超高锰钢焊接工艺论文

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1断裂现象观察

焊缝断裂的位置都在沿机架座侧的熔合处，每块衬板的焊缝断裂面上均出现有多处整体断裂前的旧断裂面和新断裂面上有不同程度的点状夹杂物。这与原焊接时的工艺、措施、焊接材料和焊接应力有关。

2焊接性分析

主机架座超高锰钢是经水韧处理后得到纯奥氏体组织，材料具有良好的韧性和综合性能。当超高锰钢加热到300℃以上时，原溶解到奥氏体金属中的碳就会从奥氏体晶粒内向晶界析出，并聚集在晶界形成碳化物，破坏了奥氏体组织的完整性；晶界碳化物的聚集会使超高锰钢脆化，力学性能大幅度下降，还可导致超高锰钢热影响区产生裂纹。所以焊接时，需采取冷焊工艺，控制热输入量等，使超高锰钢基体在焊接过程中保持较低温度，减少基体在300℃以上停留时间。超高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.5倍，是碳素钢的2倍。体积收缩率和线收缩率较大，焊接过程中容易出现应力和裂纹。焊接时应减少热输入量和采取降低应力等措施。ZCuAl9Mn2铝青铜焊接时的主要问题是铝的氧化，生成致密而难熔的AlO薄膜覆盖在熔滴23和熔池的表面，易在焊缝中产生夹渣、气孔和未熔合等缺陷。因此，焊前应清除表面氧化物，焊接过程中宜快速冷却，降低在较高温度的停留时间，防止铝的氧化。因铝青铜的热导率λ=64w（m•k）比纯铜和黄铜低，并且有较窄的结晶区间，焊接时可以不采取预热措施。超高锰钢与铝青铜焊接时，如选择铝青铜焊接材料，液态铜对近缝区钢的晶界有较强的渗透作用，在拉应力作用下单相奥氏体的超高锰钢容易产生渗透裂纹。防止措施：选择合适的焊接材料或堆焊过渡层等。

3焊接材料的选择

铝青铜焊接时，相匹配的焊条是T237。但它与超高锰钢在一起焊接时，在超高锰钢侧的近缝区有产生渗透裂纹的倾向，不能直接使用焊接。因Ni与Cu能无限互溶，可排除Cu的有害作用，当Ni的质量分数高于16%时的焊缝在碳钢上不会产生渗透裂纹。所以，选择镍铜焊条Ni207进行过渡层堆焊，可有效地避免渗透裂纹产生。

4焊前准备

将机架座和衬板上原焊接处的残留焊肉、熔合部分及周围30mm范围内表面的氧化膜清除干净，并露出金属光泽。焊条按规定进行烘干，并放在100℃的保温筒内随用随取。准备一台直流焊接电源和一把带圆头的小锤（重0.5kg，圆头直径R5mm）。

5焊接工艺及措施

衬板与机架座间连接的角焊缝位置。角焊缝均采取多层多道焊，先焊过渡层1~4道后，再焊接5~10道。采取直流反接、小电流、短弧焊，在熔合良好的情况下尽量提高焊接速度，以控制热输入量。焊接工艺参数见附表。焊道应分层、分段、对称分散跳焊。每段焊道长度最长不得超过70mm，或是焊完一根焊条的1/4~1/3就灭弧浇水冷却，使焊道及周围的温度不超过100℃。采用轻微直线往复运条，焊道宽度为焊条直径的2~3倍，后一焊道应压住前一焊道的1/3，以使焊层表面平展。每焊完一段浇水冷却后，立即用带有圆头的小锤在焊道表面进行敲击，达到布满麻点为止，使焊缝产生部分塑性变形来抵消焊缝的部分收缩变形，消除焊缝部分应力。由于敲击使破碎金属延展，焊缝扩展，表面形成压应力，可防止裂纹产生。焊接过程中要注意每道间的接头处应错开20mm左右，收弧时填满弧坑；焊道与母材的结合部位应熔合良好，并与母材圆滑过渡。

作者:朱宁何耀飞单位:攀钢集团公司焊工培训中心