焊接應(yīng)力消除

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      有直徑500長2500的軸，兩端有滑動軸承支承，材料為42CrMo。在使用中，軸的中部熱裝一個800寬的輪轂，輪彀的過盈量為0.85mm.使用中，通過輪轂使軸主要受交變彎應(yīng)力。現(xiàn)有使用兩年八個月的軸，在更換輪轂時發(fā)現(xiàn)，在輪轂施力大的一側(cè)整個圓周出現(xiàn)裂紋。探傷裂紋的深度為20mm，裂紋在過盈配合區(qū)域，距輪彀端面30mm。
- E  h7 g4 N: B, K( H$ r$ N5 A      希望把裂紋車除后再焊接。對42CrMo如何防止焊接裂紋，用振動法消除焊接應(yīng)力是否可行（如采取熱時效，軸的直線度可能會產(chǎn)生誤差）各位有什么好的方法，請詳細(xì)談?wù)劇?/td>

陳明6174

為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關(guān)鍵。
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/ s' z" A4 X: p7 ~) R(1)焊前嚴(yán)格清除工件表面的油污、鐵銹、水漬和毛刺。
& J! S" H2 l( C9 I) t$ J; O% @$ m(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。     
(3)焊條使用前經(jīng)350～400℃烘干，保溫2h，然后放入保溫筒內(nèi)，隨用隨取。
(4)采用直流反接(即工件接負(fù)極)，焊接電流180～220A，電流電壓23～25V，焊接速度180～190mm/min。
) U, X$ X4 o. Q- d5 u, a(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側(cè)對稱施焊，整個焊接過程連續(xù)進(jìn)行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監(jiān)測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內(nèi)。在不產(chǎn)生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進(jìn)行認(rèn)真檢查，對已產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進(jìn)行焊接。
5 ]# t" a, F1 S# C7 Y3 e(6)為了減小焊接應(yīng)力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風(fēng)鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。
(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。去應(yīng)力退火工藝如圖2所示。
(8)去應(yīng)力退火后,對堆焊表面進(jìn)行磁粉探傷檢查,未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷,機械加工后也未發(fā)現(xiàn)裂紋。

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陳明6174 發(fā)表于 2014-7-5 10:47
為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關(guān)鍵。

(1)焊前嚴(yán)格清除工 ...

非常贊同“為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關(guān)鍵”。
(1)焊前嚴(yán)格清除工件表面的油污、鐵銹、水漬和毛刺。
(3)焊條使用前經(jīng)350～400℃烘干，保溫2h，然后放入保溫筒內(nèi)，隨用隨取。
(4)采用直流反接(即工件接負(fù)極)，焊接電流180～220A，電流電壓23～25V，焊接速度180～190mm/min。
(8)去應(yīng)力退火后,對堆焊表面進(jìn)行磁粉探傷檢查,未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷,機械加工后也未發(fā)現(xiàn)裂紋。
（以上完全可以做到）
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(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應(yīng)加熱器對焊接區(qū)域局部加熱，防止軸受400度高溫變形）

; `- Y% W* @7 X2 k+ U8 X% X(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側(cè)對稱施焊，整個焊接過程連續(xù)進(jìn)行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監(jiān)測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內(nèi)。在不產(chǎn)生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進(jìn)行認(rèn)真檢查，對已產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進(jìn)行焊接。 （測溫儀有紅外線和接觸式，正負(fù)20度的公差可以控制；“整個焊接過程連續(xù)，中途不得中斷”是指一個焊層中途不得中斷嗎？）
2 d2 D8 c6 w# d  m(6)為了減小焊接應(yīng)力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風(fēng)鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。（是風(fēng)鏟效果好，還是如“豪克能”效果好）
(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。去應(yīng)力退火工藝如圖2所示。（還是怕變形和精加工表面氧化）
謝謝回復(fù)，希望繼續(xù)指導(dǎo)

zerowing

個人建議你焊接后增加一個應(yīng)力槽。

陳明6174

642093071 發(fā)表于 2014-7-5 11:31
非常贊同“為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關(guān)鍵”。
(1)焊 ...

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0 [* k( ]6 `& f* n" K(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應(yīng)加熱器對焊接區(qū)域局部加熱，防止軸受400度高溫變形） -->是的，這里確實應(yīng)該只進(jìn)行局部熱處理，防止軸的變形。

(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側(cè)對稱施焊，整個焊接過程連續(xù)進(jìn)行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監(jiān)測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內(nèi)。在不產(chǎn)生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進(jìn)行認(rèn)真檢查，對已產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進(jìn)行焊接。 （測溫儀有紅外線和接觸式，正負(fù)20度的公差可以控制；“整個焊接過程連續(xù)，中途不得中斷”是指一個焊層中途不得中斷嗎？） -->最好是層內(nèi)與層間都要連續(xù)起來焊補。可以裝夾在機床上或其他可使軸低速旋轉(zhuǎn)的分度頭上，連續(xù)焊補。
) C5 o! @* |8 ^7 s7 x(6)為了減小焊接應(yīng)力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風(fēng)鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。（是風(fēng)鏟效果好，還是如“豪克能”效果好） -->有條件的話當(dāng)然還是豪克能的效果好，高頻高效。
(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。（還是怕變形和精加工表面氧化）-->這里作用類似于回火處理，也有利于焊后再加工。
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陳明6174 發(fā)表于 2014-7-5 13:02
  b6 n6 ~7 k  W+ G(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應(yīng)加 ...

(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。（還是怕變形和精加工表面氧化）-->這里作用類似于回火處理，也有利于焊后再加工。

如果“豪克能”，能達(dá)到消除應(yīng)力的目的，是否可以不進(jìn)行600度的回火處理。

陳明6174

642093071 發(fā)表于 2014-7-5 13:52
(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻 ...

* ^/ k# S) M' r$ c  B% V; B這里要分開說，1“豪克能”消除應(yīng)力是最徹底消除焊接應(yīng)力的方法，2“豪克能”金屬表面鏡面加工，是用普通刀具將工件尺寸加工到基本到位后，再用豪克能金屬表面加工設(shè)備的豪克能刀具代替原普通刀具再加工一遍，是精加工功能了吧。這個回火處理主要是針對焊補后的加工性能來說的，沒有這一道工序，怕是不好加工。
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陳明6174 發(fā)表于 2014-7-5 14:45
7 v& T* J: Y- W4 [# O  T3 Y這里要分開說，1“豪克能”消除應(yīng)力是最徹底消除焊接應(yīng)力的方法，2“豪克能”金屬表面鏡面加工，是用普通 ...

加工沒問題，只要焊接區(qū)不產(chǎn)生應(yīng)力。
  A$ D4 F+ S, k& J5 g

陳明6174

642093071 發(fā)表于 2014-7-5 16:59
加工沒問題，只要焊接區(qū)不產(chǎn)生應(yīng)力。

- k7 p8 Y/ J# F  b6 o0 P% A5 K# hOK，那就不需要了。

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zerowing

就是在你過盈配合的輪轂兩側(cè)開一個3-5mm寬的應(yīng)力槽。槽底圓角過渡。這樣，過盈配合后，不會有你所謂的切應(yīng)力存在。其實，我個人認(rèn)為是一個拉應(yīng)力。
你不做這樣的應(yīng)力槽，過盈安裝時就有一個拉應(yīng)力在邊沿處，你再加上循環(huán)載荷，很快就疲勞了。