[发明专利]一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接工艺，尤其是一种中硬齿面焊接齿轮的组装焊接工艺。

背景技术

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匀，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。本发明人为了解决上述问题，提供以下技术方案。

发明内容

本发明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。本发明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。本发明的技术方案是：

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、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°。

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，在齿圈的外园和內园上分别固定四套，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。

②齿圈堆焊层的坡口形式

在齿圈內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)均匀转动，煤气加热器对准齿圈待堆焊部位，均匀加热，用测温笔测量待堆焊部位温度，待温度达到250～300℃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，对齿轮芯进行均匀加热，用测温笔测量待焊部位温度，待温度达到150℃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CO2气体保护焊打底，焊丝选用ER50-6、Ф1.2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℃，否则应重新加热至150℃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。

CO2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。