42CrMo合金钢齿轮焊接工艺的制定

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齿轮作为机械传动的重要零部件，在各种传动机构中均有着非常广泛的应用。中硬齿面减速机因其具有体积孝传动比大、承载功率高等特点，被广泛应用于各行各业中。42CrMo合金钢齿轮因具有较好的力学性能，在中硬齿面减速机中应用很广。

42CrMo材质的齿轮多以锻造形式生产齿坯，但在生产大直径锻造齿轮时，由于其材料利用率低，加工工作量大，生产周期长等不足，很大程度上也制约了合金钢齿轮的应用。相比较而言，焊接式齿轮结构更显示出经济、高效的优势。因42CrMo属于中碳合金结构钢，碳当量较高，可焊接性能差的特点，制约了齿轮由锻造式向焊接式的发展。

为在生产合金钢焊接齿轮时旧能节约成本及缩短生产周期，我们现对齿轮结构及材料可焊性进行分析，提出-种经济适用的硬齿面齿轮焊接工艺方法，并经实际加工制造，成功应用于大型电动起锚机中。

1 齿轮结构及材质焊接性能分析1.1 齿轮结构分析图 1齿轮结构图显示该齿轮为双腹板型、焊接式齿轮 。齿圈材质为42CrMo，腹 板 材 质 为A32，轮毂材质为ZG310- 570，工艺 孔材 质为O235-A钢管。整体形成- 个具有重量较轻、外观齐整、内腔免维护型箱式结构。因该结构为异种钢 图1齿轮结构图焊接，导热系数、线膨胀系数均不-样 ，故可知该结构进行焊接时具有拘束度大、材料焊接性能差等不足。

1.2 材质焊接性能分析1.2.1 42CrMo及 ZG310-570焊接性能分析表1 42CrMo及ZG31O-57O焊接性能分析主要化学成分 /% c当量 牌号C Si Mn Cr MO S P Ni V Cu %0 38～ 0.17- O.50- O.90- 0.15- 42CrMo O.91 040 0.37 0.80 1.20 025ZG310-57( ≤0.50 ≤0 60 ≤0.90 ≤O-35 ≤0-20 ≤0.04 ≤0.04 ≤O-30 ≤O.05 ≤O30 .79根据碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式：[c c% 6% % %- 32-从表 1可知：42CrMo及 ZG310-570的碳当量[Clot均大于0.4%，说明其钢塑性极低，淬硬倾向很大，热影响区易产生低塑性淬硬组织，Ms点低，在焊缝淬火区易产生大量马氏体组织，导致严重冷裂倾向。工件越厚，淬硬倾向也愈大。为防止产生冷裂现象的发生，除应选用高韧性低氢焊丝外，还应以较高的焊前预热及紧急焊后退火处理等工艺措施才能达到合格的焊接质量。

焊接预热温度T可按以下方式估算：T360[C]t (2)1.2.2 A32及 Q235-A焊接性能分析A32属于高强度船体结构用钢，Q235-A为碳素结构钢，两者含碳量均较低，为常用结构用钢，具有良好的焊接性能。

2 焊接工艺规程的制定根据上述对几种材质的焊接性能分析可知，42CrMo与ZG310-57O均需要焊前预热及焊后退火，尤以42CrMo的要求更为苛刻，所以焊接预热温度及焊接材料均应以42CrMo为准。

为防止冷裂现象及获得理想层间温度，我们设定按 400℃焊接预热温度，在热处理车间井式加热炉中进行加热。

2.1 焊接方法的选择针对具体零部件，焊接方法可以选择焊条电桓或 COz气体保护焊〖虑到焊接质量控制及施焊操作情况考虑，选用 CO2气体保护焊工艺。气体要求选用优等级工业纯CO2作为保护气，其纯度为 99.9%，露点在-40 oC以下，杂质含量

2.2 焊接材料的选择根据齿轮材料焊接性能，结合产生冷裂纹倾向大的特点，过渡层焊接材料选用H08Mn2SiA，焊丝直径 1.2 innl。此焊丝属于常用品种，且焊丝中具有-定的合金元素，在使用 COz气体保护焊时能够较好地起脱氧作用，有利于焊接质量的提高。

