起重機(jī)鋼軌對(duì)接焊接工藝
發(fā)布時(shí)間：2018/08/06
在起重機(jī)的制造工藝中，常將箱形主梁上鋪設(shè)的鋼軌采用對(duì)接形式焊接成一根無(wú)縫隙的長(zhǎng)鋼軌。在大車(chē)軌道安裝中，也有許多是采用焊接的聯(lián)接型式。現(xiàn)將實(shí)際工作中鋼軌對(duì)接焊接工藝的案例總結(jié)如下。
一、根據(jù)鋼軌的材質(zhì)和表面硬度要求選擇焊材
1.鋼軌
起重機(jī)的小車(chē)軌道有三種：
(1)起重機(jī)鋼軌如QU70、QU80等。
(2)P型鋼軌如P24、P38、P43等。
(3)方鋼如：30mm×40mm、40mm×40mm等。
前兩種鋼軌的頂部做成凸?fàn)?，底部是具有一定寬度的平板，可增大與基礎(chǔ)的接觸面。鋼軌的截面為工字形，具有良好的抗彎強(qiáng)度，其含碳量、含錳量較高， wC=0.5％～0.8％，wMn=0.6％～1.5％。而方鋼的材料為Q275，頂部平直，對(duì)車(chē)輪磨損較大，這里暫不討淪。
2.焊條
鋼軌的對(duì)接焊縫要求不進(jìn)行處理就能達(dá)到鋼軌的表面硬度。在軌道頭部以下，用E5016焊條；在軌道頭部用堆焊焊條D322(鉻鎢鉬釩冷沖模焊條)。這樣既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，不但可保證對(duì)接焊縫質(zhì)量和強(qiáng)度，而且可使堆焊層硬度(焊后空冷)≥55HRC。
上述兩種焊接條都是交、直流兩用，直徑均為5mm，焊接電流均為180～240A，電弧電壓均為36～24V。
二、對(duì)接焊工藝
1.工具、材料及焊接準(zhǔn)備
電焊機(jī)1～2臺(tái)，焊炬2～3把0～300℃溫度計(jì)一只，氧氣、乙炔氣。焊前將焊條放在350～400℃烘箱內(nèi)烘焙1h以后，把對(duì)接的鋼軌平放在水泥地面上支好，對(duì)接焊縫間隙20mm，校直、校平，鋼軌對(duì)接表面除油、除污、打磨及擦洗干凈。
2.焊接操作
由于鋼軌焊接性能較差，因此焊接工藝較為繁瑣，要把0～300℃的溫度計(jì)固定在鋼軌上，在距離焊縫兩邊100mm長(zhǎng)的位置，用2～3把焊炬同時(shí)對(duì)鋼軌預(yù)熱。當(dāng)鋼軌溫度達(dá)到230～250℃時(shí)，先用E5016焊條從鋼軌底部邊加熱邊堆焊，堆焊至軌道頭部時(shí)，在用D322焊條邊加熱邊堆焊。焊接要間斷進(jìn)行，盡量減少焊接部位的熱量，使焊接過(guò)程中始終保持軌道溫度230～250℃。全部焊接完成后，還要繼續(xù)加熱到250℃，再將鋼軌在空氣中經(jīng)過(guò)≥0.5h時(shí)間緩慢冷卻到室外溫度(30℃左右)，以防止裂紋產(chǎn)生。焊接后應(yīng)檢查焊縫處和與鋼軌銜接處有無(wú)明顯痕跡及焊后硬度。
焊后用氣動(dòng)砂輪磨削，使鋼軌頭部的堆焊縫與原鋼軌表面保持在同一平而上，具有同樣的表而粗糙度。
三、工作原理
鋼在不同的溫度下具有不同的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，而內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化必然使鋼的力學(xué)性能也發(fā)生改變。鋼軌的wC=0.5％～0.8％，屬于亞共析鋼，在AC1線(723℃)以下時(shí)，鋼的內(nèi)部組織是鐵索體和珠光體，這種鋼表面淬火后形成馬氏體組織，具有很高的強(qiáng)度和硬度。
在焊接之前，鋼軌先預(yù)熱到230～250℃，做一次低溫回火處理，使焊縫部位的金屬冷卻后不開(kāi)裂，這時(shí)硬化層的結(jié)構(gòu)由馬氏體向回火馬氏體轉(zhuǎn)變，使鋼的內(nèi)應(yīng)力局部消除，韌性有所增加，而硬度幾乎不降低，也可保證鋼軌在預(yù)熱溫度下不變形。如果預(yù)熱溫度過(guò)高，會(huì)使原表而硬化層的馬氏體組織轉(zhuǎn)變成其他組織，比如索氏體，導(dǎo)致鋼軌硬度降低。
在鋼軌對(duì)接焊時(shí)，隨著焊接溫度的升高，焊接部位的回火馬氏體開(kāi)始向其他組織轉(zhuǎn)變。焊接要間斷進(jìn)行，盡量減少焊接部位的熱量，使鋼軌焊接過(guò)程中始終保持230～250℃的溫度。當(dāng)這一部位焊接結(jié)束，如在空氣中迅速冷卻到230～250℃，回火脆性是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。對(duì)一般碳鋼而言，馬氏體開(kāi)始形成溫度為200～350℃，而鋼軌是含錳元素的合金鋼，鋼軌的馬氏體形成溫度應(yīng)為100～200℃。這就要求鋼軌全部對(duì)接焊接后，應(yīng)加熱到230～250℃后在空氣中緩慢地冷卻，經(jīng)過(guò)≥0.5h，溫度從230～250℃緩慢地冷卻到室外溫度，這樣焊縫金屬才能逐步轉(zhuǎn)變成馬氏體組織。由于焊縫部位合金與軌道整體緩慢冷卻到室外溫度，所以使焊縫部位的內(nèi)應(yīng)力減小，表面不產(chǎn)生裂紋。另外，經(jīng)硬度計(jì)測(cè)試，軌道頂部焊縫達(dá)到了軌道頂部表面原來(lái)的硬度，說(shuō)明表面硬度也達(dá)到了要求。
四、應(yīng)用效果
采用上述對(duì)接焊接工藝將焊接性能較差的鋼軌成功地運(yùn)用在起重機(jī)產(chǎn)品的小車(chē)軌道制作上。
起重機(jī)箱形主粱上鋪設(shè)的鋼軌采用焊接的形式對(duì)接成一根無(wú)縫隙的整根鋼軌，可大大增加起重機(jī)箱形豐梁的剛性，既減少了主梁的拱度下?lián)献冃危譁p少了起重機(jī)小車(chē)運(yùn)行的噪聲，使小車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)，輪壓均勻。另外，還減少了小車(chē)車(chē)輪磨損，延長(zhǎng)了車(chē)輪壽命，從而延長(zhǎng)了起重機(jī)的使用壽命，提高了可靠性，減少了維修工作量，節(jié)約用戶在使用中的費(fèi)用，受到用戶的好評(píng)。這種焊接工藝對(duì)大噸位、大跨度的起重機(jī)尤為重要。
我們相信，隨著鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)制造技術(shù)的逐年提高，廠房跨度越來(lái)越大，鋼軌對(duì)接焊接工藝這項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的技術(shù)顯得越來(lái)越重要了。
