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1、前  言
    某水泥廠錘式破碎機由羅馬尼亞進口，該設備承受沖擊載荷的圓盤為易損部件。湘潭鋼鐵集團有限公司機修廠為該廠制作圓盤備件，在沒有對圓盤進行受力分析和材料焊接性分析的情況下，僅僅根據對原件化驗結果進行了材料的選用，盤芯用35 CrMo鑄鋼，盤片用厚80 mm的45鋼熱軋鋼板，盤芯和盤片己按尺寸成形。在焊接過程中出現了裂紋，向湘鋼修建部求援，解決該公司生產急需的備件以及避免改用材料造成的浪費。筆者通過對3 5CrMo鋼的焊接性分析，并根據現場情況制定了焊接工藝，成功地進行了45鋼與3 5 CrMo鑄鋼的焊接。
2、圓盤結構和材料分析
2.1  結構分析
    錘式破碎機是由電動機帶動主軸、圓盤、銷軸及各錘子高速旋轉的機械，錘子以絞鏈方式裝在各圓盤之間的銷軸上，錘頭沖擊力使固體破碎，圓盤承受脈動的沖擊載荷。附圖為圓盤結構示意圖，它是由35CrMo盤芯與10片45鋼板盤片拼焊而成，盤片厚80mm，盤芯與盤片相焊處的凸臺為80mm，焊縫形狀為環縫，由于板厚而大，結構剛性很大，焊后由于焊縫收縮產生很大的約束拉應力，易導致裂紋，故應盡可能減少焊縫尺寸，減少應力。由于盤片之間距離僅178 mm，因此盤片與盤芯的焊接第一片為雙面坡口，其余只能是單面坡口。
2.2  焊接性分析
    圓盤原件所用材料的化學分析結果見表1，此次圓盤盤片為45鋼，焊接性比較好，盤芯為35 CrMo鋼，屬于中碳調質鋼（化學成分見表2），該鋼含碳量高，且合金元素含量較多。依國際焊接學會碳當量公式計算：表明碳當量較高，有相當大的淬硬性，可焊性差。
    35 CrMo鋼具有相當大的淬硬傾向，焊后的淬火組織是脆硬的高碳馬氏體，對冷裂紋的敏感性大，加之盤片與盤芯凸臺厚均為80 mm，約束度較大，易出現較大的約束應力，這容易造成焊接影響區發生脆化或開裂。
3、焊接工藝要點及措施
    根據以上分析，焊接的主要問題是設法避免焊接裂紋。為了防止焊接裂紋，必須從以下幾方面做工作：
    盡量避免熱影響區的淬硬，減少焊縫的擴散氫含量，降低焊接區的約束應力。
3.1焊前預熱
    35 CrMo鋼由于Ceq一0.74%較高，有相當大的淬硬性，因而在焊接熱影響區的過熱區很容易產生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度愈大，生成的高碳馬氏體愈多，脆硬也就愈嚴重。為減少過熱區的脆化，從減少淬硬傾向出發，采用加大線能量應當有利，但由于35 CrMo鋼的淬硬傾向很大，僅通過加大線能量難以避免馬氏體的形成，相反卻增大了奧氏體的過熱和提高了奧氏體的穩定性，促使形成粗大的馬氏體，使過熱區的脆化更嚴重。因此，焊接過程中需采取小線能量，同時采取預熱緩冷和后熱等措施。因為采用小線能量減少了高溫停留時間，避免了奧氏體晶粒的過熱長大，增加了奧氏體成分不均勻性，從而降低了奧氏體的穩定性，并同時采用預熱和緩冷等措施來降低冷卻速度，這樣改善了過熱區的性能。
    由于35CrMo鋼的預熱溫度為200～250℃，考慮到現場的實際情況，將預熱溫度定為220～250℃，層間溫度不低于200℃。
3.2焊接方法
    與手弧焊相比，MAG焊具有熱量集中、熔敷效率高、稀釋率低、焊接變形小、抗裂性好等特點。同時富氬CO2氣體保護焊可明顯改善熔滴的過渡，具有飛濺少、焊縫成型美觀等特點，同時由于盤片之間的距離僅178 mm，手弧焊時焊條沒法伸入，故本次焊接采用了80% Ar+20% CO2的富氬CO2氣體保護焊。
3.3焊接材料
    45鋼的抗拉強度為600 MPa，35CrMo鋼的抗拉強度為980 MPa。根據異種鋼焊接采用的焊材應與低強度材料相等強度的原則，因此采用H08Mn2S1A焊絲，其熔敷金屬塑性較好，使焊縫冷卻時有一定的收縮余地，可大大降低約束應力，從而有效地控制了裂紋的出現。
4、工藝實施
4.1預熱方式及保溫措施
    盤芯和盤片置退火爐內以40～60℃／h的升溫速度預熱到300℃，保溫th出爐組對，并用煤氣繼續加熱保溫，使焊接過程始終保持200—250℃的預熱溫度。
4.2第一盤片組裝與焊接
    第一片采用雙面焊接，組對時保證盤芯與盤片之間的垂直度，余下的9塊盤片將以此為基準組裝。置圓盤盤片于水平位置，使焊縫處于水平位置焊接。焊接次序：先焊一側環焊縫厚25～30mm，翻轉另一側焊滿，再翻轉填滿余下部分。
4.3第二～第十盤片組裝與焊接
    由于盤片之間距離較近(178 mm)，只能采用單面焊接，以前一盤片為基準組對下一盤片，利用圓盤的銷軸孔進行加固，然后進行焊接；先用噴嘴角度可調的賓采尼焊槍在坡口背面焊接一層，再在坡口側焊接，直至填滿與母材相平。如此循環將余下盤片組裝、焊接完。
4.4 焊接工藝參數
    焊接的工藝參數見表3。由兩名焊工對稱同時施焊，采用多層多道焊，焊道彼此重疊，重疊焊縫不少于焊縫寬度的1／3，同時每焊完一層用風鏟錘擊焊縫以消除應力；焊后進爐作消除應力熱處理。熱處理制度為，升溫速度40～60℃/h，工件加熱到600±20℃，保溫4h，隨爐冷卻。現場焊接時應注意焊工自身防護，以免灼傷。
5、結  語
    45鋼與35CrMo鑄鋼的焊接可以采用焊前預熱、小線能量、控制層間溫度、焊后熱處理等工藝措施，可以防止裂紋的產生。對填充量大的焊縫，以MAG焊接可以采用單V35。坡口，采用可調角度的賓采尼焊槍焊接以減少焊接工作量與殘余應力。同時采用多道多層焊，利用后一層、后一道焊縫對前一層、前一道焊縫回火作用并錘擊焊縫，可以細化晶粒，提高焊縫的強度和韌性。用此工藝施焊的圓盤運行一年多，使用效果良好。