摘 要：介（jiè）紹了小齒輪座底板的（de）斷裂情況，通過對（duì）其材料（liào）的技術性能、鐵的可焊性等性（xìng）能的分析（xī），確定（dìng）了手工電弧冷焊的施工方案，並提出了具體的焊接工藝，順（shùn）利完成（chéng）了該工件的修複。
關鍵詞：手工電弧焊，修複，焊接
中鋁山西（xī）分公司氧化鋁一分廠GM223 型管磨機小齒輪座，材質為HT15233，在（zài）使用過程中其（qí）底板四個地腳螺絲（sī）孔處兩個斷裂，一個發生裂紋。由（yóu）於重新訂貨至少需時三個月，且生產形（xíng）勢較為緊張，要求管磨機早日投用，因此決定對該小齒輪座進行焊（hàn）接修複。
1 缺陷情況及失效分析
1.1 小齒輪座的斷裂情況
小齒輪座（zuò）底板四個地腳螺絲孔有兩個斷裂（liè）(在小（xiǎo）齒輪座同1) 底板（bǎn）斷裂（liè）有兩處（chù），位置及裂口開頭見（jiàn）圖1、圖2 ，斷塊尺寸（cùn）270 mm×250 mm×70 mm，斷口尺寸270 mm×(100 mm～130 mm) 。
底板斷裂一處，見圖1 ，已裂透。
1.2 失（shī）效分析
小齒輪座（zuò）在使用中本身受到的拘束度較大（dà）。在管（guǎn）磨機運行過程中承受交變載荷作用。工件（jiàn）本身存在製造缺陷，在加強筋邊緣（yuán）與底板連（lián）接之處存在應力集中。運行中，由（yóu）於大拘束度及（jí）交變載荷作用，預應力（lì）集中（zhōng）處發生破壞，形成（chéng）裂紋，逐步擴展至筋板處，發生斷（duàn）裂。
2 修複方案（àn）選擇
根據技術手段的現狀，選用手工（gōng）電弧焊方法進行修複。
2.1 材料的技術性（xìng）能（néng）參數
1) HT15233 的化學成分見表1 。
2) HT15233r 的性能（néng）參數見表2 。
2.2 鐵（tiě）的可焊性分析
由於鑄（zhù）鐵的固有性質及冶金（jīn）特性，給電（diàn）弧焊帶來了極大的困難，具（jù）體如下：
1) 熔化後鑄鐵冷卻速度快，在熱（rè）影響區易出現白口組（zǔ）織，焊接（jiē）時開裂（liè）傾向較大。
2) 鑄鐵（tiě）組成成分中，碳的含量高，在焊接（jiē）過程中碳易被氣化，容易產生（shēng）氣孔。
3) 鑄（zhù）鐵強度高，塑性差，焊接時（shí）殘餘（yú）應力大（dà），易產生焊接熱裂紋。
4) 鑄（zhù）鐵（tiě）中C、S、P 等元素含量高，並在焊接過程中熔化到焊縫中，會（huì）增加金屬的硬度，降低塑性和韌性，易產生裂紋，並降低可加工性。
5) 鑄鐵在冶煉過程中，易出現石墨粗大化，石墨（mò）與基體產（chǎn）生（shēng）間隙，使鑄件在使用（yòng）過程中（zhōng）油、水滲入形成氧化（huà）物（wù），嚴重阻礙焊接（jiē）時的熔合，同時，增加（jiā）產生焊接（jiē）裂紋和（hé）氣孔的可能性。
6) 鑄鐵在焊接熔化時，液（yè）態金屬流動性很差，嚴重妨礙焊接時的熔合，熔池中熔渣和有害氣體難以逸出，會在焊縫中產生嚴重缺陷。
針（zhēn）對以上不利因素（sù），必須（xū）從焊接工藝、操（cāo）作方法、焊接程序、焊接材料幾方麵加以解決。
2.3 焊接方法的選擇
