權(quán)利要求

1.高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，所述U型吊鉤(1)兩端部相對應(yīng)開設(shè)有第一軸孔(1.1)和第二軸孔(1.2)，中部位置開設(shè)有第三軸孔(1.3)，所述裂紋(5)位于U型吊鉤(1)的中心位置處，其特征在于，通過焊接防變形裝置對U型吊鉤(1)進(jìn)行剛性固定后進(jìn)行焊接修復(fù)，所述焊接防變形裝置包括T型固定螺桿(2)，T型固定螺桿(2)包括橫桿(2.1)和垂直焊接固定在該橫桿(2.1)中部的縱桿(2.2)；所述橫桿(2.1)的兩端分別貫穿第一軸孔(1.1)和第二軸孔(1.2)并通過緊固件(3)固定，縱桿(2.2)的外側(cè)端部貫穿第三軸孔(1.3)并通過緊固件(3)固定，其工藝步驟如下： 步驟一、制作并設(shè)置焊接防變形裝置； 通過金屬圓棒制作橫桿(2.1)、縱桿(2.2)以及相適配的緊固件(3)，將橫桿(2.1)的兩端以及縱桿(2.2)的外側(cè)端部分別貫穿第一軸孔(1.1)、第二軸孔(1.2)和第三軸孔(1.3)并設(shè)置緊固件(3)，將縱桿(2.2)的內(nèi)側(cè)端部與橫桿(2.1)的中部焊接固定后形成T型固定螺桿(2)，將T型固定螺桿(2)的三個端部分別通過緊固件(3)與U型吊鉤(1)緊固； 步驟二、焊接準(zhǔn)備； 2.1)、焊接設(shè)備：數(shù)字化控制逆變式手工焊條電弧焊和氬弧焊合并用直流焊機，打底層焊接材料采用φ2.5mm的CHC-2209焊絲或H1Cr18Ni9Ti焊絲，氬氣純度≥99.999％，填充層及蓋面層的焊接材料采用φ3.2mm的CHS407焊條； 2.2)、加熱裝置：加熱爐； 2.3)、輔助設(shè)施：角磨機、直磨機、銼刀、手錘、扁鏟、面罩、樣板、測溫儀、放大鏡、保溫棉； 2.4)、焊件材料：Cr25Ni20Si2； 2.5)、焊前堆焊要求：通過手工角磨機清理磨損表面去除鐵銹、油脂、水分； 2.6)、焊接位置：水平堆焊； 2.7)、焊接要求：所有焊接層必須無任何焊接缺陷并熔合于母材； 2.8)、焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊接設(shè)備、焊接材料、焊件材質(zhì)以及焊接要求制定焊接參數(shù)； 步驟三、焊接實施； 3.1)、通過手工切割裂紋(5)并形成V型坡口(4)； 3.2)、把通過焊接防變形裝置剛性固定的U型吊鉤(1)在焊前進(jìn)行固溶1080-1130°并快速冷卻； 3.3)、打底層焊接時，焊接方向采用左向焊法，焊絲水平夾角90°，焊槍水平夾角60°，焊縫厚度1.5-2.0mm，單面焊雙面成形焊接技術(shù)，底層根部熔透母材；打底層采用目測或放大鏡確認(rèn)焊縫無任何焊接缺陷后，再進(jìn)行填充層的手工焊條電弧焊堆焊，焊接時，運條方法采用斜圓圈形，焊條水平夾角75-85°，焊縫厚度3-4.5mm，確保熔池熔化母材后速度移動焊條，防止某一區(qū)域高溫停留時間過久，填充層的每一層檢測確認(rèn)無任何焊接缺陷再進(jìn)行下一層的焊接；蓋面層焊接時，運條方法采用月牙形，焊條水平夾角80-90°，焊縫覆蓋整體V型坡口并高于母材，全部焊接確認(rèn)表面無缺陷后快速冷卻； 3.4)、U型吊鉤(1)的裂紋(5)焊接修復(fù)完成后，對焊縫通過檢測探傷確認(rèn)內(nèi)部無任何缺陷后，拆分焊接防變形裝置，利用手工直磨機進(jìn)行焊縫表面以及各軸孔的研磨，并采用先制作的樣板進(jìn)行比對，恢復(fù)使用公差尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，其特征在于：所述T型固定螺桿(2)的三個端部分別設(shè)置的緊固件(3)為兩個分別設(shè)置在各軸孔兩側(cè)的鎖緊螺母，該T型固定螺桿(2)的三個端部分別設(shè)置有與鎖緊螺母相適配的外螺紋。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，其特征在于：所述焊接設(shè)備為型號為HT400D或HT500D數(shù)字化控制逆變式手工焊條電弧焊和氬弧焊合并用焊機。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，其特征在于：打底層焊接時，采用φ2.5mm的CHC-2209焊絲或H1Cr18Ni9Ti焊絲，焊接電流為80-120A，電弧電壓為24±1V，焊接速度為13±1cm/min；填充層和蓋面層焊接時，采用φ3.2mm的CHS407焊條，焊接電流為85-110A，電弧電壓為26±1V，焊接速度為17±1cm/min。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，其特征在于：打底層焊接時，確保背面焊縫成型厚度保持在0.5mm。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，其特征在于：所述CHS407焊條通過250℃烘干隨用隨取。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋焊接工藝。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的高速輪軸主要生產(chǎn)工藝為：原料鋼錠切割--冷床輸送--加熱爐進(jìn)料口固定機械手夾持---爐內(nèi)加熱--加熱爐出料口固定機械手夾持---鍛造油壓機鍛壓---調(diào)質(zhì)熱處理--機床加工--探傷驗收---交付使用，而調(diào)質(zhì)熱處理的輪軸是由耐熱鋼U型吊鉤把每一根車軸垂直依次排放，按照輸送導(dǎo)軌進(jìn)入加熱爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，由于耐熱鋼U型吊鉤長期在加熱爐內(nèi)承載著每一根輪軸900°～1100℃左右的實際溫度，吊運時，U型吊鉤一般在800～900℃同樣也受到冷卻降溫，存在著溫差熱應(yīng)力，內(nèi)部組織產(chǎn)生一種西格瑪相，導(dǎo)致U型吊鉤主懸掛孔受力部分(如圖1中所示的裂紋5)開裂，不能正常使用，批量的U型吊鉤如果更換報廢則會造成大量的成本損失。

