂纹产生的原因是焊接过程产生焊接应力大，当焊缝中存在白口组织时，白IZl组织脆性大，在焊接应力作用下产生裂纹，为此，所采取的措施为：选用小焊接T艺参数和采用塑性好的异质焊接

材料．

l抗托强度／MPa

：00

400

性能见表1和表2-2。。

表1

c2,7-3．5

HT200的化学成分(质量分数)≮l～2

7

(％P

S

M1105～l

2

表2

抗弯强度，Mf)a

HT200的力学性能硬度HB170～200

断后伸K率(％)

<05

冲山韧度l(J

<

【111：)

2灰铸铁焊接性

起重机卷筒所用材质为珠光体类型的灰铸铁HT200，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也

3焊接方法选择

根据卷筒材质、形状、使用要求来确定堆焊方法。堆焊的方法很多，有焊条电弧焊、埋弧焊、CO，焊、气焊等。适于灰铸铁补焊的常用

法有焊条电

收稿日期：2012-08—03

弧焊、CO：焊、气焊、钎焊等。卷筒的形状如图l所示，为双曲线型，其使用焊条电弧焊堆焊，生产效

基金项目：河北省教育厅指导科研项目(Z2011296)

率低，易产生焊接缺陷：气焊有利于焊接接头的石墨化，降低硬度，防止白口和裂纹，利于气体和杂质的{j：除，因此，采用气焊补焊铸铁．焊接质量好，但生产率低、成本高、劳动强度大；由于细丝CO!半自动焊焊接参数小、热输入小、抗裂性能好、热应力小、7-．件变形小、生产率高、操作简单等特点，所以综合考虑，决定使用CO：气体保护焊。

图1磨损的卷筒外形

4堆焊材料的选择

起重机卷筒材质为灰铸铁HT200，打底层选择焊接材料时，要考虑焊接材料具有一定的塑性、抗裂性以及与基体材料具有较好熔合性和焊接性．盖面层要考虑焊接材料能形成一定硬度的耐罄相．且具有较好T艺性和焊接性。因此，打底层焊接时．选择了含有促进石墨化元素及塑性好的药芯焊丝THY一5lB．其化学成分见表3：盖面层焊接时选择了焊缝熔敷金属能形成碳化物的高碳高铬型药芯焊丝YD608。YD608的化学成分见表4。

表3

THY一51B化学成分(质量分数)

(％)及力学性能

C

MIISS11化。#成；，

O8

75

O90

0．030

0．030

姬暇强度／MPa

A扎强度／MPd

冲。lj啦收功／J(O1：l

，J学性能

300

490

22

表4YD一608化学成分(质量分数)

(％

c：CrM(，u

MnSl、l

卜：。

24

0

280050805O

5焊接试验

5．1

试验过程

为了验证焊接T艺的正确性．笔者进行以下焊

接模拟试验．按照GB984--1985标准制备堆焊层试件。试件材质选用HT200，尺寸为100

mmx50mlnx

20

mm，用线切割下料。焊接设备选用松下KRI／一

350型CO：焊接电源，堆焊3层，盖面层焊缝尺寸为

70mmx30

mm．层间温度控制在50℃以下或用手试

一下不烫手为宜。每层焊缝厚度2～3lIlm，焊接T=艺参数选择见表5。

表5焊接工艺参数选择

焊接层次

焊材牌哆规格

焊接电流

电弧电堰焊接速度

7(体流量

／A

，V

，(mms“)

电源极性

…。min：

——

过渡堪TH、‘一5IA．击1290～110

19～2l

6

直流反接8～15

——

过渡腻THY一51A．击I2

100一120

19～2l

6

直流反接8～15盖皿层

YI)一608．击1

290～11019-216

n流反接

8～15

5．2试验结果分析

在焊件上用线切割截取20

mmx50

mill试块。磨

平后，做堆焊层金相组织及硬度检测。

熔合区、打底层、过渡层和盖面层金相组织形

貌如图2，3，4，5所示。

78焊_I：之友焊接技术第42卷第6期2013年6月

观察图2，3。4，5金相组织可知，熔合区焊接材料与基体金属熔合较好，其显微组织为碳化物+马氏体+珠光体。打底层显微组织为珠光体+渗碳体+少量马氏体，过渡层与打底层组织相同，因盖面层的回火作用分布较均匀，打底层和过渡层组织细小、韧性好。盖面层显微组织为合金碳化物+珠光体+渗碳体+马氏体的共晶组织，耐磨层C和Cr含量增加，白色碳化物增加，且均匀地分布在珠光体组织中，增加了盖面层的耐磨性。

在焊接接头横截面上于焊缝、熔合区、热影响区各取5个点做洛氏硬度检测，fjn,0定结果(算术平均值)见表6．热影响区产生淬硬组织，硬度较基体金属高，熔合区由于合金元素的迁移和碳迁移导致硬度值较高。打底层采用低碳合金钢焊丝硬度相对较低．盖面层焊缝因碳含量高和形成的碳化物以致其硬度值较高i

表6焊接接头硬度测定结果(平均值

『≯呼

部位热影响I)(

2

图6修复后的卷简

6．3焊接检验

通过肉眼观察未发现表面裂纹、气孑L等缺陷．射线探伤也未发现裂纹、剥离等焊接缺陷。

7

结论

通过对起重机卷筒的堆焊修复，得出以下结论：(1)焊接方法和焊接材料要选用得当。焊接方

法选择常用的CO!气体保护焊，适应性强、操作方便，适于灰铸铁堆焊．在焊接材料选择方面，打底层药芯焊丝要能实现与基体的良好熔合，减少白口组织：盖面层药芯焊丝所产生合金碳化物要多，并且硬度大，能使耐磨性明显提高。

(2)在焊接T艺上，通过采用轴向对称交叉焊接等措施，减小热输入．从而减小焊接应力，有效

硬度HRC

37．9

405

基体‘j打底层熔合I并

打底层盖面层

3

4

29

47

7

5

6焊接过程6．1焊前准备

用氧乙炔焰将卷筒表面的油污除掉．然后用角磨机打磨，露出金属光泽。

6．2

地控制了剥离、裂纹等缺陷的产生。

(3)起重机卷筒堆焊修复实现了灰铸铁零件的大面积堆焊，焊接缺陷少，提高了其使用寿命，堆焊修复的起重机卷筒在唐钢现场运行1年多时间里，T作稳定、可靠，达到了使用要求和预期目的。

焊接

将卷筒放在滚轮架上，先补焊磨损严重的沟槽．

然后进行堆焊。焊接方向为轴向，焊接位置为水平状态．焊接过程采用4个对称区进行，即焊完l道焊缝后，下l道焊缝呈1800，交叉进行。焊接T艺及参数按照焊接试验选定的选取。焊道间及焊层间要清渣后再焊接，以免夹渣，焊接结束时要填满弧坑，连续焊，不需预热和后热。观察焊接过程的稳定性、焊接材料与灰铸铁熔合情况。焊后要用钢丝刷清理表面、扁铲清除飞溅。修复后的卷筒如图6

所示．

参考文献：

11]张清辉，肖逸锋．堆焊中的两重性[J]．焊接技术，2003，32(4)：

43—45．

：2]刘家浚．李诗卓．材料磨损原理及其耐磨性[M]．北京：清华大学

出版社．1990．

13]周振丰．张文钺．焊接冶金及金属焊接性[M]．2版．北京：机械

r业Ⅲ版社．1988．

作者简介：柳成(1971一)．男，副教授，从事焊接专业教学和焊接I：艺研究r作．