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轴承座电弧冷焊的修复

时间:2013-07-18来源:易品网 点击:
该轴承座是卷板机的重要传动装置,在工作中受力较大,载荷通过轴承座传递给压辊,材质为HT150,因工作情况恶劣,在卷板作业时一侧地脚螺栓处发生断裂,由于没有配件且时间紧,我与同事们就地取材及时进行了修复,具体的措旅介绍如下。
    一、轴承座的断裂情况及失效分析1.轴承座的断裂情况轴承座底板地脚螺栓处一侧发生断裂,位置如下图,断块尺寸:长450mm、宽200mm、厚35mm。
    2.失效分析轴承座在使用中本身受的拘束较大:在运行过程中承受交变载荷作用:工件制造过程中存在缺陷:在筋与底板连接处存在应力集中等。在较大的交变载荷作用下缺陷在应力集中处形成裂纹,逐渐扩展至筋板处,发生了断裂现象。
    二、修复方案1.材料的性能分析(1)HT150的化学成分见表1(质量分数)表l HT150的化学成分(2)HT150的性能参数见表2表2 T150的性熊参数2.灰铸铁的可焊性分析由于铸铁的固有性质及冶金特性,其焊接性差,给电弧冷焊带来了极大的困难,具体如下:
    (1)由于采用手工电弧冷焊,焊缝冷却速度快,特别是焊缝溶合区,易出现白口组织,自口铸铁硬而脆,很难进行机械加工。
    (2)极易产生冷裂纹冷裂纹:在电弧冷焊过程中,裂纹产生时常伴随着清脆的金属开裂声响,这是由于焊接收缩应力较大所引起的。因此,铸铁的冷裂纹和钢的冷裂纹形成机理大不相同,当焊接接头的拘束力较大时,即使不出现渗碳体及马氏体淬硬组织,裂纹也会产生。灰铸铁焊接冷的产生,主要与铸铁的性能和组织有关。其力学性能较低,尤其是塑性缀差,特别是它的内部有石墨片存在,这不仅削弱了焊缝的有效工作截面,且相当予在焊缝中存在着许多微观小裂纹,形成焊缝裂源。在焊接过程中,由于接头局部不均匀加热,使焊缝在冷却过程中因收缩而产生较大的拉应力,这种就力是随温度的降低而增大的,会造成片状石墨的两端呈严重的就力集中状态。当应力值超过铸铁强度极限时,就可能会发展成为宏观裂纹,并扩大到整个截面。
    热裂纹:当使用镍基焊条、氧化铁型焊条或其他一些非铸铁型铸铁焊条时,有可能在焊缝中产生热裂纹,主要是由予过多的母材熔入焊缝金属,以致造成非铁组织的焊缝中C、S、P等成分增高;或者出于镍基焊条焊接时,Ni与S、P元素容易形成低熔点共晶,因此对热裂纹也比较敏感。
    (3)含碳量高,在焊接过程中碳易被气化,容易产生CO气孔。
    (4)铸铁件在使用过程中表面的油脂,增加了产生裂纹、气孔的可能性。
    针对以上不利因素,必须从焊接工艺、操作方法、焊接程序、焊接材料等几方面加以解决。
    3.焊接方法由于是突发事件现场没有合适的装备及预热设备,所以决定采用手工电弧冷焊法焊补此轴承座裂纹,冷焊法就是焊前不预热,焊接过程中不辅助加热,因此可以大大提高补焊生产率,降低焊补成本,改善劳动条件,但是,冷焊法在焊接后,焊缝及热影响区的冷却速度都很快,极易形成白口组织。此外,因焊件受热不均,常形成较大的内应力,引起裂纹,所以在焊接中要严格执行冷焊工艺要点。
    4.焊接材料的选择HT150的可焊性较差,且底座的下表面为加工面,为保证焊接质量及下表面的可加工性,决定采用EZNiFe(Z408)焊条,因此焊条镍基和铁基各占一半,药皮在Z308药皮的基础上加入了强还原性石墨,焊缝溶解碳而不形成淬硬组织,焊缝强度高,塑性也较好,焊后可以进行加工,焊后较好的抗裂性能,能够满足此工件的各项需要。
    三、焊接1.焊前准备(1)焊机:ZX7-400型逆变焊机。
    (2)焊条:EZNiFe-l 直径3.2mm,焊前150℃,下烘干1~2h焊后放入保温桶。
