四辊轧机可逆转机扁头的堆焊修复工艺

1. 失效分析及问题提出
四辊轧机花键扁头生产简介:花键扁头是连接工作辊和连接杆的构件。 通过扁头带动工作辊转动，扁头材质为28CrNiMo74合金钢。直径为780m,长度为1240m,重量1.8t。工作中扁头承受较大的正、反转转矩以及冲击力和摩擦力，轧机每天2000 ~ 3000t产量对其磨损十分严重。
2.失效形式及问题的提出
扁头是空心的，空心内有很多花键槽，由于工作中承受正、反转的交变应力，材料易出现疲劳破坏。其主要形式表现为在应力最大的位置开始形成微细的裂纹，随着应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩展最终导致断裂。这种情况采用堆焊修复就可变废扁头为新扁头，节约成本。
3.扁头材质的分析及焊材的选择
扁头材质为28CrNiMo74,其特点为强度高，耐磨性好，有较好的韧性，经分析研究选择湖南智者新材料科技有限公司的特种高熵合金喷焊粉，具有良好的抗裂性和高强度性能，用于堆焊同类型合金钢、高铬钢等。
4.修复工艺
根据28CrNiMo74材料的特点及工件的使用情况，选择修复工艺如下:探伤-开坡口-预热-等离子粉末堆焊→回火一机加工。
1)探伤。通过超声波探伤机对偏头进行探伤，结果三面有裂纹，裂纹位置在圆弧叉口处，长度为250m，深度为80mm，宽度为20 - 30mm,裂纹为树枝形。
2)开坡口。在裂纹位置采用电弧气刨开U形坡口，坡口长度为300mm， 深度为90mm,宽度为100mm，所刨坡口范围到未有裂纹为止。用电打磨机进行磨光。去除杂质和氧化物。
3)堆焊工艺
预热。扁头材质是合金钢，焊前预热是一项不可缺少的工序，预热能减少焊接过程的冷却速度，减少合金焊层液态金属的结晶裂纹及焊接应力的产生，也可以避免堆焊层金属相变和防止焊缝区近的裂纹。同时焊粉要在120度的烘干箱内烘干1h。
扁头预热方法:扁头放人120kW电加热炉内，以每小时35 ~40度进行升温，6h升温到250度，恒温9h出炉，若预热温度偏低则会产生裂纹，温度偏高，可能使扁头退火，组织粗大，降低扁头性能。
焊接扁头裂纹的参数。堆焊是修复过程的关键工序，要有合理的焊接参数及正确操作方法。采用堆焊电流120-160A，多层多道焊。
焊接扁头裂纹与焊接其他合金件不同，焊接扁头采用多层多道焊、焊道薄层的方法，这样使电弧燃烧过程中合金元素烧损较少，保证其化学成分和力学性能。
堆焊工艺。焊接扁头的裂纹采用自动PTA等离子粉末堆焊，堆焊方法为多层多道焊。堆焊形式为平焊。焊接采用从里向外焊以防应力产生。每条焊缝应一次焊完不能有中断，焊完后用轻捶对焊缝进行捶打，操作时运条速度要均匀，防止出现各种缺陷，比如气孔、夹渣、砂眼、裂纹等，运条方法采用直线形。
焊缝要对称，多层多道焊的焊缝顺序要编成程序。堆焊时要保证扁头整件温度在200度以上，如果温度下降到200度以下，必须回炉加热到200度以上。
5. 四辊轧机花键扁头裂纹焊后回火
四辊轧机花键扁头裂纹，经过以上工艺过程，堆焊完成后，必须进行回火。回火的目的是获得较好韧性、防止裂纹和便于加工，更好地消除扁头体内焊接内应力。
扁头裂纹堆焊后回火的方法是:把扁头整体放人电加热炉内，每小时升温30 ~ 40度，经6h达到250度。恒温10h以后停炉，缓慢冷却到室温，回火完成后加工。
6.机加工
回火后的花键扁头需要进行加工成形。加工方法采用机械加工法或手工加工法。按照图纸要求的尺寸打磨到符合标准，满足生产需要。

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