高強(qiáng)度機(jī)床床身鑄件焊接性分析

時(shí)間:2019-06-02 16:34 作者:東建鑄造 點(diǎn)擊:
隨著機(jī)床行業(yè)的發(fā)展,對(duì)機(jī)床床身鑄件提出了以下要求:一是對(duì)鑄件材質(zhì)提出更高要求。由于機(jī)床設(shè)計(jì)的不同,各生產(chǎn)企業(yè)對(duì)材質(zhì)的要求呈現(xiàn)多樣性,除了共同強(qiáng)調(diào)高剛度、高耐磨、低應(yīng)力和良好的加工性能外,有的要求高強(qiáng)度高硬度,有的要求高強(qiáng)度低硬度,更重要的是各性能技術(shù)指標(biāo)必須穩(wěn)定控制,這對(duì)原材料的質(zhì)量、熔煉技術(shù)、補(bǔ)焊技術(shù)都提出了更高的要求;二是對(duì)鑄件強(qiáng)度的要求逐漸升級(jí),傳統(tǒng)的機(jī)床床身鑄件材質(zhì)為HT150,HT200,HT250,HT300,HT350,其中HT150屬于低強(qiáng)度灰鑄鐵,HT200,HT250屬于中高強(qiáng)度灰鑄鐵,HT300,HT350則屬于高強(qiáng)度灰鑄鐵。目前機(jī)床使用低強(qiáng)度灰鑄件呈逐年下降趨勢(shì),中高強(qiáng)度、高強(qiáng)度灰鑄鐵已成為主流,而強(qiáng)度更高的球墨鑄鐵件也已開(kāi)始使用;三是對(duì)鑄件外觀與內(nèi)在質(zhì)量提出更高要求,首先是尺寸精度長(zhǎng)期保持穩(wěn)定,其次是表面缺陷與內(nèi)在缺陷允許的級(jí)別要求越來(lái)越嚴(yán)格,這對(duì)于檢測(cè)與補(bǔ)焊提出了更高的要求。
鑄鐵的組織主要取決于化學(xué)成分與冷卻速度?;诣T件中的碳以石墨形態(tài)分布,硫、磷雜質(zhì)高,增大了焊縫對(duì)冷卻速度的敏感性。在快速冷卻條件下,焊縫結(jié)晶時(shí)間短,石墨化過(guò)程不充分,致使熔合區(qū)和焊縫中碳以Fe3C狀態(tài)存在,形成白口及淬硬組織,其硬度可高達(dá)600HBW。此外,灰鑄件強(qiáng)度低,塑性差,焊接過(guò)程冷卻速度快、焊件受熱不均勻而形成較大的焊接應(yīng)力,使焊接接頭對(duì)冷裂紋和熱裂紋的敏感性很大。因此灰鑄鐵焊接的主要問(wèn)題:一是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織;二是焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。
補(bǔ)焊時(shí)易出現(xiàn)裂紋
(1)冷裂紋當(dāng)焊縫為鑄鐵型時(shí),易出現(xiàn)冷裂紋。裂紋發(fā)生時(shí)常伴隨著可聽(tīng)見(jiàn)的較響的脆性斷裂聲音,焊縫較長(zhǎng)或補(bǔ)焊剛性較大的缺陷時(shí),常發(fā)生這種裂紋。其產(chǎn)生原因是:焊接過(guò)程中由于焊件局部不均勻受熱,焊縫在冷卻過(guò)程中受到很大的拉應(yīng)力,由于鑄鐵強(qiáng)度低,400℃以下基本無(wú)塑性,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)鑄鐵的抗拉強(qiáng)度時(shí),即發(fā)生冷裂紋。當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時(shí),由于白口鑄鐵的收縮率((2.3)比灰鑄鐵的收縮率(1.26%)大,故焊縫更易出現(xiàn)冷裂紋,特別是當(dāng)焊縫強(qiáng)度大于母材時(shí),冷卻過(guò)程中母材牽制不住焊縫的收縮,結(jié)果在結(jié)合處母材被撕裂,這種現(xiàn)象稱為“剝離”。當(dāng)焊接接頭剛性大、焊補(bǔ)層數(shù)多,補(bǔ)焊金屬體積大,使焊接接頭處于高應(yīng)力狀態(tài)時(shí),如焊縫金屬的屈服點(diǎn)又較高,難于通過(guò)其塑性變形來(lái)松馳焊接接頭的高應(yīng)力,則焊接裂紋易于在熱影響區(qū)的白口區(qū)或馬氏體區(qū)產(chǎn)生,形成熱影響區(qū)冷裂紋。
(2)熱裂紋當(dāng)采用鎳基焊接材料(如Z308,Z408,2508焊條)及一般常用的低碳鋼焊條焊補(bǔ)鑄鐵時(shí),焊縫金屬對(duì)熱裂紋較敏感。產(chǎn)生原因是:采用鎳基材料補(bǔ)焊鑄鐵時(shí),由于鑄鐵含硫、磷高,形成較多的低熔點(diǎn)共晶物,如Ni-Ni3SZ(熔點(diǎn)644℃),Ni-Ni3P(熔點(diǎn)880℃),易產(chǎn)生熱裂紋;采用低碳鋼焊條焊補(bǔ)鑄鐵時(shí),由于熔合比增大,母材中的碳、硫和磷大量熔入焊縫金屬,形成大量鐵的低熔點(diǎn)共晶體,同樣易產(chǎn)生熱裂紋回。
影響機(jī)床鑄件質(zhì)量的因素:
1、鑄件的設(shè)計(jì)工藝性。由于灰口鑄鐵含碳量高,接近于共晶成分,故熔點(diǎn)比較低,流動(dòng)性良好,收縮率小,因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件。另外,由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑,所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來(lái)確定鑄件幾何形狀、尺寸大小外,還得從鑄造合金和鑄造工藝特性的角度來(lái)考慮設(shè)計(jì)的合理性,即明顯的尺寸效應(yīng)和凝固、收縮、應(yīng)力等問(wèn)題,以避免或減少鑄件的成分偏析、變形、開(kāi)裂等缺陷的產(chǎn)生。
2、合理的鑄造工藝。即根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、重量和尺寸大小,鑄造合金特性和生產(chǎn)條件,選擇合適的分型面和造型、造芯方法,合理設(shè)置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統(tǒng)等,以保證獲得合格鑄件。
3、鑄造用原材料的質(zhì)量。金屬爐料、耐火材料、燃料、熔劑、變質(zhì)劑以及鑄造砂、型砂粘結(jié)劑、涂料等材料的直接影響鑄件的質(zhì)量。樹(shù)脂砂、固化劑、涂料等,大大的減少和避免了機(jī)床鑄件產(chǎn)生氣孔、針 孔、夾渣、粘砂等缺陷,確保鑄件外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。
4、工藝操作,要制定合理的工藝操作規(guī)程。益恒鑄業(yè)擁有高技術(shù)、高效率的鑄造加工團(tuán)隊(duì),對(duì)于各種類型的機(jī)床的鑄造和加工擁有豐富的經(jīng)驗(yàn),制定和實(shí)施合理的工藝規(guī)程。
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滄公備:13090002006124