考慮到U型吊鉤主懸掛孔受力部分開裂不宜批量更換必須實施裂紋挖補焊接，并確保MT、PT滲透探傷無裂紋和其他焊接缺陷后，通過機加工和局部手工研磨恢復(fù)圖紙尺寸和精度，U型吊鉤本體的材料為Cr25Ni20Si2耐熱鋼，此類材料可焊性能導(dǎo)熱系數(shù)小、電阻大、線膨脹系數(shù)大。其焊接的主要問題是：(1)此Cr25Ni20Si2耐熱鋼具有較高的高溫強度以及抗氧化，對含硫氣氛較敏感，在600-800℃有析出相的脆化傾向；(2)因Cr25Ni20Si2耐熱不銹鋼，金相組織為奧氏體型，故焊前不需要預(yù)熱，焊接后不需要熱處理；(3)因U型吊鉤主懸掛孔受力部分開裂是不規(guī)則，其軸孔用于高精度安裝高速輪軸熱處理主吊軸零部件，而焊接時容易產(chǎn)生較大的變形量。

發(fā)明內(nèi)容

針對在背景技術(shù)中存在的U型吊鉤裂紋焊接修復(fù)時的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋焊接工藝，通過簡易的焊接防變形裝置，采用剛性固定法，有效防止U型吊鉤在焊接過程中的變形量，投資費用低，現(xiàn)場操作維護(hù)方便，修復(fù)時間短。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，所述U型吊鉤兩端部相對應(yīng)開設(shè)有第一軸孔和第二軸孔，中部位置開設(shè)有第三軸孔，所述裂紋位于U型吊鉤的中心位置處，它的創(chuàng)新之處在于，通過焊接防變形裝置對U型吊鉤進(jìn)行剛性固定后進(jìn)行焊接修復(fù)，所述焊接防變形裝置包括T型固定螺桿，T型固定螺桿包括橫桿和垂直焊接固定在該橫桿中部的縱桿；所述橫桿的兩端分別貫穿第一軸孔和第二軸孔并通過緊固件固定，縱桿的外側(cè)端部貫穿第三軸孔并通過緊固件固定，其工藝步驟如下：

