BTW1耐磨板焊接及加工工艺分析(共2862字).doc

1、BTW1耐磨板焊接及加工工艺分析(共2862字)摘要：BTW1耐磨板是近些年出现并应用在煤矿输送设备上的板材，它属于高碳、高锰钢范畴，其加工、焊接性能都较差，本文通过BTW1材料成分和力学性能，分析BTW1的切割、加工和焊接性能，制定合理的焊接、加工工艺，应用于生产。关键词：BTW1；切割；加工；焊接；加工硬化刮板输送机和转载机各类槽体的中板、底板是关键零件，使用过程中要承受冲击、疲劳、摩擦、腐蚀等恶劣工况，因此中板、底板都采用高硬度耐磨钢板，如Hardox系列、JFE系列这类中低合金高强度钢板。这类钢板表面硬度较大，内部硬度一般，当表面耐磨层磨损后会加快磨损速度。BTW1耐磨钢板是天津威尔朗

2、科技公司与宝钢近些年联合研发成功的奥氏体型耐磨钢。尽管这种钢强度不如Hardox，但是它的硬度要优于Hardox，力学性能见表1，该钢种在中低冲击工况下具有应变诱发马氏体相变的强化机制，强化后表面硬度能达到HRC4255，且当表面一层被磨掉后，新露出的表面同样会得到自强化，正因为这种“越磨越硬”的特性，使其开始应用到煤矿输送设备上。作为一种新材料，尽管它有以上许多优点，但是其工艺性还需要在生产中不断摸索和研究。1BTW1切割工艺1.1火焰切割BTW1耐磨板可以采用火焰切割方式下料，但是火焰切割质量一般，由于BTW1中C、Mn含量较高（化学成分见表2）。火焰切割时，在高压氧的作用下，C、Mn元素

3、大量烧损，而Mn正是促进BTW1获得稳定奥氏体组织的关键元素，当Mn大量烧损后，奥氏体组织开始不稳定，向切口附近大量析出碳化物，使切口表面增碳，增碳层组织在空气中淬硬，导致焊接裂纹产生的可能性大大提高，因此火焰切割后，尤其是切割焊接坡口，还需要将增碳层加工掉，才可用于焊接。也可采用打磨方式去除增碳层，但需要注意打磨温度不能过高。1.2等离子切割等离子切割效果要优于火焰切割，虽然切口处也会有碳化物析出，但是量要少得多，并且等离子切割温度高，速度快，切割面光滑，因此生产上推荐优先使用等离子切割的方式下料。2BTW1加工工艺BTW1具有强烈的形态硬化特性，加工过程中加工硬化非常明显，切削时发热大，加

4、快刀具软化、磨损，因此在编制工艺过程中，BTW1留量不宜过大，应遵循非重要面不留加工量，重要面少留加工量的原则。其次，BTW1在加工时需注意以下几点：切削速度不宜过大，避免刀具过热；进给量不宜过小，避免刀具在硬化层工作，切深最好控制在23mm之间；切削时发热量较高，加工时使用冷却液，降低切削温度，延长刀片使用寿命；刀具选择上，使用可转位铣刀，刀片选用高耐磨基体带耐高温涂层材质刀片，由于这类刀片价格较高，考虑选用多切削刃刀片，以提高刀片利用率，降低加工成本；加工参数选用见表3。3BTW1焊接工艺BTW1的热导率低，同时电阻率高，其热导率是低碳钢的1/4，线胀系数是低碳钢的1.6倍，所以易形成较大

5、的内应力，引起裂纹，BTW1物理性能见表4。3.1BTW1焊接性分析热影响区析出碳化物的问题，BTW1在1050°C左右，C全部固溶于奥氏体中，但是这种钢若再次受热超过250°C时，就可能沿晶界析出碳化物而使材料变脆。从BTW1连续转变曲线看，在冷却较快时，碳化物首先在晶界析出，随着停留时间增长，晶界碳化物将由不连续的颗粒状态变为网状分布，使脆性显著增加。若冷却速度更慢时，还要通过针状碳化物析出区，析出针状碳化物，使脆性大大增加，BTW1连续转变曲线见图1。因此BTW1在焊接后，在热影响区不断的析出碳化物，并可能向马氏体转变。为了减少碳化物的析出，应加快冷却速度，缩短在高温

6、停留时间；焊接热裂纹问题，BTW1在焊接时容易产生热裂纹，主要原因有两点：一是P、S和Mn、Fe容易形成低熔点共晶物，其熔点分别在960°C、1050°C，都远低于其固相线温度，在焊缝凝固后期，这些低熔点共晶物容易在晶间形成液态薄膜，导致焊缝金属塑性极低；二是BTW1线膨胀系数大，焊后冷却收缩量大，同时热导率小，热场分布不均匀，使焊接产生较大的内应力，在这两种因素的共同作用下，容易出现热裂纹。3.2BTW1焊接要点由于BTW1焊接时容易出现碳化物和热裂纹，因此焊接时需要注意以下几点：焊接时要严格控制热输入，焊前禁止预热，焊后禁止后热，并控制层间温度不超过150°C

7、，最好小于100°C；焊接过程中应及时采用水冷（用喷壶或其他工具），使焊缝快速冷却至室温。具体操作方法如下：每一道焊接约400600mm长度后，对准焊缝处喷水快冷，水干之前可在另一边或其他干燥处继续焊接作业，下一道焊接时同样在焊接400600mm长度后对焊缝喷水快冷，如上操作，反复进行焊接水冷作业，直至焊接完毕；操作手法上，可通过短段焊，窄焊道，采用多层多道，不摆动焊接，注意填满弧坑；焊接工艺上采用低线能量，小电流，快速焊接；清理时使用不锈钢钢丝刷。3.3焊丝和焊接方法选择焊丝选用CHM18.8Mn不锈钢焊丝，使用熔化极气体保护焊，保护气体选用Ar和5%CO2混合气体保护焊，减少飞溅的同时能获得较好熔深，焊接参数见表5。BTW1耐磨板属于高碳高锰钢范畴，并且又具有马氏体相变的强化机制，其加工、焊接都存在较大难度，以上工艺方法是根据BTW1耐磨板特性，总结生产实际，制定的比较详尽的工艺方法，目前已成功应用到多套设备上。参考文献：1陈剑虹，等.焊接手册M.机械工业出版社，2001.2吴