焊接裂纹、变形与应力的控制（二）

HEATS

　　1)为防止焊接裂纹，主要采取以下工艺措施：(1)预热预热是防止裂纹的有效措施，预热温度的确定主要考虑钢材的焊接性，焊前应做如下试验。

" T6 b, N3 `) ?4 ^; V" L

　　a)根据钢材化学成分计算其碳当量。

' |6 H/ B2 {7 _ H% r* s: @

　　b)用刚性拘束试验方法测定钢材裂纹敏感性。

+ _, |/ n4 @1 R: A) C7 ]. G

　　c)不同热输入条件下测定焊接接头的力学性能(主要是冲击韧度)，热影响区金相组织及硬度分析。

4 z n+ V* @9 Z" H1 _

　　通过上述综合试验结果确定焊接预热温度及焊接工艺参数，中碳合金结构钢预热温度参考值见表39。表39中碳合金结构钢预热温度推荐值

& i" W! O" c6 U. _0 f! x" Q ; i) W o5 i, c4 k' G' h# H

　　钢号最低预热温度厚度<20mm厚度=20～50mm厚度>50mm 20CrNiMoH 90 150 200 40CrNiMoH 280 320 370 42CrMnMoH 280 320 370 30CrMoH 150 180 200 20CrNi2MoH 150 180 200 40CrMnMoH 260 320 370

0 ]' S8 z! e: P( r" ` * f; ` N1 V( X# m6 ^

　　(2)焊接方法选择根据结构型式、尺寸以及生产的具体条件，按表40选择焊接方法，表40焊接方法比较

+ J+ d1 \7 c2 H \# b % r" w X5 g# _6 t+ E

　　焊接方法优点缺点手工电弧焊操作灵活，运用于小型齿轮焊接焊接接头多，焊缝续不均匀，劳动条件差，效率低。埋弧自功焊焊缝成形美观，效率高，适用于大型齿轮焊接可见度差、热影响区性能偏低O2气体保护焊熔深大、效率高、价格便宜易于实现机械化、自动化飞溅大，焊缝成形差药芯焊丝CO2气体保护焊效率高，焊缝成形美观、接头塑、韧性高烟尘大Ar80%十CO220%合气体保护焊形美观，接头塑、韧性高需增加配比器、氩气价格高

$ c! a3 c$ |2 u0 a4 Y

　　(3)焊接材料选择焊接齿坯主环缝共两种，—种为轮缘与腹板的连接焊缝(对接或角接)，该焊缝是由碳合金结构钢(轮缘)和低合金钢〔腹板〕焊接而成；另一种环焊缝为腹板与轮缘连接焊缝，该焊缝是由低合金钢(16Mn)和35或ZG35焊接而成。以上两种焊缝均可采用与16Mn等强度的结构钢焊接材料，既保证焊接接头无裂纹，又可得到塑韧性好的焊缝，保证焊缝在动载情况下具有良好的承载能力。此外，在选择焊接材料时(焊条，焊剂等)应优先考虑用碱性焊条，并严格控制熔敷金属中碳，硫、磷含量及扩散氢含量，以保证焊缝金属具有优良的韧性和抗裂件，

* d: q$ Q. l: i$ _" q3 z* y. J/ q

　　(4)焊接线能量及焊道排列采用较小的线能量可防止母材中的碳熔入焊缝中，以防止焊缝增碳而导致产生裂纹，同时可防止热影响区之高温回火区软化引起的强度、硬度降低。

8 Y3 P3 v# a; J0 N1 [ 6 n8 ]* u U7 X( k" W

　　采用多层多道焊接方法可改善热影响区组织和性能，这种方法尤其适宜用气体保护焊。

, B: v7 y }$ e1 u6 g4 C5 Y

　　(5)后热焊后及时进行250～300℃／(1～2h)消氢处理，然后缓冷至室温；

J' N- u# t6 C

　　(6)焊后消除应力热处理2)减少焊接变形的工艺措施

0 p7 x1 a2 i/ ~! ~6 P/ U' J1 H' e ) j2 R5 g2 q* [' {3 z

　　(1)轮缘、腹板、轮毅三大零件加1：精度和配合公差均进行了标准化，世界各国有各自的标准，如美国某公司生产的挖掘机低速重载焊接齿轮装配公关要求如腹板的外径应比轮缘的内径小l.6mm，其公差为0.8mm，即轮缘与腹板焊前装配闻隙为0.8～16mm。

' ^5 t( E6 x* d2 x 4 W( v( b; c; F$ m) V3 A' H

　　腹板的内径等于轮毅外径加上0.8～1.0mm。

　　由此可见，齿轮的装配间隙比一般焊接件的装配间隙小得多，这是防止变形的关键措施。

5 a3 z1 Z( p& w* [3 m& `0 l7 v 6 Y; l- e' O% Q* m, u# E

　　(2)装配、焊接胎具化，在精度较高的胎具上进行装配，并实现自动焊，可防止焊件变形，并具有提高生产效率和保证质量的作用。

: r/ j2 A. Y' n7 \( Q

　　3)减少焊接应力的工艺措施

　　一、焊接应力焊接过程中产生应力的主要原因与温度梯度，应力与板材厚度和结构刚度有关,板材越厚，结构刚度越大，夹紧力或紧固力越高，内应力越大。

* D& ?6 ~' B5 E$ G ' k D7 S, z5 _ . m/ @6 Q3 t* o5 _