    (3)开坡口用角向抛光机修磨裂纹处磨出要求的双U型坡口,修磨时要清除所有裂纹倾向,坡口边缘要平滑过度钝边间隙以单面能焊透为准(见下图)。
    坡口示意图(4)用气焊烘烤待焊表面,温度控制在200℃以内,以消除浸入的油、水等物质,烘烤后用酒精擦洗,待焊表面直至露出金属光泽,防止产生裂纹及气孔。
    (5)断块在画线平台上按尺寸与座体组对、点圆。
    (6)焊接顺序先焊筋板侧底板,在保证焊透的基础上再清根施焊另一侧,最后焊筋板。
    2.焊接(1)为便于操作,焊接时焊件水平放置。
    (2)焊接电流90~l00A;直流反接。
    (3)操作时要采用小电流断续焊,分散焊,在尽量窄的坡口中采用多层多道焊,以减少焊补区的热输入,减小与轴承座整体之闻的温度差。动条速度要快、不摆条(防止横向收缩应力),每段焊道不应超过30mm,收弧时要填满弧坑。
    (4)为减小热应力,每焊完一道要马上用钝头小锤敲击整个焊道,锤击速度要快,力量由重到轻、以释放焊接应力。
    (5)严格控制层闻温度,每焊完一道必须冷却到50℃以下方可继续施焊(以不烫手为准),以减小焊接应力。
    (6)每层都要彻底清渣,检查是否有裂纹,如发现缺陷应将缺陷彻底清除后再重新焊补。
    (7)焊后保温缓冷。
    四、结论通过以上焊接工艺,轴承座焊补后经检查达到了满意的效果,成功地解决了在突发情况下焊接灰铸铁多层焊的难题,为企业节约了资金,也为以后解决类似的问题积累了经验。
positiou3�rl%� ��� :-3.0pt;mso-text-raise:3.0pt;mso-font-kerning:0pt;mso-ansi-language: ZH-CN'>    4.2 已发生车辙路面处理方法4.2.1 挖补法国内现在修补沥青路面车辙一般都采用局部铣刨、重新罩面的方法即挖补法。
    挖补法的缺点是不仅需要铣刨出宽而深的堑槽而且材料用量大、成本高、浪费大、设备多、工艺复杂、进度慢。
    4.2.2 微表处微表处出现于上世纪60年代后期和70年代初期的德国。那时,德国的科学家们对传统的稀浆封层技术进行了大量的试验,籍以找到一种可以摊铺较厚的稀浆封层的方法,用来修复狭窄路面上的车辙,而不致破坏高等级公路上的造价昂贵的车道标线。德国的科学家们使用精心选择的集料、沥青,然后添加专门的聚合物和乳化剂拌和出了即使多层或较大的厚度下也能保持稳定的混合料,结果便有了微表处工艺。
    我们通过大量的实际施工经验得出:车辙深度在10mm以内的车辙可直接采用微表处工艺对原路面铺筑罩面,从而起到修复车辙和改善路面使用功能的目的;10-25mm的车辙应使用修复车辙专用“V”形摊铺槽采用复式微表处修补车辙工艺技术,即分两层来修补较深的车辙;25-50mm的车辙采用多层微表处修补车辙工艺技术来完成。通过大量实验室研究和及我省沈山、丹锡高速等实地施工以及后期的路面状况调查显示:微表处修复沥青路面车辙工艺技术对在高温下形成的轻微车辙、磨损车辙、预处理过的横向波形车辙都有较好的修复效果。我省今年将继续大范围应用微表处技术改善高速公路车辙病害。
    4.2.3 现场热再生对于长期荷载形成的车辙,如果路面材料性能已经降低,可采用路面现场热再生技术对车辙进行处理,在处理了车辙的同事也改善了原路面材料性能,延长了道路使用寿命。
    目前省内沈大高速、铁朝高速等几条高速公路均使用了现场热再生技术对路面材料性能进行了改善,同时对车辙进行了处理。
    车辙这一病害还将长期存在于公路路面之上,我们只有在工程实施过程中,实事求是、严格选材、精心设计、精心施工,道路运营过程中齐抓共管、狠抓源头、控制荷载、杜绝超载,道路养护过程中全程监控、提前预防、更新工艺、早期养护,就一定能使我国的公路使用寿命延长,从而降低建设支出。
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