步驟一、制作并設(shè)置焊接防變形裝置；

通過金屬圓棒制作橫桿、縱桿以及相適配的緊固件，將橫桿的兩端以及縱桿的外側(cè)端部分別貫穿第一軸孔、第二軸孔和第三軸孔并設(shè)置緊固件，將縱桿的內(nèi)側(cè)端部與橫桿的中部焊接固定后形成T型固定螺桿，將T型固定螺桿的三個端部分別通過緊固件與U型吊鉤緊固；

步驟二、焊接準(zhǔn)備；

2.1)、焊接設(shè)備：數(shù)字化控制逆變式手工焊條電弧焊和氬弧焊合并用焊機，打底層焊接材料采用φ2.5mm的CHC-2209焊絲或H1Cr18Ni9Ti焊絲，氬氣純度≥99.999％，填充層及蓋面層的焊接材料采用φ3.2mm的CHS407焊條；

2.2)、加熱裝置：加熱爐；

2.3)、輔助設(shè)施：角磨機、直磨機、銼刀、手錘、扁鏟、面罩、樣板、測溫儀、放大鏡、保溫棉；

2.4)、焊件材料：Cr25Ni20Si2；

2.5)、焊前堆焊要求：通過手工角磨機清理磨損表面去除鐵銹、油脂、水分；

2.6)、焊接位置：水平堆焊；

2.7)、焊接要求：所有焊接層必須無任何焊接缺陷并熔合于母材；

2.8)、焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊接設(shè)備、焊接材料、焊件材質(zhì)以及焊接要求制定焊接參數(shù)；

步驟三、焊接實施；

3.1)、通過手工切割裂紋并形成V型坡口；

3.2)、把通過焊接防變形裝置剛性固定的U型吊鉤在焊前進(jìn)行固溶1080-1130°并快速冷卻；

3.3)、打底層焊接時，焊接方向采用左向焊法，焊絲水平夾角90°，焊槍水平夾角60°，焊縫厚度1.5-2.0mm，單面焊雙面成形焊接技術(shù)，底層根部熔透母材；打底層采用目測或放大鏡確認(rèn)焊縫無任何焊接缺陷后，再進(jìn)行填充層的手工焊條電弧焊堆焊，焊接時，運條方法采用斜圓圈形，焊條水平夾角75-85°，焊縫厚度3-4.5mm，確保熔池熔化母材后速度移動焊條，防止某一區(qū)域高溫停留時間過久，填充層的每一層檢測確認(rèn)無任何焊接缺陷再進(jìn)行下一層的焊接；蓋面層焊接時，運條方法采用月牙形，焊條水平夾角80-90°，焊縫覆蓋整體V型坡口并高于母材，全部焊接確認(rèn)表面無缺陷后快速冷卻；

3.4)、U型吊鉤的裂紋的焊接修復(fù)完成后，對焊縫通過檢測探傷確認(rèn)內(nèi)部無任何缺陷后，拆分焊接防變形裝置，利用手工直磨機進(jìn)行焊縫表面以及各軸孔的研磨，并采用先制作的樣板進(jìn)行比對，恢復(fù)使用公差尺寸。

進(jìn)一步地，所述T型固定螺桿的三個端部分別設(shè)置的緊固件為兩個分別設(shè)置在各軸孔兩側(cè)的鎖緊螺母，該T型固定螺桿的三個端部分別設(shè)置有與鎖緊螺母相適配的外螺紋。

進(jìn)一步地，所述焊接設(shè)備為型號為HT400D或HT500D數(shù)字化控制逆變式手工焊條電弧焊和氬弧焊合并用焊機。

進(jìn)一步地，打底層焊接時，采用φ2.5mm的CHC-2209焊絲或H1Cr18Ni9Ti焊絲，焊接電流為80-120A，電弧電壓為24±1V，焊接速度為13±1cm/min；填充層和蓋面層焊接時，采用φ3.2mm的CHS407焊條，焊接電流為85-110A，電弧電壓為26±1V，焊接速度為17±1cm/min。