鑄鐵手工焊可采用熱焊和冷焊兩種方法。手工電弧熱焊是將工件整體加熱到600 ℃～650 ℃以上開始（shǐ）施焊，焊接過程（chéng）中工作溫度不得低於400 ℃，焊後馬上加（jiā）熱到650 ℃，以消除應力退火。
小齒輪座的重量為1. 74 t ，且氧化鋁一分廠沒有合適的加熱裝備，故采用手工電弧冷焊法修複。冷焊法是指用不預熱、嚴格控製層間溫度、小（xiǎo）線能量的焊接方法進行焊接。
2.4 焊接材料的選擇
HT15233 的可焊性較差且底座的（de）下表麵為加工表麵，為保證焊接質量及下表麵的可加工性宜采用純鎳基焊條Z308 進行（háng）焊（hàn）接。但（dàn）Z308 焊條價格昂（áng）貴，為節約費用，可采用以Z308 焊條焊隔離層、J507 焊條與Z308 焊條相互填（tián）充、Z308 焊條蓋麵的方（fāng）法進（jìn）行修複，這樣既可降低成（chéng）本又可保證焊接（jiē）質量（liàng）及下表麵的可加工性能。
Z308 焊條的機械性能見表3 。
2. 5 焊（hàn）接次序
1) 裂紋處按非加工麵再（zài）加工（gōng）麵的次（cì）序施焊。
2) 斷塊處先焊筋板側，保證焊透，再從另一側清根、施焊。後焊筋板（bǎn）。
3 焊接
焊（hàn）接前要對所有焊接部位進行徹底清理，清除所有結疤、油汙等缺陷因素，然後再開始焊接（jiē）準備。
3.1 裂（liè）紋處焊接準備
表麵清理幹淨後，用角（jiǎo）向（xiàng）拋光機修磨（mó）裂（liè）紋處至磨出所（suǒ）要求的雙（shuāng）U型坡口。修（xiū）磨時（shí）要求消除所有裂紋傾向，坡口邊緣平滑過渡，鈍（dùn）邊、間隙以單邊能焊透為（wéi）準。
3.2 斷塊處（chù）焊接準備
兩斷塊斷裂口處形狀基本規則，表麵清理後用角向拋光機將斷口按坡口所要求形狀、尺寸修磨成（chéng）雙U型坡口，鈍邊、間（jiān）隙以單邊能焊透、另一側以清根為準，然後按尺寸在劃線平台上將斷塊與小齒輪座本體組對、點固。
3. 3 焊接
小齒輪座焊接熔敷量較（jiào）大，為減小焊接（jiē）應力及焊接變形（xíng），保證焊接質量，采用兩班工（gōng）作製（zhì），固定高（gāo）水平焊（hàn）工施焊。焊接時環境溫度保證在20℃以上，夜班如果溫度（dù）過低則停止（zhǐ）焊接。為防止穿堂風，在施焊時搭設（shè）圍篷以防風保溫。焊接時先焊裂紋，然後再焊斷裂（liè）塊。焊裂紋時（shí）先焊兩螺絲孔中間的裂（liè）紋，焊完後（hòu）再焊外側裂紋。
1) 焊接前，Z308 焊條（tiáo）要150 ℃烘幹1 h ，J507 要250 ℃烘幹2 h ，烘（hōng）幹後放入保溫桶中保溫，隨用隨取。
2) 每次焊接時都將焊道放置在水平位置，以利於操作。
3) 焊接時（shí）采用短道、快速、不擺條、斷續、分散焊法，每段長度（dù）不超過（guò）30 mm ，收弧（hú）時要填滿弧坑。
4) 焊（hàn）完一道馬上用鈍頭小錘錘擊整個焊（hàn）道以釋（shì）放焊接應力，錘擊速度要快，力量由重漸（jiàn）輕。
5) 嚴格控製層間溫度，每焊完一道必須冷卻到50 ℃以下方可繼續施焊。
6) 打底時采用小熔合比進行焊接，填充焊和蓋（gài）麵焊時可適當放（fàng）大（dà）熔合比。
7) 清除熔渣（zhā）後，用五（wǔ）倍放大鏡觀察，無（wú）裂紋，再繼續下一步焊（hàn）接。
