660MN压机的大立柱对接专用装焊工艺的研究

论文导读：材质为GS20Mn5N的大型铸件的660MN压机的立柱，通过焊接的方式，制定出详细的工艺方法，合理的坡口型式，定做专用的埋弧焊焊枪，结合复杂的装配手段和严格的焊接顺序来实现对接，在我国少见。
关键词：大立柱，铸件对接，坡口型式，装焊工艺
 

660MN多功能压机立柱为清华大学机械工程系设计的大型压机的大型铸件，属铸造箱型结构，重量约252吨，外形尺寸分别为2100×2100×13000mm，由于吨位过大，无法实现整体铸造，分顶部、下部两段铸造，然后周边焊接，对接成一体的铸焊件，材质为GS20Mn5N，碳当量CE=0.46~0.6%，可焊性一般。该压机国内少见，由太原重工股份有限公司轧锻分公司承担制造。博士论文，铸件对接。。如下是对该立柱的对接焊方面做相应的研究。

首先，焊接方法采用Ar+CO2气体保护焊和埋弧自动焊两种，焊材分别选用φ1.2ER50-6及φ4.0 H10Mn2，焊剂选用SJ101。由于对接坡口深且截面较复杂，焊缝质量要求高，为全熔透焊缝，技术标准依据JB/T 5000.3-1998，焊后消应力。博士论文，铸件对接。。生产过程中焊接区域需进行预热、层间锤击、焊后缓冷等多项措施。博士论文，铸件对接。。由于焊后立柱整体的平面度、直线度、垂直度均要求控制在±5mm之内，所以特别强调装焊过程的尺寸控制，严格按照工艺执行，具体如下：

一、装配及准备工作

（1）用角磨机清理坡口表面，再次确认坡口表面无缺陷，检查坡口钝边是否符合要求，及时进行修理。；

（2）检查坡口根部的错边量≤2mm，并进行必要调整，根部装δ=20mm

宽度200mm的内衬圈，预留坡口间隙3mm，装配门字形固定板，预热后焊接；

（3）由金工在两段铸件上划出两个方向的中心线并打标记，以便装配时找正。按设计图将两段铸件分别用方钢垫平放置，立柱四个面分别用水平仪测量平面度，用钢丝测量直线度，用吊线的方法测量垂直度，均要求控制在能加工起来的尺寸公差范围内。

（4）断焊点固，隔300mm焊150mm，焊角20mm，焊前需对断焊区域局部预热，预热温度200℃～250℃；

（5）立柱装配完成后（安装翻身起吊用的卡箍），经检验人员复检后方可施焊，两侧焊缝可同时进行；

（6）焊前立柱外侧用远红外线履带加热片配热电耦控温对焊缝区域进行加热，加热温度200℃~250℃，由于部件对接处较厚，需反复加热，用硅酸铝纤维、石棉布扎紧保温，封底前需对坡口根部进行火焰加热，焊接过程丙烷加热立柱内腔，焊后保温缓冷。

图3 立柱截面图

二、焊接及顺序

（1）首先对称左右两侧立焊封底，采用气体保护焊，同时填充至40mm左右，；

（2）平焊封底，采用气体保护焊填充至40mm左右，弯角处、爬坡处封底焊填充40mm左右；

（3）翻身180°平焊封底并填充50mm左右，采用气体保护焊；

（4）封底后采用埋弧自动焊填充，弯角处仍采用气体保护焊；

（5）随后每次翻身90°，埋弧自动焊填充，填充量据实际变形情况定，每翻一周逐渐增加；

（6）焊完进行后热处理，温度控制在250℃-300℃之间，保温6小时以上，之后缓冷至室温；

（7）探伤要求应不低于母材超声波探伤标准。探伤合格后，进炉退火消应力。

注意：焊接过程中要随时测量立柱的整体形状尺寸，随时翻身，严格控制焊接工艺参数，使各条焊缝的热输入基本达到均衡，有效控制变形，层间需用风铲逐层、道锤击清渣，必要时可采用振动均衡应力，焊接过程用煤气火焰边焊边加热，随时检测焊缝区域的层间温度，应控制在200℃-250℃之间。焊剂烘干温度350℃，保温2小时随用随取。焊接过程中翻身要特别注意安全，操作者要严格按照安全操作规程执行。铸件腔体内部火焰预热应注意气体使用安全。

表1 焊接规范参数表

三、结语

通过采用焊接对接的方法，实现了大型压机的立柱的制造，解决了由于设备能力有限造成铸件无法整体铸造完成的矛盾，将不可能变为可能。同时也降低了制造成本，缩短了制造周期，运用有效的工艺手段和操作方法来切实保证了立柱对接的质量和进度。