代入各数值,其中h值取所补焊厚度20mm(缺陷深度);H值取2.22ml/100g。, s p! `( m0 O
计算得出:PC=0.5084: V+ o+ B) q( ]- K
代入(1)式得:TP=340℃ # _2 z2 O; I" f5 ]- U# b 通过计算得出,焊补过程中的预热温度在340~350℃之间。但钢轨道叉是在自由状态下焊补,其拘束度不太大,故采用小规范,小电流,小的线能量时,其预热温度可适当调整至300~350℃之间。
2 工艺方案 % \: p/ \( i2 P7 I/ i: o (1)选择焊材9 g, o! i, |9 \' d) z0 T7 u8 D( _
根据以上各方面的分析,按照母材力学性能,应选择结107焊条或结107Cr焊条,但该类焊条购不到,根据现场条件及实际情况,我们选用自贡焊条厂生产的CHE857(结857)焊条。" o% }) p" o j* u, l
CHE857焊条熔敷金属化学成分和力学性能见表2和表3。 6 n7 h8 E% G7 O9 a* D) m
表2 熔敷金属化学成分 %
元素
C
Mn
Si
S
P
Mo
含量
0.15 Q. e# M. U. `0 |; j. Q: m≤0.10
≥1.0 0 h0 V1 Q' o6 q: X7 X; p6 n; Z5 y7 p1.60
0.40~1 q _5 d0 Z& E9 S
0.80
≤0.035 4 O) t& [9 B: J7 l0.010
≤0.035 1 d. [9 q# C6 s; t; s3 f0.020
0.60~# }( p( W' i+ h. p; O& \
1.20
表3 熔敷金属力学性能(620℃×1h回火)
σbMPa
σ0.2MPa
δ5%
AKVJ
≥830~900
≥740~780
≥12~18
80
(2)确定工艺参数 9 g6 M2 J0 A. l 考虑到减少热输入,规定用4mm直径的焊条,采用小规范焊接。同时考虑到避免延迟裂纹的产生,对焊补前坡口的清理、保持焊接过程中的层间温度、焊条的烘干及焊条运条方式等均做了明确的规定: , X# z. \' P; s 1)焊前须清理干净缺陷,采用砂轮打磨,打磨时温度不能过高,以防止裂纹缺陷继续延伸;' \1 L" ^! P* L' B. y0 }
2)打磨前的缺陷长度约50mm,打磨时加宽加深。为防止打磨时缺陷延伸,先将缺陷两端打磨出一条垂直于缺陷走向的断隔槽,然后仔细打磨缺陷,直至肉眼检查看不见为止; 2 ^# c9 w: |/ I0 L# |3 n! [ 3)采用PT进行检验,确认无缺陷时,即可以开始用氧乙炔焊炬在缺陷清理后焊补区周围100mm范围内均匀预热;, M% @1 I' v5 d2 L$ v' \
4)采用测温笔检测温度达到350℃时开始施焊。 `$ m) F3 E5 h/ X$ {2 q& T% L
5)焊条施焊前需经350~400℃烘烤1h后才能使用,随烘随用。& k1 Y: h) x6 |. O
焊接电流140~160A,焊接电压21~23V,焊条直径4mm; M- G, \1 t# a- ~ 6)采用窄道焊,焊条不允许横向摆动,收弧时注意填满弧坑,每焊完一层要用圆锥形手锤进行锤击,以减少焊接应力;/ ~) m6 S$ I- F# D$ P2 ?( k, l
7)第二层焊道起弧时要与前一层焊道的方向相反; . [3 f5 r% I- o 8)层间温度要控制在280~320℃之间; # S* C: ]9 Q$ V! N3 d- l7 A {" Q+ H 9)焊后立即进行后热,温度控制在300~350℃之间,保持2h后缓冷,打磨后进行PT探伤检查。
3 焊补结果 + p3 u. G4 f7 F! @ t' w 对奥贝钢的焊补工作,是在地处京广线上的主干道上。道叉不能卸下来,只能在火车运行间隙中进行清理和焊补工作。列车每2~3min一列,时速为150~170km/h,这样给清理缺陷和焊补工作带来了种种不便。但也正由于这样,恰好达到了小的线能量和小的热输入要求。同时因列车经过时产生的震动,无疑是对焊缝最好的锤击。所以整个焊接过程较为顺利,PT探伤合格,一次补焊成功,用户对此深表满意。若是选用结107或结107Cr焊条,焊后强度会更好,延伸率、冲击值和硬度都比结857焊条高,综合性能更接近母材力学性能。 ; U+ |7 D- @4 |" j# r