第二，将工件拼装点焊连接，先行将钢管与腹板焊接完成，然后将工件放人加热炉进行预热，预热温度300 oC，升温速度90～105℃/h，保温时间2h。

第三，采用直流反接、多层多道方法，对轮毂与腹板单面施焊，完成后调面焊接。具体施焊步骤及参数见表2。

第四，上述工序完成后，将工件放入加热炉进行预热，预 热温度400℃，升温速度90～105℃/h，保温时间2 h。

第五，取出工件，采用直流反接、多层多道方法，对齿圈科学之友 Friend of Science Amateurs 2013年06月刖 置热轧板带高镍铬无限冷硬轧辊的生产要点李德洪 ，张泽利。

(唐山钢铁集团重机装备有限公司，河北 唐山 063306)摘 要：分析影响高镍铬轧辊硬度的主要因素，主要 包括铸造工艺、热处理工艺的选择、杂质的影响以及钢中的碳化物，进-步提出了热轧板带高镍铬无限冷硬轧辊的生产要点，为相关工艺的选择提供参考。

关键词：热轧板；高镍铬轧辊；生产工艺中图分类号：TH162 文献标识码 ：A 文章编号：1000-8136(2013)12-OO33-O2高镍铬铸铁是-种重要的耐磨材料，其硬度及强度都优于普通白口铸铁，而且生产工艺选择离心铸造工艺。由于高镍铬铸铁具有良好的耐磨性、抗粘性、抗热裂性和抗剥落性，高镍铬无限冷硬轧辊广泛应用于热轧板带钢的连轧机工作辊，至目前止，国内外几乎所有热轧带钢连轧机精轧后段工作辊，大量选用高镍铬无限冷硬复合铸铁轧辊。

1 生产工艺对高镍铬轧辊硬度的影响轧辊是机械设备中的主要磨损件之-。如何提高轧辊的力学性能和使用寿命，以适应轧钢企业发展的需要是当前的-个重要课题。提高轧辊的硬度、韧性和耐磨性对于增长其使用寿命有较好的效果。为了使小直径工作辊能承受因直径减小而增加的辊面接触压力和轧制周次并保持良好的辊面质量，要求轧辊具有硬而致密的外层材料，以便使其磨损率下降。此外，该轧辊是用于热轧板带钢的轧制，因此要求其外层材料在高温下仍能保持优良胜能，生产工艺对于轧辊具有重要的影响，具体影响分析如下：1.1 铸造工艺的要点镍铬无限冷硬轧辊的铸造工艺要点主要包括离心机的转速要求、化学成分的调节以及铸造过程控制等，通过对其进行优化，从而提高镍铬无限冷硬轧辊的综合性能。

第六，焊后紧急退火去应力处理～工件放人 300C井式炉中，升温至600～650C，升温速度90～105C/h，保温6h，随炉冷却至 150℃后取出空冷。

表 2 焊接参数及步骤焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 气体流量 焊层 焊丝牌号/rllTl ，A /V Cm，ITnn L/minI H08Mn2SiA 1.2 240～260 24-28 30～35 15～20II H08Mn2SiA 1-2 240～260 24-28 30～35 20-253 焊接过程中注意事项第-，控制好焊前预热温度及焊接层间温度。根据工件情况，采用多人同时对称施焊，焊接时对前-段焊道锤击去应力。

第二，在齿圈与腹板的施焊过程中可采用履带式加热器对齿圈部进行保温，进行不中断、连续焊接，并旧能缩短各层焊缝的焊接间隔。选用红外测温仪，对工件温度进行多次测控，控制温度在 320±30℃范围。

第四，退火后对焊接表面进行磁粉探伤检查或其他无损检测，检查合格后转机加工。

第五，注意焊接时焊工自身防护措施，避免不必要的灼伤事故发生。

4 结束语第-，42CrMo合金钢与ZG3l0-57O的焊接性能都比较差，与易焊接的A32船板组合焊接在齿轮设计制造中较少见，但在解决制约其应用的焊接工艺后可以预见，其具有显著的经济性。

第二，选择合适的预热温度，控制焊接过程中的层间温度，选用合格的焊接材料，正确运用焊接技术，采雀后热处理，可获得满意的焊接接头质量。