1 缺陷部位和種類(lèi)
    端蓋鑄造毛胚加工時(shí)發(fā)現(xiàn)在加工面上有不同程度的缺陷，缺陷部位主要集中在軸頸部位，見(jiàn)圖1球磨機(jī)端蓋示意圖。
    經(jīng)過(guò)專(zhuān)職檢驗(yàn)員檢查并進(jìn)行認(rèn)真的統(tǒng)計(jì)，將缺陷情況列入表1。

缺陷名稱(chēng)缺陷部位修復(fù)措施數(shù)量
裂紋軸頸處清理裂紋補(bǔ)焊5件
氣孔、砂眼軸頸處清理缺陷補(bǔ)焊10件
尺寸超差軸頸開(kāi)擋尺寸超差將下止口車(chē)完后重焊一個(gè)環(huán)帶1件
氣孔、砂眼小口內(nèi)則車(chē)掉缺陷重焊一個(gè)鑄件加強(qiáng)圈1件
表1 零件缺陷表
    對(duì)于在軸頸處發(fā)現(xiàn)的裂紋、氣孔、砂眼，由于其數(shù)量多且修復(fù)后的熔整金屬要達(dá)到與母材同樣的性能。因此，要必須確定合理的修復(fù)方案。
2 討論分析
    由于端蓋的軸頸部位產(chǎn)生的鑄造缺陷，給產(chǎn)品的安裝和使用帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。前幾年由于工藝技術(shù)、設(shè)備等各種原因被判定為不合格品而無(wú)法修復(fù)。本論文針對(duì)端蓋的缺陷情況，采取相應(yīng)的措施，編制合理的修復(fù)工藝方案。
2.1可焊性分析
    根據(jù)端蓋的材質(zhì)ZG270—500，其化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表2。從其焊接性可知，焊接性能良好。只是由于端蓋體積大，軸頸上缺陷較多，補(bǔ)焊后其熔敷金屬應(yīng)與母材應(yīng)具有同等性能。因此，端蓋在補(bǔ)焊過(guò)程中必須采取焊前預(yù)熱，焊后消除焊接殘余應(yīng)力等方面的措施。
表2端蓋化學(xué)成分和機(jī)械性能
C Mn Si S P sb ss
<0.4 <0.9 <0.5 <0.04 <0.04 >500 >270
2.2 t8/5和預(yù)熱溫度的確定
   據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹，對(duì)于鑄鋼ZG270-500不產(chǎn)生冷裂紋的冷卻時(shí)間t8/5下限時(shí)間為10s。考慮到實(shí)際預(yù)熱溫度的偏差、焊件厚度、導(dǎo)熱能力、拘束度以及在焊接過(guò)程中防止出現(xiàn)裂紋等因素，應(yīng)將t8/5提高到21s。
    由于端蓋的體積大，壁厚達(dá)到100mm，焊接時(shí)的剛性大，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力，因而焊接前預(yù)熱縮小溫差以減少焊接應(yīng)力是很必要的。根據(jù)預(yù)熱溫度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式T0=(C-0.12)+0.4d (1)
式中T0——預(yù)熱溫度，°C
C——材料中的碳含量，%
d——端蓋軸徑部位的壁厚，mm
端蓋化學(xué)成分中C=0.4%，壁厚d=100mm，代入公式(1)中計(jì)算得T0=194°C�？紤]到端蓋采用局部預(yù)熱，因此取T0=250°C
2.3焊接材料的選擇
    鑄鋼件補(bǔ)焊區(qū)及熱影響區(qū)的組織及性能在很大程度上取決于焊接材料。為了保證焊縫的力學(xué)性能與母材的性能相匹配，焊縫熔敷金屬的強(qiáng)度求與母材的強(qiáng)度基本上等強(qiáng)，但為了防止焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量應(yīng)比母材稍低一些。因此采用手工電弧焊工藝方法，焊接材料選用φ4mm，E5015的堿性焊條。
2.4焊接工藝參數(shù)的確定：
   對(duì)于手工電弧焊來(lái)說(shuō)，焊接工藝參數(shù)主要為焊接電流、焊接電壓、焊接速度的確定。
