減速器輪材圈低壓轉子鋼變型冶鋼燒焊技藝

焊接材料的選擇34CrNi3Mo齒圈淬硬和裂紋傾向嚴重，已經過調質處理，焊后不能進行熱處理，且根據齒輪對材料的要求，補焊區域的材料強度和硬度值不能低于母材，故焊接材料采用等強度匹配低氫型焊條。熔合區是焊縫脆弱環節，該區域成分和組織形態直接影響接頭抗裂效果。若鎳Ni含量不高，該區出現的馬氏體組織將促進裂紋在該區萌生和擴展，大大消弱其抗冷裂效果，因此采用含鎳量高的焊條，才能進一步保證焊縫安全。為了避免偏析可能造成的熱裂紋，焊接材料必須含一定量的Mn，且S、P含量要低。

　　綜合分析，考慮到缺陷的實際情況，決定采用化學成分和強度與母材相近的J857CrNi焊條施焊。J857CrNi是低氫鈉型藥皮的低合金高強度鋼焊條，焊縫擴散氫極低，抗裂性能優良，其熔敷金屬化學成分及力學性能如～4所列。

　　預熱和后熱溫度易淬硬鋼預熱的主要目的是為了改善組織并且降低硬度。預熱有效地降低了低溫階段的冷卻速度，使轉變后的馬氏體來得及進行一次“自回火”，從而降低硬度，即預熱降低粗晶區硬度提高抗冷裂紋性能。由于該齒圈直徑和厚度較大，采用整體進爐加熱的方式不利于防止裂紋的產生。因為焊縫金屬周圍本身就處于復雜應力狀態，齒圈加熱后直徑方向會受熱膨脹，在膨脹狀態下焊接，冷卻后收縮，會增加熱影響區應力狀態的不確定性，增大裂紋的可能性，同時也會增大齒圈變形的可能性。加上齒圈本身已經調質處理，不適宜整體進爐，故應該采用局部加熱進行預熱。

　　預熱溫度有多種估算公式，按T=360×Ceq估算34CrNi3Mo的預熱溫度為270℃。而34CrNi3Mo鋼的Ms點大約是280℃，選取略高于Ms點溫度300℃進行預熱。后熱的主要目的是為了消氫，可以忽略其改善組織的作用，為避免出現粗晶區二次硬化的現象，后熱溫度不能太低，采取焊后立即局部加熱到300℃的方式后熱。依據GB/T8539-2000《齒輪材料及熱處理檢驗的一般規定》，在齒輪截面上，至1.2倍齒高深處的顯微組織以回火馬氏體為主，因此合理的預熱使焊縫區形成回火馬氏體組織正好符合產品要求。

　　焊接過程（1）用砂輪打磨溝槽根部和表面，使其圓滑過渡，不允許有尖角。（2）用丙酮和鋼絲刷清洗缺陷部位周圍殘留的探傷著色劑、油污及水等雜物。（3）采用煤氣對缺陷部位200mm范圍加熱，預熱溫度300℃，預熱時間控制在齒圈厚度方向溫度一致為準。（4）選用φ3.2mm的J857CrNi低氫型焊條，并用小規范焊接電流90～100A快速施焊，焊條不做橫向擺動，直流反接。焊接前焊條應在350℃下烘烤1～1.5h，力求隨烘隨用，或放在保溫桶內保存。每道焊縫焊完后用鋼絲刷將焊渣清理干凈。

　　每處缺陷焊完后，立即用煤氣繼續對焊接區域加熱至300℃保溫2h以上進行消氫處理，然后用小火（煤氣）加熱緩冷，最后加熱蓋上石棉緩冷。焊接結束冷卻后，補焊部位焊縫打磨平整，再次進行著色探傷和超聲檢測（UltrasonicTesting，UT），沒有發現缺陷，齒圈尺寸也符合設計要求。因無法辨認焊縫熱影響區，用粒度2000目的SiC砂紙將補焊區域打磨光滑，在焊接區域每間隔5mm多排多點均布隨機取點，測得硬度值為HB273351.

　　結論（1）大齒圈34CrNi3Mo鍛件調質鋼缺陷的補焊，根據產品的具體結構和要求綜合考慮選擇焊接材料、預熱方式和預熱溫度等，補焊后產品沒有發生變形。（2）34CrNi3Mo調質鋼的預熱溫度選擇要以Ms點為基準并結合經驗公式取300℃即可。后熱溫度根據后熱目的而定，消氫處理300℃就足夠。若后熱是為消除應力需選更高溫度，但要低于調質回火溫度。后熱要在焊后立即進行。（3）采用J857CrNi焊條補焊后焊縫區沒有出現裂紋，焊縫區硬度為HB273351，符合產品設計要求。