一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺制造技术

一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺，在抗拉强度高和碳当量大、可焊性差的一种钢材上先堆焊过渡层的焊接工艺方法，解决了可焊性相差较大的异种钢材焊接的问题。本发明专利技术采用了设置堆焊过渡层的焊接方法解决强度级别、碳当量以及可焊性相差较大的异种钢焊接难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接工艺，尤其是一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺。
技术介绍
目前，中碳调质钢与低合金钢焊接结构件的可焊性一般是从材料的碳当量、结构 的拘束度、熔敷金属扩散氢含量等方面进行界定和判断。结构件的制造难易程度往往看的 是结构的对称性、刚性、适用焊接方法的自动化程度、劳动强度及作业环境等因素。齿圈的材质为中碳调质钢，中碳调质钢含碳量高，碳当量CE = 0.76 1.05%之 间，合金元素含量也高，淬硬倾向较大，对冷裂纹的敏感性较大，冷裂倾向严重。同时，由于 含碳量高，大大增强了磷的危害，而且渗碳齿轮结构的拘束度较大，故存在着热裂纹倾向， 因此需采取适当的工艺措施，如预热、控制层间温度、后热处理等，以防止裂纹产生。中碳钢与低合金钢(Q345)等的焊接，焊缝与母材的化学成分，金相组织，物理、化 学性能都有很大差别，受多合金元素被稀释和碳迁移的影响，焊缝中存在过渡区段，不但化 学成分和金相组织不均勻，而且物理、化学性能也有很大差异，两种强度级别、碳当量以及 可焊性相差较大的异种钢材，尤其是在两者相比，在抗拉强度高和碳当量大、可焊性差的一 种钢材上强度级别、碳当量以及可焊性相差较大的异种钢焊接，这个问题目前还较难解决。 本专利技术人为了解决上述问题，提供以下技术方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种在两种强度级别、碳当量以及可焊性相差较大的异种钢材料所采 用的焊接工艺方法以及焊接材料，尤其是在两者相比，在抗拉强度高和碳当量大、可焊性差 的一种钢材上先堆焊过渡层的焊接工艺方法，解决了可焊性相差较大的异种钢材焊接的问 题。本专利技术采用了设置堆焊过渡层的焊接方法解决强度级别、碳当量以及可焊性相差较大 的异种钢焊接难题。本专利技术的技术方案是齿圈1、幅板2、筋板5均为数控下料，幅板的内、外园直径方向留16 20mm的加 工余量，铆工在装配平台上将幅板2、钢管4、筋板5组对成小部件齿轮芯后施焊，焊接时采 用CO2气体保护焊，焊丝选用ER50-6、Φ 1. 2实芯焊丝；焊接完毕矫正合格后，进行去应力退 火处理，再上车床上加工内外园的半U型坡口，钝边3mm，R8mm,坡口面角度8°。2、齿圈过渡层堆焊①上胎方式因单个齿圈的直径大，宽度窄，上转胎后重心偏高，不利于安全生产，因此应采用 两两之间齿圈用槽钢[18 L = 400 6件均布连接在两齿圈之间组成一体，焊角尺寸15mm，将 其吊放在转胎上。若仅有单个齿圈，无法两两肩并肩的连接，可将其放置在焊接变位器上，用压板 (或顶紧座)、螺栓、螺母，在齿圈的外园和内园上分别固定四套，再将焊接变位器的工作台 面旋转90°，使单个齿圈处于立方状态。3②齿圈堆焊层的坡口形式在齿圈内园装焊副板的部位加工一圈等腰梯形槽，梯形槽的深度10 15mm，梯形 槽的上边(短边)长度为幅板的厚度+30 40mm，在梯形槽的上边(短边)两端倾斜15° 与梯形槽的下边的两交点距离极为梯形槽的下边(长边)尺寸。③预热将调质处理并已加工好堆焊层梯形槽的齿圈在转胎(或变位器)均勻转动，煤气 加热器对准齿圈待堆焊部位，均勻加热，用测温笔测量待堆焊部位温度，待温度达到250 300°C以上，方可焊接。④焊接采用操作机进行埋弧自动焊堆焊，堆焊时焊道宽度8 10mm，搭接量4 5mm，单 层焊接厚度2 3mm，堆焊高度高出齿圈内表面3 5mm，进行去应力退火后，加工过渡层。焊接工艺规范参数如下表 表一3、齿轮的焊接①预热将加工好坡口的齿轮芯与齿圈1、轮毂3装配在一起，组装成齿轮整体后，将其平 吊放到焊接变位器上，将煤气加热器对准齿轮芯待焊部位，并旋转变位器，对齿轮芯进行均 勻加热，用测温笔测量待焊部位温度，待温度达到150°C以上，焊接。②焊接齿轮芯与齿圈1、齿轮芯与轮毂3之间焊缝均用用C02气体保护焊打底，焊丝选用 ER50-6、Φ1. 