[發(fā)明專利]一種Q355B與42CrMo超高強(qiáng)重載偏心軸組件的焊接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310261668.0
• 申請(qǐng)日: 2023-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116000423A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李柏松;侍孝建;魏守盼;吳世強(qiáng);李亞周;朱明濤;武樹(shù)成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州徐工礦業(yè)機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/173
• 分類號(hào): B23K9/173;B23K9/095;B23K9/32;B23K9/235;B23K103/04
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 何君

本發(fā)明公開(kāi)了一種Q355B與42CrMo超高強(qiáng)重載偏心軸組件的焊接方法，該焊接方法如下：偏心軸組件兩端分別穿入相應(yīng)的焊接變位工裝，調(diào)整偏心軸組件環(huán)焊縫位于立向上位置；焊前采用電磁感應(yīng)電纜將偏心軸組件焊縫區(qū)兩側(cè)預(yù)定區(qū)域均勻預(yù)熱；采用斷弧打底、填充，連續(xù)焊蓋面，保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度，焊接過(guò)程通過(guò)工件自重和工裝剛性約束限制偏心軸組件焊接變形；焊后立即在工件外包裹保溫棉，焊縫兩側(cè)預(yù)定區(qū)域螺旋式纏繞電磁感應(yīng)電纜進(jìn)行后熱消氫處理；焊接保溫結(jié)束后放置預(yù)定時(shí)間進(jìn)行磁粉探傷。本發(fā)明焊接方法具有焊接工藝裝備成本投入低、操作簡(jiǎn)單便捷、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)異種超高強(qiáng)重載偏心軸組件環(huán)焊縫在爬立焊位置的高效、高質(zhì)量焊接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接方法技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于異種超高強(qiáng)重載偏心軸組件的焊接生產(chǎn)。

背景技術(shù)

42CrMo作為工程機(jī)械常用的超高強(qiáng)度鋼，具有比強(qiáng)度和硬度高、淬透性大的特點(diǎn)，尤其調(diào)質(zhì)處理+表面淬火后具有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，適用于制造截面尺寸較大和機(jī)械性能要求較高的重要零部件，但其碳當(dāng)量高達(dá)0.89%，可焊性較差，焊后熱影響區(qū)極易產(chǎn)生低塑性的脆硬馬氏體組織進(jìn)而引發(fā)冷裂紋，因此42CrMo材料焊接需嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)熱、保溫工序以減緩焊后冷卻梯度，降低鋼材的脆硬傾向。

以某大型露天礦山鉆孔設(shè)備-牙輪鉆機(jī)為例，其后軸組件由42CrMo大圓軸和Q355B支撐座構(gòu)成重載偏心結(jié)構(gòu)形式（重量超過(guò)2噸，長(zhǎng)度大于4.8m），整機(jī)裝配時(shí)與兩側(cè)行走履帶梁通過(guò)精密裝配形式連接，共同支撐上方箱型平臺(tái)及整機(jī)重量，具有焊后同軸度要求高、承受靜載荷沖擊要求高、疲勞壽命要求高的特點(diǎn)。

Q355B與42CrMo構(gòu)成的異種超高強(qiáng)重載偏心軸組件在焊接制造過(guò)程主要存在以下四項(xiàng)技術(shù)難題：一是大圓軸橫截面尺寸較大，預(yù)熱溫度難以保證均勻一致。如采用傳統(tǒng)火焰方式局部加熱，雖然圓軸表面瞬時(shí)溫度可以達(dá)到焊前預(yù)熱溫度要求，但圓軸內(nèi)部溫度較低，尤其在室溫低于零下時(shí)焊后有極大概率出現(xiàn)冷裂紋，工件返修費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如采用加熱爐進(jìn)行整體預(yù)熱，雖然可以保證圓軸截面加熱溫度的均勻一致，但對(duì)加熱爐空間尺寸要求較高（圓軸長(zhǎng)度超過(guò)4.8m），設(shè)備成本投入大，且在實(shí)際作業(yè)過(guò)程重載圓軸工件加熱后吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)不便。二是偏心軸組件重量大（重量超過(guò)2噸），不易連續(xù)翻轉(zhuǎn)位置焊接。尤其是周圈環(huán)焊縫全位置焊接，不僅對(duì)工人技能水平要求高且不易保證焊接質(zhì)量。如利用變位機(jī)或滾輪架翻轉(zhuǎn)，受限于偏心結(jié)構(gòu)形式，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備兼容性要求高且一次成本投入大，不適應(yīng)多品種、小批量的離散化生產(chǎn)模式。三是后軸組件為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)形式，在大熱輸入多層連續(xù)焊接條件下焊接變形較大，需在拼焊過(guò)程有效控制焊接變形。另外，由于重載偏心結(jié)構(gòu)形式在旋轉(zhuǎn)過(guò)程存在較大偏心彎矩，限制了圓軸預(yù)留工藝余量、焊后整體車削加工以保證同軸度的作業(yè)方式。四是超高強(qiáng)重載偏心軸組件環(huán)焊縫爬立焊如采用常規(guī)連續(xù)電弧焊接，大電流焊接時(shí)由于熔池溫度過(guò)高，焊道熔深較大，在重力作用下鐵水容易下淌，焊縫成型難以控制；小電流焊接時(shí)整體熱輸入較小，容易沿?zé)嵊绊憛^(qū)的淬硬區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，不易保證焊接質(zhì)量。

因此迫切需要一種焊接工藝裝備成本低、操作簡(jiǎn)單便捷、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的焊接方法來(lái)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在同時(shí)滿足預(yù)熱溫度均勻一致、工件快速翻轉(zhuǎn)、焊接變形有效控制、焊后質(zhì)量高可靠性前提下，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)重載偏心軸組件高效、高質(zhì)量焊接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種Q355B與42CrMo超高強(qiáng)重載偏心軸組件的焊接方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種Q355B與42CrMo超高強(qiáng)重載偏心軸組件的焊接方法，，包括以下步驟：

a)?工件翻轉(zhuǎn)：偏心軸組件兩端分別穿入相應(yīng)的焊接變位工裝，調(diào)整偏心軸組件環(huán)焊縫位于立向上位置；

b)預(yù)熱：焊前采用電磁感應(yīng)電纜將偏心軸組件焊縫區(qū)兩側(cè)預(yù)定區(qū)域均勻預(yù)熱；

c)?偏心軸焊接：采用斷弧打底、填充，連續(xù)焊蓋面，保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度，焊接過(guò)程通過(guò)工件自重和工裝剛性約束限制偏心軸組件焊接變形；