進(jìn)一步地，打底層焊接時，確保背面焊縫成型厚度保持在0.5mm。

進(jìn)一步地，所述CHS407焊條通過250℃烘干隨用隨取。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋焊接工藝，通過簡易的焊接防變形裝置，采用剛性固定法，有效防止U型吊鉤在焊接過程中的變形量；通過焊前進(jìn)行固溶1080-1130℃并快速冷卻，避免在焊接過程中600-800℃有析出相的脆化傾向；本發(fā)明采用手工氬弧加電弧熱焊法，焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理，選用CHC-2209焊絲和CHS407焊條，焊縫金屬在900-1100℃高溫下具有良好的抗氧化以及抗裂性能；本發(fā)明不僅投資費用低，現(xiàn)場操作維護(hù)方便，修復(fù)時間短，而且焊接修復(fù)后U型吊鉤，其冶金結(jié)合的焊接層能夠符合周期性使用要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中U型吊鉤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明通過焊接防變形裝置固定U型吊鉤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中焊接防變形裝置的爆炸示意圖；

圖中：1、U型吊鉤；1.1、第一軸孔；1.2、第二軸孔；1.3、第三軸孔；2、T型固定螺桿；2.1、橫桿；2.2、縱桿；3、鎖緊螺母；4、坡口；5、裂紋。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另作定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本公開所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”、“橫”、“縱”等僅用于表示相對位置關(guān)系，當(dāng)被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關(guān)系也相應(yīng)地改變。

實施例1：

如圖1所示，U型吊鉤1兩端部相對應(yīng)開設(shè)有第一軸孔1.1和第二軸孔1.2，中部位置開設(shè)有第三軸孔1.3，該U型吊鉤1經(jīng)過長期使用后，在中部的受力部位易出現(xiàn)裂紋5，該裂紋5處需要進(jìn)行剛性固定并焊接修復(fù)。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明一種高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋的焊接工藝，先通過焊接防變形裝置對U型吊鉤1進(jìn)行剛性固定后再進(jìn)行焊接修復(fù)，所述焊接防變形裝置包括T型固定螺桿2，T型固定螺桿2包括橫桿2.1和垂直焊接固定在該橫桿2.1中部的縱桿2.2；所述橫桿2.1的兩端分別貫穿第一軸孔1.1和第二軸孔1.2并通過緊固件3固定，縱桿2.2的外側(cè)端部貫穿第三軸孔1.3并通過緊固件3固定；進(jìn)一步地，所述的緊固件3可以為兩個分別設(shè)置在各軸孔兩側(cè)并安裝在T型固定螺桿2的三個端部上的鎖緊螺母，該T型固定螺桿2的三個端部分別設(shè)置有與鎖緊螺母相適配的外螺紋，通過每個端部的兩個鎖緊螺母可在對U型吊鉤1鎖緊固定時進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足焊接的要求；本發(fā)明所述的焊接工藝步驟具體如下：

步驟一、制作并設(shè)置焊接防變形裝置；

通過直徑50mm的金屬圓棒制作橫桿2.1、縱桿2.2以及相適配的緊固件3(即鎖緊螺母)，先在橫桿2.1兩側(cè)端部和縱桿2.2外側(cè)端部位置分別安裝一個內(nèi)側(cè)的鎖緊螺母，然后將橫桿2.1的兩端以及縱桿2.2的外側(cè)端部分別貫穿第一軸孔1.1、第二軸孔1.2和第三軸孔1.3并在各桿端部再設(shè)置一個鎖緊螺母，將縱桿2.2的內(nèi)側(cè)端部與橫桿2.1的中部焊接固定后形成T型固定螺桿2，然后將T型固定螺桿2的三個端部分別通過各鎖緊螺母與U型吊鉤1緊固形成剛性固定；