2实芯焊丝，焊接1 2层，以后采用埋弧自动焊焊接，采用多层多道焊。每道 焊缝须连续焊接，层间温度不得低于150°C，否则应重新加热至150°C以上。第一面焊接1/3 后，将齿轮芯与齿圈翻个，焊接另一面，焊接结束后，再将齿轮芯与齿圈翻个，焊接第一面直 至焊接结束。焊缝在焊接过程中需预留应力释放口，待退火后再进行补焊。C02气体保护焊打底的焊接工艺参数为焊接电流250 350A、电弧电压34-36V、焊 接速度37 41cm/min、气体流量20L/min。埋弧自动焊的焊接规范同表一。③焊后保温缓冷将煤气加热器对准齿轮芯焊接部位，加热至200°C以上，用石棉覆盖，保温1小时。4、超声波检查焊后打磨焊缝，采用超声波探伤仪检查齿轮芯与齿圈、齿轮芯与轮毂之间的焊缝， 焊缝质量达到GB11345-89，II级为合格。5、后续工序经检查无误，进行齿轮芯的整体去应力热处理、抛丸、刷底漆后进行加工。有益效果冶金产品氧气转炉倾动装置上配置的减速器上的焊接齿轮属于中硬齿 面焊接齿轮的。以其优化的结构，较轻的重量和较低的材料成本正逐渐被国内外企业认可， 其工艺方法简单、成本低、可靠性高，值得在可焊性相差较大的异种钢材料焊接的工程应用 中推广。同时为了保证焊缝的焊接质量，以满足探伤要求，结合生产实际，借助不同的工装 来实现焊缝的埋弧自动焊。说明书附图下面结合附图对本专利技术进行说明。附图说明图1是，中硬齿面焊接齿轮的组装焊接剖视示意图。图2是，中硬齿面焊接齿轮的组装焊接轴向示意图。图1、2中，齿圈1、幅板2、轮毂3、钢管4、筋板5、堆焊层6。具体实施例方式下面结合实施例进一步对本专利技术进行说明。实施例1将幅板2、钢管4、筋板5组对成小部件齿轮芯后施焊，焊接时采用CO2气体保护焊， 焊丝选用ER50-6、Φ1. 2实芯焊丝施焊出堆焊层6 ；焊接完毕矫正合格后，进行去应力退火 处理，再上车床上加工内外园的半U型坡口，钝边3mm，R8mm,坡口面角度8°。实施例2采用两两之间齿圈1用槽钢[18 L = 400 6件均布连接在两齿圈之间组成一体， 焊角尺寸15mm，将其吊放在转胎上。实施例3在齿圈1内园装焊副板2的部位加工一圈等腰梯形槽，梯形槽的深度10 15mm， 梯形槽的上边(短边)长度为幅板的厚度+30 40mm，在梯形槽的上边(短边)两端倾斜 15°与梯形槽的下边的两交点距离极为梯形槽的下边(长边)尺寸。实施例4将调质处理并已加工好堆焊层6梯形槽的齿圈1在转胎(或变位器)均勻转动， 煤气加热器对准齿圈1待堆焊部位，均勻加热，用测温笔测量待堆焊部位温度，待温度达到 250 300°C以上，方可焊接。实施例5采用操作机进行埋弧自动焊堆焊，堆焊时焊道宽度8 10mm，搭接量4 5mm，单 层焊接厚度2 3mm，堆焊高度高出齿圈内表面3 5mm，进行去应力退火后，加工过渡层。 焊接工艺规范参数如下表 表一实施例6将加工好坡口的齿轮芯与齿圈1、轮毂3装配在一起，组装成齿轮整体后，将其平 吊放到焊接变位器上，将煤气加热器对准齿轮芯待焊部位，并旋转变位器，对齿轮芯进行均 勻加热，用测温笔测量待焊部位温度，待温度达到150°C以上，焊接。实施例7齿轮芯与齿圈1、齿轮芯3与轮毂之间焊缝均用用C02气体保护焊打底，焊出堆焊 层6焊丝选用ER50-6、Φ 1. 2实芯焊丝，焊接1 2层，以后采用埋弧自动焊焊接，采用多层 多道焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺，其特征在于：在抗拉强度高和碳当量大、可焊性差的一种钢材上先堆焊过渡层的焊接工艺方法，解决了可焊性相差较大的异种钢材焊接的问题，本专利技术采用了设置堆焊过渡层的焊接方法解决强度级别、碳当量以及可焊性相差较大的异种钢焊接难题；将幅板２、钢管４、筋板５组对成小部件齿轮芯后施焊，焊接时采用ＣＯ↓［２］气体保护焊，焊丝选用ＥＲ５０－６、Ф１．２实芯焊丝；焊接完毕矫正合格后，进行去应力退火处理，再上车床上加工内外园的半Ｕ型坡口，钝边３ｍｍ，Ｒ８ｍｍ，坡口面角度８°；在齿圈１内圆装焊副板的部位加工一圈等腰梯形槽，梯形槽的深度１０～１５ｍｍ，梯形槽的上边“短边”长度为幅板的厚度＋３０～４０ｍｍ，在梯形槽的上边“短边”两端倾斜１５°与梯形槽的下边的两交点距离为梯形槽的下边“长边”尺寸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德政，段世新，
申请(专利权)人：中信重工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]