    根據(jù)前西德鋼鐵學(xué)會(huì)1979年公布有鋼鐵材料技術(shù)指導(dǎo)文件進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)埋弧焊執(zhí)效率η=1，則在三維傳導(dǎo)條件下有
(2)式中： —800~500ºC的冷卻時(shí)間(s)；
η——焊接方法中相對(duì)于埋弧焊的相對(duì)熱效率。
E——線能量(J/cm)，T0——施焊時(shí)的預(yù)熱溫度ºC，
F3——焊縫形狀系數(shù)。
相對(duì)熱效率為：埋弧焊η=1， 堿性焊條手工焊η=0.8
鈦型焊條手工焊η=0.9， CO2氣體保護(hù)焊η=0.85
焊縫形狀系數(shù)F3 的取值見(jiàn)表3
表3焊縫形狀系數(shù)F3
堆焊 1.0 U形及X形坡口蓋面焊縫0.9~1
U形及X形坡口處的中間焊道0.8~1. 角焊縫的貼角焊縫 0.67
本次端蓋焊接修復(fù)過(guò)程中，取η=0.8，F(xiàn)3=0.9，T0=250ºC， =21s
代入上述公式(2)后求得E=24538 J/cm，眾所周知：
(3)對(duì)于Φ4焊條U=28~32v，取U=28v；I=140~170A，取I=150A，代入公式(3)，則焊接速度v=14.1 cm/min
所以，本次球磨機(jī)筒體端蓋(ZG270—500)的手工焊接工藝參數(shù)為：
U=28~32v，I=140~170A，v=14.1 cm/min
3 補(bǔ)焊工藝方案
3.1焊前準(zhǔn)備
3.1.1焊前用角向磨光機(jī)將所有缺陷清除，補(bǔ)焊區(qū)應(yīng)修磨平整，并徹底清除坡口及其周?chē)?0～50㎜以?xún)?nèi)的油水，銹等雜質(zhì)。應(yīng)露出金屬光澤。3.1.2對(duì)于裂紋類(lèi)缺陷，為防止理裂擴(kuò)展，可在裂紋兩端鉆直徑為Φ6mm～Φ8mm的止裂孔后再開(kāi)坡口，坡口形式為U形。
3.1.3補(bǔ)焊區(qū)進(jìn)行局部預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250℃，預(yù)熱范圍為補(bǔ)焊區(qū)300㎜左右。
3.1.4禁止在空氣對(duì)流的場(chǎng)所進(jìn)行補(bǔ)焊。
3.1.5焊條為Φ4mm，E5015，使用用前經(jīng)350℃´1h烘焙，或按焊接條說(shuō)明書(shū)烘焙，焊條烘焙后放在保溫筒中，隨用隨取。
4 補(bǔ)焊
4.1補(bǔ)焊應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的持證焊工進(jìn)行操作。盡可能在水平位置施焊。為了防止未焊透及弧坑裂紋產(chǎn)生，補(bǔ)焊應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得不中斷時(shí)，應(yīng)采取保溫措施。
4.2焊接電流平焊時(shí)140～170A，立焊及仰焊時(shí)130～160A；
4.3焊接電源為直流電焊機(jī)，極性為反接；

　　4.4補(bǔ)焊時(shí)，焊條不應(yīng)擺動(dòng)過(guò)大，缺陷較大時(shí)應(yīng)分段、交錯(cuò)焊接，采用短弧、窄焊道多層焊。焊接時(shí)各層的每道焊縫后應(yīng)用小手錘或風(fēng)鏟進(jìn)行錘擊以減少焊接應(yīng)力；
4.5補(bǔ)焊過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)裂紋及缺陷，應(yīng)徹底清除后方可繼續(xù)補(bǔ)焊；
4.6同一部位的補(bǔ)焊次數(shù)不得多于三次，超過(guò)上述規(guī)定，須經(jīng)有關(guān)部門(mén)認(rèn)可進(jìn)行補(bǔ)焊。
4.7焊后將焊縫打磨平整
5 焊后熱處理及檢驗(yàn)
    由于端蓋體積大，用整體熱處理進(jìn)行清除應(yīng)力，難度非常大，因此將補(bǔ)焊區(qū)加熱至500～550℃左右，用石棉布將整個(gè)補(bǔ)焊區(qū)包住，緩慢冷卻到室溫。
    焊后對(duì)焊縫進(jìn)行宏觀檢查，不得有裂紋、未焊透、未熔合等焊接缺陷，否則應(yīng)返修，直至合格。返修的次數(shù)應(yīng)符合上述規(guī)定。