45钢链轮与20CrMnTi套的焊接

2021-09-30 00:00:00 0

    农业机械一般工作环境比较恶劣,频繁启动、反转,冲击载荷大。部分农业机械采用链轮传输动力,其中片式链轮,扭矩如采用普通平键传递,容易造成滚键失效。

    在片式链轮的端面靠近齿的地方加工两个光孔,在光孔内焊接上两个材料为20CrMnTi的套, 其中为提高强度,链轮齿进行了齿部感应加热淬火、回火,硬度45~55HRC;套进行渗碳、淬火,硬度58~62HRC二者材料不同,且都经过热处理,焊接性都比较差,试制初期经常出现废品。经过分析,可以从结构设计、热处理、焊接等环节改进,最终提高了产品合格率。

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    45Wc=0.42%~0.5%,属于中碳钢,机慽强度高,塑性变差,焊接性能变差;同时由于齿部经过淬火、回火,靠近焊接套部位金相组织已经发生了变化,变为珠光体和马氏体的混合组织,越靠近齿的部位马氏体成分越多,焊接性能越差。

    20CrMnT Wc=0.17%~0.24%为低碳合金钢,经过渗碳、淬火,表面都变成了马氏体金相组织,焊接的性能变差。

    如直接将二者焊接,过渡层会形成脆性马氏体组织,容易形成冷、热裂纹,易形成气孔,产生氢脆现象,焊接质量达不到质量要求。为改善焊接性能,提高焊接强度,除采用合适的坡口形式、材料、焊接参数、焊接前预热和焊后保温等手段外,还可以采取以下方法改善焊接性能。

    (1) 改变链轮上的焊接部位,以便避开由于感应淬火造成的热处理影响区,尽量远离链轮上的马氏体组织。焊接孔的中心距在设计时已经确定,尺寸不能改变,但可以将孔加工在链轮齿顶的正下方。此处距离热处理影响区相对较远,通过金相显微镜观察,马氏体组织非常少,珠光体、铁素体相对较多。相对干链轮的齿槽下方,齿顶下方容易焊接,出现焊接缺陷的倾向少。

    (2) 20CrMnTi套渗碳时,为避免过多的离碳渗人套的焊接表层,可以在套表面涂上一层防渗膏,尽量避免焊接处马氏体组织出现。这样在渗碳淬火后,套的其他表面硬度符合要求,外表面的组织也便于焊接

    (3) 为了提髙连接强度,避免出现焊接缺陷,还可以将套和链轮的配合采用过盈配合,实际可以采用H7/s6的压入式过盈配合。同时为了避免因焊接造成齿部退火可以在靠近齿部的地方不焊接

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焊接工艺

    焊前准备链轮和套均要求经过清洗,去除油污、锈迹及氧化皮,晾干后将套压入链轮内,压装后产生一个环形槽,此槽可以视为焊接的槽型坡口。同时保证焊死没有油污,保持干燥。

    焊接设备选用型号为YD200KR2HGEC02保护焊机功率6.5kW;焊丝牌号为ER50- 6,1.0mm,保护气体采用瓶装液态C02

    预热将产品放入加热炉内加热200℃,保温2h通过对产品预热,既可以降低热裂纹、再热裂纹产生的倾向,又可以降低冷裂纹产生的倾向。

    冷却速度提髙,焊缝区应变速率也增大,容易产生热裂纹。预热可以改变焊接时的热量循环,使冷却的速度降低,因此预热可以降低热裂纹产生的倾向。

    产品经过链轮感应淬火、套渗碳淬火、压装等工序,在其内部积蓄了内应力。内应力集中对再热裂纹的影响很大,应力越集中,再热裂纹倾向也越大。而预热可以减少内应力,内应力减少了,再热裂纹的倾向也就降低了。

    氢在焊缝中的溶解和在焊接区的扩散,是引起冷裂纹的重要因素。当在预热条件下焊接时,在冷裂纹敏感区间之上停留的时间较长,大部分氢可以在较高温度下从焊接区域逸出;降至较低温度时,残余的扩散氢已经不足以引起冷裂纹。因此预热可以降低冷裂纹的产生。

    焊接采用平焊,焊接参数调整为电压 (222) V,电流为100A走丝速度18m/min

    保护气体C02喷嘴距离20mm气体流量10L/min 焊丝伸出长度20mm,焊接速度20cm/min

    焊后保温焊接后将产品放于保温炉 内,280℃保温2h后空冷。这样可以使扩氢从焊缝中逸出,由上面预热的作用可以知道,去氢可以防止出现冷裂纹。

    清理焊渣用手动砂轮打磨焊缝,保证外表美观,去掉飞溅的焊渣。

焊缝检测

    外观检查焊缝和热影响区无裂纹、夹渣、咬边、气孔等焊接缺陷,无飞溅的焊渣。

    内部检查利用超声波探伤检测,符合GB 11345-1989标准中的规定。

    两种经过热处理的材料焊接,不仅可以采取焊前预热、焊后保温及合适的焊接参数,而且可以从热处理工艺、配合连接、焊接部位和焊缝长度等几个方面分析、改进,以提高焊接质量。

    通过以上改进,废品率得以降低;产品在使用过程中性能稳定,适宜应用于工况恶劣的农业机械传动。