焊接应力消除

642093071

+ ~* O0 `6 Q! ]      有直径500长2500的轴，两端有滑动轴承支承，材料为42CrMo。在使用中，轴的中部热装一个800宽的轮毂，轮彀的过盈量为0.85mm.使用中，通过轮毂使轴主要受交变弯应力。现有使用两年八个月的轴，在更换轮毂时发现，在轮毂施力大的一侧整个圆周出现裂纹。探伤裂纹的深度为20mm，裂纹在过盈配合区域，距轮彀端面30mm。
      希望把裂纹车除后再焊接。对42CrMo如何防止焊接裂纹，用振动法消除焊接应力是否可行（如采取热时效，轴的直线度可能会产生误差）各位有什么好的方法，请详细谈谈。

陈明6174

为防止42CrMo钢的冷裂纹，焊前应进行预热，控制好层间温度和焊后热处理是工艺的关键。
" a  o; |* m0 r. ?
& {9 c: R4 c/ m( o7 q7 k(1)焊前严格清除工件表面的油污、铁锈、水渍和毛刺。
(2)将工件整体装入井式加热炉中预热，预热温度为400℃，升温速度80℃/h，保温4h。     
(3)焊条使用前经350～400℃烘干，保温2h，然后放入保温筒内，随用随取。
7 z8 l5 ?: ?  Q, J7 \( o+ K(4)采用直流反接(即工件接负极)，焊接电流180～220A，电流电压23～25V，焊接速度180～190mm/min。
(5)在施焊过程中采用履带式加热器保温，由两名焊工在两侧对称施焊，整个焊接过程连续进行，中途不得中断，并力求缩短各层(道)焊缝的焊接间隔时间，选用灵敏度高、精度好的测量仪监测温度变化，控制层间温度在(350±20)℃的范围内。在不产生裂纹的情况下，每个焊层尽量簿，一般不大于焊条直径，每条焊道的引弧、收弧处要错开，收弧时填满弧坑。对每层焊道进行认真检查，对已产生的气孔、裂纹等缺陷须彻底清除后，再重新进行焊接。
(6)为了减小焊接应力，用锤头圆角为1.0～1.5mm的风铲逐层锤击焊道表面，相邻两焊层间的锤击方向要相反。
(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却至150℃后取出空冷。升温速度为80℃/h。去应力退火工艺如图2所示。
(8)去应力退火后,对堆焊表面进行磁粉探伤检查,未发现裂纹等缺陷,机械加工后也未发现裂纹。

642093071

陈明6174 发表于 2014-7-5 10:47
  j6 b7 G. T! A2 ?为防止42CrMo钢的冷裂纹，焊前应进行预热，控制好层间温度和焊后热处理是工艺的关键。

(1)焊前严格清除工 ...

2 Z' M) ~% W) q! d2 Z) A非常赞同“为防止42CrMo钢的冷裂纹，焊前应进行预热，控制好层间温度和焊后热处理是工艺的关键”。
6 o9 ^8 H, V' N" s7 K5 s(1)焊前严格清除工件表面的油污、铁锈、水渍和毛刺。
(3)焊条使用前经350～400℃烘干，保温2h，然后放入保温筒内，随用随取。
(4)采用直流反接(即工件接负极)，焊接电流180～220A，电流电压23～25V，焊接速度180～190mm/min。
(8)去应力退火后,对堆焊表面进行磁粉探伤检查,未发现裂纹等缺陷,机械加工后也未发现裂纹。
% Q, Q4 B" k% c' U$ L（以上完全可以做到）
) Y  @# p3 s0 C8 y' c
7 R+ D0 Y* N% Q% m: E; Y(2)将工件整体装入井式加热炉中预热，预热温度为400℃，升温速度80℃/h，保温4h。（可否采用电磁感应加热器对焊接区域局部加热，防止轴受400度高温变形）
! R$ `" S" j' S
- e0 F2 ~! ]" H" ]* l1 x(5)在施焊过程中采用履带式加热器保温，由两名焊工在两侧对称施焊，整个焊接过程连续进行，中途不得中断，并力求缩短各层(道)焊缝的焊接间隔时间，选用灵敏度高、精度好的测量仪监测温度变化，控制层间温度在(350±20)℃的范围内。在不产生裂纹的情况下，每个焊层尽量簿，一般不大于焊条直径，每条焊道的引弧、收弧处要错开，收弧时填满弧坑。对每层焊道进行认真检查，对已产生的气孔、裂纹等缺陷须彻底清除后，再重新进行焊接。 （测温仪有红外线和接触式，正负20度的公差可以控制；“整个焊接过程连续，中途不得中断”是指一个焊层中途不得中断吗？）
(6)为了减小焊接应力，用锤头圆角为1.0～1.5mm的风铲逐层锤击焊道表面，相邻两焊层间的锤击方向要相反。（是风铲效果好，还是如“豪克能”效果好）
(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却至150℃后取出空冷。升温速度为80℃/h。去应力退火工艺如图2所示。（还是怕变形和精加工表面氧化）
谢谢回复，希望继续指导

zerowing

个人建议你焊接后增加一个应力槽。

陈明6174

642093071 发表于 2014-7-5 11:31
2 `* m" u, F3 g6 W0 J% s. {非常赞同“为防止42CrMo钢的冷裂纹，焊前应进行预热，控制好层间温度和焊后热处理是工艺的关键”。
(1)焊 ...

