GCr15与35号钢滚轴的焊接工艺

GCr15与35号钢滚轴的焊接工艺摘要：GCr15钢（低合金高碳钢）含碳量高，焊接性差，轴类35#焊接也须经过预热，通过对这两种材质的焊接性能分析，焊接难度大。事实上，经过实验证明，通过选择合理有效的焊接工艺和工艺参数，能有效防止焊接接头的脆化，同时避免GCr15第一类回火脆性的发生，减少焊缝中的裂纹和白点，获得性能优良的焊接接头。关键词：GCr15、预热、热裂纹、第一类回火脆性摘要在公司板带项目：拉伸弯曲矫直机中，其拉伸矫直辊，采用了GCr15和35#钢的焊接。其结构如下：轴头（一）：圆钢Φ220x330，材料35#；要求调质处理HB217-255辊身：GCr15，采用锻件，并要求辊身表面高频淬火并低温回火处理轴和辊身的装配为过盈配合，需要热装。在工作中，拉伸矫直辊虽不承受相切于焊缝的剪切力，但是，承受垂直的焊缝的拉力，因此，对焊缝的受力要求还是比较高。由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大的差异，为了保证焊接质量，认证分析了两种材料的焊接性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。焊接性能分析GC15轴承钢和35#钢的化学成分及物理性能如表1、2所示：表1GC15和35#钢的化学成分表化学成分CSiMnSPCrNICUMOGCr150.95-1.050.15-0.350.25-0.45≤0.025≤0.0251.4-1.65≤0.30≤0.25≤0.1035#0.32-0.400.17-0.370.50-0.80≤0.035≤0.035≤0.25≤0.25≤0.25-按照国际焊接协会推荐公式计算(低合金非调质):w(C)eq=w(C)+1/6w(Mn)+1/5w(Cr)+1/5w(Mo)+1/5w(V)+1/15(Cu)+1/15w(Ni)(其中w(X)表示该元素在钢中的质量分数（%），计算碳当量时应取其上限GCr15碳当量：Ceq=1.48835#钢碳当量：Ceq=0.573GCr15和35#钢的焊接，就是高碳钢和中碳钢的焊接，容易产生硬脆的高碳马氏体，脆硬倾向和裂纹敏感倾向大，焊接性能差。因此，焊前要求预热，预热温度为250-350℃。并要在焊接过程中保持与预热一样的道间温度。焊后工件要求保温，在650℃保温，进行消除应力处理。同时，在施焊过程中，采取减少焊接内应力的措施，合理的排列焊道，分段倒退焊，焊后锤击。GCr15在200-240°时，会发生第一类回火脆性。因此，在焊接预热，焊接过程，以及焊后的退火处理的过程中，应该避免GCr15的回火脆性温度区间。焊接材料的选择GCr15和35#焊接，由于它们的含碳量和Cr含量相差很多，焊缝内碳和Cr含量容易形成梯度，为了减少这个成分梯度，因此，焊接材料在成分和性能上，应充当一个过渡层。同时，为了防止裂纹的产生，选用碱性低氢型焊条。碱性焊条中较多的CaO能有效脱除硫和磷，防止“热脆”和“冷脆”的发生；较低的含氢量能高焊缝的抗裂性。根据我们公司的产品性能要求与产品的结构形式，确定采用焊条E5015或E5016.焊接工艺2.1焊接工艺要点：焊前预热。采取整体高温预热，避开GCr15的第一回火脆性温度，综合考虑焊接结构和焊缝形式，选择温度为：280℃—350℃范围。焊条的选择。选用E5016或E5015等焊条施焊。焊条焊前必须烘干层间温度。高碳钢多层焊接时，各焊层的层间应控制与预热温度等同。采用小电流小电压多层焊。可通过减少碳量高的母材金属熔入熔池来满足焊缝金属的含碳量低于母材的要求，从而获得良好接头2.2焊接工艺安排：焊接母材：35#钢调质处理状态（轴头除装配外置外均留有单边5mm余量）GCr15：锻件，锻后热处理退火状态焊接材料：E5015或E5016.焊接坡口形式：V型坡口①仔细清除焊件待焊处的油污、铁锈等。②将GCr15轴承加热，装35号钢轴。然后同炉，整体加热至280℃—350℃。③采用直流反接，小电流施焊，焊缝熔深要浅，速度要快，以保证层间温度。④焊接时要采用对称、分段焊接以减少焊接应力过于集中（如下图）⑤焊接过程中要采用引弧板和引出板。⑥为防止产生裂纹，采用隔离焊缝焊接法，即先在焊接坡口上用焊条堆焊一层，然后在堆焊层上进行焊接。⑦为减少焊接应力，焊接过程中，采用敲击焊缝金属的方法以较少焊件的残余应力。2.3焊后热处理施焊结束后，应立即将焊件送入加热炉中加热至550-600℃左右，保证低于35#钢的调质回火温度。然后在炉中缓冷。待冷却到260℃时，取出焊件空冷。2.4焊后退火后，对焊缝及焊接接头表面进行磁粉探伤检查，未发现裂纹等缺陷。整体精加工后，对辊身表面进行高频淬火及低温回火处理，再次探伤也未发现裂纹，焊缝质