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高压柱塞泵体的焊接性及工艺性分析

高压柱塞泵体为42CrMo材质,调制状态。其碳当量Ceg=0.79左右,属于高强度、淬透性大、焊后极易淬火的钢种。其焊接性差,冷裂倾向非常严重,焊接中控制输入的线能量、层间温度及氢含量将是主要问题。

由于柱塞泵泵体体积较大,局部预热无法满足焊前要求,因而采用加热炉中焊前整体预热,手工电弧焊焊补和焊后热处理的方法。在焊接材料的选择上,由于腔体三通处承受高压冲击载荷,焊接修复必须考虑等强原则,因而采用塑性较好,抗拉强度高的J857Cr焊条。由于泵体碳当量较高,冷裂倾向大,施焊过程中必须严格控制母材的预热及焊条的烘干,采用低线能量输入以减少热影响区软化,以及焊后及时热处理,减少焊缝冷裂倾向。

2、用镗床将柱塞孔边缘周围的穿透性裂纹给予清楚,沿裂纹方向加工成U形坡口。

3、工件出炉后,立即使用钢丝刷清理坡口及边缘,清理氧化皮及其他杂物。

1、焊条选用抗裂性较好的低氢型焊条J857Cr,焊条焊前经350℃~400℃烘焙1h,然后放于150℃保温箱中恒温保存,随取随用。采用直流反接。

2、打底焊及第二层焊道采用Φ3.2mm的焊条,焊接电流为110~120A,焊接速度2mm/s,焊道应与坡口充分融合,焊缝表面不允许存在裂纹、气孔和夹渣等缺陷,并用钢丝刷清理,只至露出金属光泽,再焊下一层。

3、其他各层均采用Ф4.0mm焊条,焊接电流为140~150A,快速焊,小幅摆动。焊接时,层间温度不得低于300℃。

4、为了减少焊接残余应力,每层焊完后用小锤锤击焊道,由中心向四周进行锤击,锤击点要密,以释放焊接应力。

5、焊接结束或中断时,收弧要慢,弧坑要填满,以防止热裂纹的产生。

1、工件焊后立即入炉缓慢升温至600℃~650℃保温2h,然后随炉缓冷至室温,经去应力退火后的工件,防止了裂纹的产生,又降低了焊缝及周围的硬度,便于机械加工。

2、用镗床对柱塞孔进行粗镗、精镗,加工掉焊缝余高。

3、对柱塞孔进行研磨,使表面平整、光洁、三通处圆滑过渡,以减少应力集中。

4、泵体经退火处理后表面硬度达不到原有泵体硬度,因而需将泵体进行860℃油淬,然后再将泵体进行200℃的低温回火。这样既可得到较大的表面硬度又可相应的消除应力集中。

5、最后进行抛丸处理以消除应力集中,防止应力裂纹的产生。

1、焊后按图纸机械加工后,经表面磁粉及超声探伤,未发现任何裂纹、气孔等缺陷,符合标准,说明修复方案可行。

2、实践证明,对于大中型设备中裂纹修复,只要采用合理的焊条,小电流,低线能量及焊后热处理措施并进行严格的工艺控制,是一种非常有效的修复工艺。不仅为使用单位保证了大修工期,解决了生产急需,节约了资金,同时也为同类设备的修复积累了经验。