(2)将工件整体装入井式加热炉中预热，预热温度为400℃，升温速度80℃/h，保温4h。（可否采用电磁感应加热器对焊接区域局部加热，防止轴受400度高温变形） -->是的，这里确实应该只进行局部热处理，防止轴的变形。

(5)在施焊过程中采用履带式加热器保温，由两名焊工在两侧对称施焊，整个焊接过程连续进行，中途不得中断，并力求缩短各层(道)焊缝的焊接间隔时间，选用灵敏度高、精度好的测量仪监测温度变化，控制层间温度在(350±20)℃的范围内。在不产生裂纹的情况下，每个焊层尽量簿，一般不大于焊条直径，每条焊道的引弧、收弧处要错开，收弧时填满弧坑。对每层焊道进行认真检查，对已产生的气孔、裂纹等缺陷须彻底清除后，再重新进行焊接。 （测温仪有红外线和接触式，正负20度的公差可以控制；“整个焊接过程连续，中途不得中断”是指一个焊层中途不得中断吗？） -->最好是层内与层间都要连续起来焊补。可以装夹在机床上或其他可使轴低速旋转的分度头上，连续焊补。
* }) W1 I9 W3 k2 x+ w9 s, B(6)为了减小焊接应力，用锤头圆角为1.0～1.5mm的风铲逐层锤击焊道表面，相邻两焊层间的锤击方向要相反。（是风铲效果好，还是如“豪克能”效果好） -->有条件的话当然还是豪克能的效果好，高频高效。
1 z* N% `2 O7 a0 G(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却至150℃后取出空冷。升温速度为80℃/h。（还是怕变形和精加工表面氧化）-->这里作用类似于回火处理，也有利于焊后再加工。
, H8 i7 `0 r/ x  v( Q

642093071

陈明6174 发表于 2014-7-5 13:02
6 C+ `' T! w+ Y* `! U9 s) ?4 i(2)将工件整体装入井式加热炉中预热，预热温度为400℃，升温速度80℃/h，保温4h。（可否采用电磁感应加 ...

7 ?8 B0 S: L- k8 Z(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却至150℃后取出空冷。升温速度为80℃/h。（还是怕变形和精加工表面氧化）-->这里作用类似于回火处理，也有利于焊后再加工。
( I4 ~7 `& ]6 A' }
如果“豪克能”，能达到消除应力的目的，是否可以不进行600度的回火处理。

陈明6174

642093071 发表于 2014-7-5 13:52
(7)整个工件堆焊完毕后，在工件冷却至350℃以前置于400℃的井式炉中，升温至600～650℃，保温4h，随炉冷却 ...

7 w# A: w0 F" `6 I# p( R& z8 y这里要分开说，1“豪克能”消除应力是最彻底消除焊接应力的方法，2“豪克能”金属表面镜面加工，是用普通刀具将工件尺寸加工到基本到位后，再用豪克能金属表面加工设备的豪克能刀具代替原普通刀具再加工一遍，是精加工功能了吧。这个回火处理主要是针对焊补后的加工性能来说的，没有这一道工序，怕是不好加工。

642093071

陈明6174 发表于 2014-7-5 14:45
+ b# g$ m- e! i) v5 t这里要分开说，1“豪克能”消除应力是最彻底消除焊接应力的方法，2“豪克能”金属表面镜面加工，是用普通 ...

% A: ]( V# k' V$ ^& o, b: L1 l加工没问题，只要焊接区不产生应力。

陈明6174

642093071 发表于 2014-7-5 16:59
加工没问题，只要焊接区不产生应力。

OK，那就不需要了。
8 J2 n( c$ @$ G4 Z2 Y3 O, {9 ?
3 i4 I" c. I2 i- s) `

zerowing

就是在你过盈配合的轮毂两侧开一个3-5mm宽的应力槽。槽底圆角过渡。这样，过盈配合后，不会有你所谓的切应力存在。其实，我个人认为是一个拉应力。
% |8 P+ z  R1 S* D你不做这样的应力槽，过盈安装时就有一个拉应力在边沿处，你再加上循环载荷，很快就疲劳了。