27SiMn液压缸体材料选择和焊接特性浅谈.doc

27SiMn液压缸体材料选择和焊接特性浅谈摘 要： 通过对设备加工、监造过程中对液压缸材料选择及焊接性能分析和对比，找出适合制造液压缸体的材料及焊接工艺。 关键词： 液压缸；材料；焊接特性； 概述 液压缸是液压支架中重要的部件，由于它经常工作在巷道下，一直承受交变载荷，并长期遭受井下污水及含酸性水质的腐蚀，在缸体的金属表面表面容易产生了麻点和锈蚀，从而影响其使用寿命，因此，在实际工作中，选择缸体材料具有非常重要的意义。本文通过监理实践中的多年经验，对缸体材料的选用和焊接加工工艺进行分析及探讨。 1.焊接性分析 1.1.化学成分及力学性能 1.1.1.化学成分 27siMn （一般直接选液压支柱管GB/T17396-1998）属低合金高强度结构钢（GB/T 1591-2008），化学成分见表1。 表1 27SiMn钢化学成分（质量分数） （%） 27siMn液压支柱管是在优质碳素结构钢基础上，适当地加入一种或几种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性能。这类钢在制成后，通常均需经过调质、化学热处理、表面淬火等热处理。与优质碳素结构钢相比较，具有良好的综合力学性能，多轧制成型材，用作机械或机器中的重要结构件. 硬度达HB285，一般以调质态的供货料。 1.2.焊缝中的热裂纹 27SiMn调质钢含碳量较低，含锰量较高，而且对S、P杂质的控制也较因此热烈倾向小。该钢含碳量高，合金元素含量亦多。根据各合金元素含量其碳当量计算应依据美国焊接学会提供的公式： 1.3.冷裂纹 这种钢的淬硬倾向相当大，本应有很大的冷裂倾向，但由于这种钢的特点是马氏体含量很低，所以它的开始转变温度Ms点较高，如果在该温度下冷却较慢，则此时生成的马氏体还能来得及进行一次“自回火”处理，因而实际上冷裂倾向并不一定很大。也就是说，在马氏体形成后如果从工艺上提供一个“自回火”处理条件，既保证马氏体转变时的冷却速度较慢，则冷裂纹是有可能避免的；若马氏体转变时的冷却速度很快，得不到“自回火”效果，则冷裂倾向就必然会增大。 图1：缸筒横截面由外向内硬度分布 （缸筒壁厚32mm） 1.4.热影响区的性能变化 1.4.1.过热区的脆化 在焊接热影响区受热时未完全奥氏体化的区域，以及受热时最高温度低于Ac1、高于钢调质处理时的回火温度的那个区域有脆化倾向。 1.4.2.焊接热影区的软化 这是焊接调质钢时的一个普遍问题，热影响区内凡是加热温度高于母材回火温度至Ac1的区域，由于碳化物的积聚长大而使钢材软化，而且温度越接近于Ac1的区域，软化越严重，因此对焊后不再进行调质处理的这种钢来说尤其重要。从强度出发，这是焊接接头中的一个薄弱环节，强度级别越高这一节问题越突出。 此外，软化的程度和软化区的宽度与焊接工艺也有很大关系。因此，在制定这种钢的焊接工艺时必须考虑到这一问题。 2.坡口焊接裂纹试验 2.1.试件的形状和尺寸（如下图）： 2.2. 焊接试验条件如下表： 2.3.结果分析 对于高强钢通常是采用预热焊接，考虑到该钢为超低碳贝氏体钢，为了最大限度的考察在恶劣条件下的冷裂纹敏感系数，我们参考原冶金工业部钢铁研究总院采用不预热焊接进行斜Y坡口对接裂纹试验，其环境条件及结果如下： 从试验结果来看，在较为苛刻的试验条件下，试件仅在起弧端热影响区开裂，根部裂纹在热影响区中扩展的最大长度仅为2mm。通过试验分析表明，27SiMn钢表面裂纹率、根部裂纹率、五个横断面平均裂纹率都为零。27SiMn钢焊接接头机械性能、斜Y型坡口焊接裂纹试验均表明，27SiMn钢，具有良好的焊接性能，综合机械性能可以满足强度要求，说明27SiMn钢焊接性能良好。 3.工艺过程控制 3.1. 焊接表面喷砂处理，去除氧化皮、油污及其他杂物。下料时选用机床切削。坡口等不可加工部位，清净熔渣，打磨至表面呈金属光泽，完工检验。 3.2.拼装间隙保证控制在0-2mm以内。 3.3.拼焊前检查零件的下料质量，按照生产图纸、焊接工艺的要求，使用定位胎具保证间隙，使装配产生的拘束应力降到最小。易变形处增加辅助支撑。 3.4.定位用焊条选用冲击韧性好的低氢碱性焊条（E7016直流反接），烘干后方可使用。当定位焊缝出现裂纹时，必须清除，重新焊接定位焊缝。 3.5.焊接过程的控制 3.5.1.操作焊工必须通过职业技能鉴定，达到高级工以上水平，资格证书处于有效期内。操作前经过工艺知识及焊接理论培训。 3.5.2.焊接材料进厂应具有有效质量保证书。焊条、焊丝无锈蚀、油污、破损等现象。保护气体纯度达到国家焊接用气标准要求。 3.5.3.焊