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双金属耐磨板的堆焊层裂纹与控方策略

公司名:苏常金属制品(无锡)有限公司 人气:2发表时间:2020-6-24 17:27:02【
  双金属耐磨板的堆焊层裂纹与控方策略  一、双金属耐磨板堆焊层裂纹产生的原因:  堆焊层裂纹的产生受众多因素所致,主要因素有,堆焊电流,工件温度,母板与堆焊合金的化学成份以及钢板堆焊时的装夹方式。 堆焊复合钢板采用埋弧自动堆焊工艺,焊接电流一般在500~700A,焊接电弧的温度达到6000~7000℃,瞬间的高温使焊丝与母板均达到熔点形成熔池,并使添加入熔池的合金粉末熔化形成堆焊熔敷层。堆焊过程中,熔池邻近的母板温度将达到600~800℃,甚至更高。复合钢板的表面堆焊层是由20~40mm宽的长焊道依次组合成平面。堆焊中,母板各部位温差很大,产生极不均匀的膨胀,收缩与变形。由于母板四周被压板牢牢紧固,无法自由变形,故使其内部产生极大的热应力。  另外,加入大量合金粉末形成的堆焊层为典型的高硬度材料,尤其是堆焊层与母板二者的热膨胀系数相差较大,韧性好的母板可以承受较大的热变形,而高硬度堆焊层承受热变形的能力几乎为零,在受热变形后的冷却过程中,为释放堆焊复合钢板中存在的焊接应力,在堆焊层表面垂直于焊道长度方向产生许多大小不等的裂纹。  二、双金属耐磨板堆焊层裂纹的影响:  实践表明,高碳高合金类型的堆焊复合钢板表面出现裂纹是正常现象,没有裂纹则是不符合技术要求的,但我们希望的堆焊层表面裂纹应该是:数量多、外形小,分布呈无规律弥散状,裂纹的深度仅局限在堆焊层之内。国外有关复合钢板的技术文献中也标明:每平方英寸内应出现至少一条裂纹 (1)。耐磨钢板表面有裂纹是允许的,但不得深入母板(2)。上述对堆焊层裂纹的规定,其主要目的为保证堆焊复合钢板堆焊层的耐磨性以及在实际使用中的安全性。  不合理的堆焊工艺将可能造成复合钢板表面裂纹形成连续延伸,贯穿性的大裂纹。这种大裂纹有可能深入母板之中,造成较大的危害性。在焊接电流为600~700A情况下,母板的熔深约为2~3mm,熔深层已渗入碳与合金元素,故不再为韧性金属。一般堆焊复合钢板母板厚度为10 mm,堆焊后的实际韧性区金属约减小20~30%,如果表面裂纹越过熔深层向下继续延伸,势必造成母板强度的降低,更为严重者会造成复合钢板的断裂。  研究表明,堆焊层的裂纹数量越多,越细小,分布越广 ,则焊接应力释放的越彻底,母板焊后变形越小,应用中越安全。  另外,高碳高合金的堆焊复合钢板若表面没有裂纹或很少的裂纹,则视为不合格产品,这是因为堆焊层表面硬度和耐磨性没有达到技术要求。  三、堆焊层裂纹的控制  实践表明,制定正确的堆焊工艺及装备,可以有效地改变堆焊层裂纹的形态数量与分布。  1、堆焊工艺参数  在保证堆焊层很好成形的情况下,应尽量采用较小的焊接电流。过大的焊接电流加剧母板的熔深和温升,应使电弧热量除熔化焊丝和母板外,大部分用于熔化合金粉末,实践中焊接电流为500~700A情况下,采用1:1.5的焊丝与合金粉末的比例可以有效地减小母板的熔深与热变形,从而减少有害裂纹的产生。  2、水冷工作台  堆焊过程中,随着堆焊面积的增加,母板的温度无法传导散热掉,越来越高,加剧母板的热变形。  采用水循环冷却工作台,可使母板的热量被循环水带走。实践表明,水冷工作台可排走堆焊母板中约50%的热量,堆焊区以外母板的温度始终<100℃。而不采取水冷措施,堆焊区以外母板的温度可达到200℃以上,前者堆焊复合板的变形程度远低于后者。  3、确定合理的焊道搭接方式  前文已述,大面积的堆焊复合钢板是由20~40mm宽的焊道按顺序组合成平面堆焊层。实践中发现,每一条焊道堆焊后都会出现裂纹,但裂纹出现的数量,形态及分布与搭接方式有关。如果堆焊完一条焊道,在紧贴此焊道旁边再堆焊另一条焊道,那么这两条焊道裂纹出现的数量与分布基本是一致的。如果沿着第二条焊道旁再堆焊第三条焊道,那么****条焊道产生的裂纹会在同样的位置跨过第二条焊道延伸至第三条焊道,以此类推。若一张堆焊复合钢板是由几十条焊道组成,则****条焊道产生的裂纹会延伸至末了一条焊道形成横贯整个复合钢板的大裂纹。母板越薄,堆焊层越厚,形成的裂纹则越深越宽。  如果改变堆焊焊道的搭接方式,则堆焊层的裂纹会发生变化。同样堆焊参数的二条焊道如果二者不搭接,而是间隔一条焊道的母板宽度,则二条焊道的裂纹分布会不相同,继续采用以此种方式堆焊第3条,第4条……焊道,焊道裂纹出现的频率与分布仍各不一样。利用这种特性,在堆焊复合钢板时,采用跳格堆焊方式先堆焊,1,3,5,7,9……奇数焊道,而二条奇数焊道的间隔宽度恰好是一条焊道的宽度。堆焊完奇数焊道后,再堆焊2,4,6,8,10……偶数焊道。可以发现,奇数焊道的裂纹数量及分布各不一样,偶数焊道的裂纹形态与分布也不一样。采用这种方式制造的堆焊复合钢板,表面裂纹数量多,形态细小,分布呈无规律弥散状,而且裂纹不会深入至母板,影响复合钢板的强度.
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