《9Cr2Mo冷轧辊堆焊工艺初步探索.docVIP

0.目的：9Cr2Mo冷轧辊在使用过程中表面出现疲劳层、缺陷，拟采用堆焊恢复零件尺寸，并保持9Cr2Mo冷轧辊的使用性能。1.9Cr2Mo成分分析9Cr2Mo的成分如表所示，从表中可以看出该材料具有高的含碳量并含有加深淬透性的cr、淬硬性并细化晶粒的Si,Mn,Mo元素。高的含碳量和合金元素较多，使得焊缝内多含马氏体、共晶碳化物等脆硬组织，导致堆焊合金的抗裂性较差。2.冷轧辊焊接性及特点冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制循环应力、强力摩擦和挤压、瞬间高温和强烈冲击。因此在选择堆焊层金属时需要考虑其强度、硬度、耐用性等方面。在轧辊修复中，热轧辊的修复工艺比较成熟，研究已较多。对于冷轧辊，由于对表面硬度及均匀性要求高，难度大，研究少。轧辊堆焊是指去除轧辊表面的疲劳层或缺陷后，用合适的堆焊材料、采用科学的工艺方法将其修复至原始辊径的过程，它的主要优点是轧辊使用前后的辊径不变。但是9Cr2Mo的成分和工作条件决定了其焊接性较差，堆焊时容易产生气孔、裂缝、夹渣、焊瘤和脱落等缺陷，这些使得9Cr2Mo的堆焊工艺非常复杂。不仅要研究其堆焊工艺方法，还要对产生的缺陷的修补工艺技术进行研究。3.堆焊方法及材料3.1堆焊方法的选择目前使用的堆焊方法主要有手弧焊堆焊、氧-乙炔火焰堆焊、气体保护堆焊、埋弧堆焊、等离子堆焊、电渣堆焊等方法。其中轧辊埋弧焊是应用最广泛的工艺，具有生产效率高、质量好、经济效益较好的优点。表二 几种堆焊方法的比较3.2焊材的选择1）太原钢铁公司七轧厂，自93年起采用H201+SJ107焊剂，进行9Cr2Mo冷轧支撑辊堆焊，堆焊效果良好。2）采用相当于H203 药芯焊丝+HJ250也可进行堆焊。在实际生产中已经应用。3）堆焊焊条D606，天津市第二冶金机械厂和邢台冷轧带钢厂采用D606焊条在常温下堆焊9Cr2Mo冷轧支撑辊经实际应用，证明用该焊条所修复的轧辊耐磨性好，抗剥落能力强，其使用寿命为原轧辊的1～2倍。4）冷轧辊埋弧堆焊药芯焊丝如LSD503/552，其堆焊层金属为中碳合金钢，具有沉淀强化效果，硬度高,韧性好，耐磨性能优良。5）此外还可采用药心焊丝THYD451-4在选择堆焊材料时要注意以下两点：1）降低稀释率2）堆焊金属与母材的配合，为了防止堆焊、焊后热处理和零件使用过程中堆焊层产生过大的组织应力和热应力，常要求堆焊金属和母材有相近的膨胀系数和相变温度。4.堆焊工艺4.1堆焊方法：埋弧堆焊焊材：焊丝LSD503/552，焊剂LF606（根据零件具体尺寸、技术条件确定）4.2焊前准备焊前除尽辊表面油锈，车尽疲劳层和裂纹。并进行目视检查，对不能确定的缺陷可使用着色剂进行检查，使用后着色剂必须清除干净。对多次堆焊的轧辊，应经超声波探伤，检查内部情况，在确认无裂纹的情况下方可进行焊接。焊接温度15-22度，环境湿度65%,现场无穿堂风4.3焊接过程将辊预热，预热温度：由辊身及堆焊材料成分而定，预热温度应在材料的Ms点以上。升温速度开始100以下采用约20/h，之后可为40/h。要求均匀加热。当不能整体预热时，可局部进行预热。将母材保温，时间：? ? ? ? ? ，出炉后立即焊接。焊接参数：（参数选择参考文后附表）电压电流焊接速度送丝速度采用小热输入量焊接焊后回火。为了减少由于表面和内部冷速不一造成体积应力而引起裂纹，要控制冷速。一般控制冷速和加热速度大致相同，冷至100时要保温一定时间，冷至50以下可不再控制冷速。为了消除焊接残余应力，必须进行回火处理，回火温度视轧辊使用条件，一般控制在450~600之间。回火温度高，内应力消除彻底，但硬度降低。因而回火温度的选择，既要保证轧辊表面一定的硬度，又要尽量消除内应力。回火的保温时间通常取每一寸直径保温一小时，多在4~10小时内选取，冷却大部分是随炉缓冷，降温至150后可空冷。5.堆焊工艺试验设计DOE对电流和焊接速度采用2因子3水平的试验设计，试验设计如下表所示。6.试验结论采用软件对焊接质量进行分析，寻找最优工艺参数。分析图表如图，根据分析我们认为：7.工艺指导书8.焊接工艺评定结论8.1产品焊接结论8.2堆焊层金属的检验报告8.3结论