[發(fā)明專利]一種中硬齒面焊接齒輪的組裝焊接工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010255847.6
• 申請(qǐng)日: 2010-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101913013A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖德政;段世新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中信重工機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/00
• 分類號(hào): B23K9/00;B23K9/18;B23K9/16;B23K9/04;B23K9/23;B23K9/235
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接工藝，尤其是一種中硬齒面焊接齒輪的組裝焊接工藝。

背景技術(shù)

目前，中碳調(diào)質(zhì)鋼與低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)件的可焊性一般是從材料的碳當(dāng)量、結(jié)構(gòu)的拘束度、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量等方面進(jìn)行界定和判斷。結(jié)構(gòu)件的制造難易程度往往看的是結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性、剛性、適用焊接方法的自動(dòng)化程度、勞動(dòng)強(qiáng)度及作業(yè)環(huán)境等因素。

齒圈的材質(zhì)為中碳調(diào)質(zhì)鋼，中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量高，碳當(dāng)量CE＝0.76～1.05％之間，合金元素含量也高，淬硬傾向較大，對(duì)冷裂紋的敏感性較大，冷裂傾向嚴(yán)重。同時(shí)，由于含碳量高，大大增強(qiáng)了磷的危害，而且滲碳齒輪結(jié)構(gòu)的拘束度較大，故存在著熱裂紋傾向，因此需采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，如預(yù)熱、控制層間溫度、后熱處理等，以防止裂紋產(chǎn)生。

中碳鋼與低合金鋼(Q345)等的焊接，焊縫與母材的化學(xué)成分，金相組織，物理、化學(xué)性能都有很大差別，受多合金元素被稀釋和碳遷移的影響，焊縫中存在過(guò)渡區(qū)段，不但化學(xué)成分和金相組織不均勻，而且物理、化學(xué)性能也有很大差異，兩種強(qiáng)度級(jí)別、碳當(dāng)量以及可焊性相差較大的異種鋼材，尤其是在兩者相比，在抗拉強(qiáng)度高和碳當(dāng)量大、可焊性差的一種鋼材上強(qiáng)度級(jí)別、碳當(dāng)量以及可焊性相差較大的異種鋼焊接，這個(gè)問(wèn)題目前還較難解決。本發(fā)明人為了解決上述問(wèn)題，提供以下技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種在兩種強(qiáng)度級(jí)別、碳當(dāng)量以及可焊性相差較大的異種鋼材料所采用的焊接工藝方法以及焊接材料，尤其是在兩者相比，在抗拉強(qiáng)度高和碳當(dāng)量大、可焊性差的一種鋼材上先堆焊過(guò)渡層的焊接工藝方法，解決了可焊性相差較大的異種鋼材焊接的問(wèn)題。本發(fā)明采用了設(shè)置堆焊過(guò)渡層的焊接方法解決強(qiáng)度級(jí)別、碳當(dāng)量以及可焊性相差較大的異種鋼焊接難題。本發(fā)明的技術(shù)方案是：

齒圈1、幅板2、筋板5均為數(shù)控下料，幅板的內(nèi)、外園直徑方向留16～20mm的加工余量，鉚工在裝配平臺(tái)上將幅板2、鋼管4、筋板5組對(duì)成小部件齒輪芯后施焊，焊接時(shí)采用CO₂氣體保護(hù)焊，焊絲選用ER50-6、Ф1.2實(shí)芯焊絲；焊接完畢矯正合格后，進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，再上車(chē)床上加工內(nèi)外園的半U(xiǎn)型坡口，鈍邊3mm，R8mm，坡口面角度8°。

2、齒圈過(guò)渡層堆焊

①上胎方式：

因單個(gè)齒圈的直徑大，寬度窄，上轉(zhuǎn)胎后重心偏高，不利于安全生產(chǎn)，因此應(yīng)采用兩兩之間齒圈用槽鋼[18?L＝400?6件均布連接在兩齒圈之間組成一體，焊角尺寸15mm，將其吊放在轉(zhuǎn)胎上。

若僅有單個(gè)齒圈，無(wú)法兩兩肩并肩的連接，可將其放置在焊接變位器上，用壓板(或頂緊座)、螺栓、螺母，在齒圈的外園和內(nèi)園上分別固定四套，再將焊接變位器的工作臺(tái)面旋轉(zhuǎn)90°，使單個(gè)齒圈處于立方狀態(tài)。

②齒圈堆焊層的坡口形式

在齒圈內(nèi)園裝焊副板的部位加工一圈等腰梯形槽，梯形槽的深度10～15mm，梯形槽的上邊(短邊)長(zhǎng)度為幅板的厚度+30～40mm，在梯形槽的上邊(短邊)兩端傾斜15°與梯形槽的下邊的兩交點(diǎn)距離極為梯形槽的下邊(長(zhǎng)邊)尺寸。

③預(yù)熱

將調(diào)質(zhì)處理并已加工好堆焊層梯形槽的齒圈在轉(zhuǎn)胎(或變位器)均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，煤氣加熱器對(duì)準(zhǔn)齒圈待堆焊部位，均勻加熱，用測(cè)溫筆測(cè)量待堆焊部位溫度，待溫度達(dá)到250～300℃以上，方可焊接。

④焊接

采用操作機(jī)進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊堆焊，堆焊時(shí)焊道寬度8～10mm，搭接量4～5mm，單層焊接厚度2～3mm，堆焊高度高出齒圈內(nèi)表面3～5mm，進(jìn)行去應(yīng)力退火后，加工過(guò)渡層。

焊接工藝規(guī)范參數(shù)如下表：

表一

3、齒輪的焊接

①預(yù)熱

將加工好坡口的齒輪芯與齒圈1、輪轂3裝配在一起，組裝成齒輪整體后，將其平吊放到焊接變位器上，將煤氣加熱器對(duì)準(zhǔn)齒輪芯待焊部位，并旋轉(zhuǎn)變位器，對(duì)齒輪芯進(jìn)行均勻加熱，用測(cè)溫筆測(cè)量待焊部位溫度，待溫度達(dá)到150℃以上，焊接。

②焊接

齒輪芯與齒圈1、齒輪芯與輪轂3之間焊縫均用用CO2氣體保護(hù)焊打底，焊絲選用ER50-6、Ф1.2實(shí)芯焊絲，焊接1～2層，以后采用埋弧自動(dòng)焊焊接，采用多層多道焊。每道焊縫須連續(xù)焊接，層間溫度不得低于150℃，否則應(yīng)重新加熱至150℃以上。第一面焊接1/3后，將齒輪芯與齒圈翻個(gè)，焊接另一面，焊接結(jié)束后，再將齒輪芯與齒圈翻個(gè)，焊接第一面直至焊接結(jié)束。焊縫在焊接過(guò)程中需預(yù)留應(yīng)力釋放口，待退火后再進(jìn)行補(bǔ)焊。

CO2氣體保護(hù)焊打底的焊接工藝參數(shù)為焊接電流250～350A、電弧電壓34-36V、焊接速度37～41cm/min、氣體流量20L/min。埋弧自動(dòng)焊的焊接規(guī)范同表一。