步驟二、焊接準(zhǔn)備；

本發(fā)明的焊接技術(shù)路線：制作焊接防變形裝置并安裝U型吊鉤上--加熱爐整體進(jìn)行固溶處理--氬弧底層焊接--焊縫檢測--焊條電弧焊填充焊接--焊縫檢測--焊條電弧焊蓋面--整體焊縫檢測--手工研磨--備件組裝--交付使用--驗證周期。

2.1、焊接設(shè)備：型號為HT400D或HT500D數(shù)字化控制逆變式手工焊條電弧焊和氬弧焊合并用直流焊機，一機多用，滿足不同的焊接需求，打底層焊接材料采用φ2.5mm的CHC-2209焊絲或H1Cr18Ni9Ti焊絲，氬氣純度≥99.999％，填充層及蓋面層的焊接材料采用φ3.2mm的CHS407焊條，其中CHS407焊條通過250℃烘干隨用隨??；

2.2、加熱裝置：加熱爐；

2.3、輔助設(shè)施：角磨機、直磨機、銼刀、手錘、扁鏟、面罩、樣板、測溫儀、放大鏡、保溫棉；

2.4、焊件材料：Cr25Ni20Si2；

2.5、焊前堆焊要求：通過手工角磨機清理磨損表面去除鐵銹、油脂、水分；

2.6、焊接位置：水平堆焊；

2.7、焊接要求：所有焊接層必須無任何焊接缺陷并熔合于母材；

2.8、焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊接設(shè)備、焊接材料、焊件材質(zhì)以及焊接要求制定焊接參數(shù)；

焊接工藝參數(shù)

步驟三、焊接實施；

3.1、通過手工切割裂紋5并形成V型坡口4；

3.2、把通過焊接防變形裝置剛性固定的U型吊鉤1在焊前進(jìn)行固溶1080-1130°并快速冷卻；此步驟的目的是由于Cr25Ni20Si2耐熱鋼具有較高的高溫強度以及抗氧化，對含硫氣氛較敏感，在600-800℃有析出相的脆化傾向，因此焊前必須進(jìn)行固溶1080-1130℃快速冷卻，避免在焊接過程中600-800℃有析出相的脆化傾向；

3.3、打底層焊接時，焊接方向采用左向焊法，焊絲水平夾角90°，焊槍水平夾角60°，焊縫厚度1.5-2.0mm，單面焊雙面成形焊接技術(shù)，底層根部熔透母材，同時確保背面焊縫成型厚度保持在0.5mm，不僅保證焊接質(zhì)量，而且有利于手工研磨量的減少；打底層采用目測或放大鏡確認(rèn)焊縫無任何焊接缺陷后，再進(jìn)行填充層的手工焊條電弧焊堆焊，焊接時，運條方法采用斜圓圈形，焊條水平夾角75-85°，焊縫厚度3-4.5mm，電流小熱影響區(qū)小，確保熔池熔化母材后速度移動焊條，防止某一區(qū)域高溫停留時間過久，造成不銹鋼焊縫產(chǎn)生晶間腐蝕以及其他焊接缺陷；填充層的每一層檢測確認(rèn)無任何焊接缺陷再進(jìn)行下一層的焊接；蓋面層焊接時，運條方法采用月牙形，焊條水平夾角80-90°，焊縫覆蓋整體V型坡口并高于母材，全部焊接確認(rèn)表面無缺陷后快速冷卻至室外；。

3.4、U型吊鉤1的裂紋5的焊接修復(fù)完成后，對焊縫通過檢測探傷確認(rèn)內(nèi)部無任何缺陷后，拆解焊接防變形裝置，先將橫桿2.1和縱桿2.2從焊接處拆解，再依次拆除兩桿和各鎖緊螺母，利用手工直磨機進(jìn)行焊縫表面以及各軸孔的研磨，并采用先制作的樣板進(jìn)行比對，恢復(fù)使用公差尺寸。

本實施例中的快速冷卻方法采用焊接中常用的區(qū)別于自然冷卻的方法，如風(fēng)冷、水冷等。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

全文PDF

高速輪軸熱處理U型吊鉤裂紋焊接工藝.pdf