45#钢与20CrMnTi的焊接

45#钢链轮与20CrMnTi套的焊接

农业机械工况恶劣,动力传输零件采用45#钢和20CrMnTi的焊接,可以提高零件使用寿命。焊接影响因素除了焊接前预热、焊接后保温、合适的焊接参数外,还可以从零件的热处理工艺、配合连接、焊接部位、焊缝长度等几个方面采取措施,以便保证焊接质量,提高了传递载荷的能力。

1.概述

农业机械一般工作环境比较恶劣,频繁启动、反转,冲击载荷大。部分农业机械采用链轮传输动力,其中片式链轮,扭矩如采用普通平键传递,容易造成滚键失效,为此采用如附图所示结构。

45#钢与20CrMnTi的焊接-钢铁百科

农业机械链轮

在片式链轮的端面靠近齿的地方加工两个光孔,在光孔内焊接上两个材料为20CrMnTi的套,其中为提高强度,链轮齿进行了齿部感应加热淬火、回火,硬度45～55HRC;套进行渗碳、淬火,硬度58～62HRC。二者材料不同,且都经过热处理,焊接性都比较差,试制初期经常出现废品。经过分析,可以从结构设计、热处理、焊接等环节改进,最终提高了产品合格率。

2.焊接性能分析

45#钢的的Wc=0.42%～0.5%,属于中碳钢,机械强度高,塑性变差,焊接性能变差;同时由于齿部经过淬火、回火,靠近焊接套部位金相组织已经发生了变化,变为珠光体和马氏体的混合组织,越靠近齿的部位马氏体成分越多,焊接性能越差。

20CrMnTi的Wc=0.17%～0.24%,为低碳合金钢,经过渗碳、淬火,表面都变成了马氏体金相组织,焊接的性能变差。

如直接将二者焊接,过渡层会形成脆性马氏体组织,容易形成冷、热裂纹,易形成气孔,产生氢脆现象,焊接质量达不到质量要求。为改善焊接性能,提高焊接强度,除采用合适的坡口形式、材料、焊接参数、焊接前预热和焊后保温等手段外,还可以采取以下方法改善焊接性能。

改变链轮上的焊接部位,以便避开由于感应淬火造成的热处理影响区,尽量远离链轮上的马氏体组织。焊接孔的中心距在设计时已经确定,尺寸不能改变,但可以将孔加工在链轮齿顶的正下方。此处距离热处理影响区相对较远,通过金相显微镜观察,马氏体组织非常少,珠光体、铁素体相对较多。相对于链轮的齿槽下方,齿顶下方容易焊接,出现焊接缺陷的倾向少。
在20CrMnTi套渗碳时,为避免过多的游离碳渗入套的焊接表层,可以在套表面涂上一层防渗膏,尽量避免焊接处马氏体组织出现。这样在渗碳淬火后,套的其他表面硬度符合要求,外表面的组织也便于焊接。
为了提高连接强度,避免出现焊接缺陷,还可以将套和链轮的配合采用过盈配合,实际可以采用H7/s6的压入式过盈配合。同时为了避免因焊接造成齿部退火,可以在靠近齿部的地方不焊接。

3.焊接工艺

焊前准备链轮和套均要求经过清洗,去除油污、锈迹及氧化皮,晾干后将套压入链轮内,压装后产生一个环形槽,此槽可以视为焊接的槽型坡口。同时保证焊死没有油污,保持干燥。
焊接设备选用型号为YD200KR2HGE的CO2保护焊机,功率6.5kW;焊丝牌号为ER50-6,f1.0mm,保护气体采用瓶装液态CO2。
预热将产品放入加热炉内加热到200℃,保温2h。通过对产品预热,既可以降低热裂纹、再热裂纹产生的倾向,又可以降低冷裂纹产生的倾向。冷却速度提高,焊缝区应变速率也增大,容易产生热裂纹。预热可以改变焊接时的热量循环,使冷却的速度降低,因此预热可以降低热裂纹产生的倾向。产品经过链轮感应淬火、套渗碳淬火、压装等工序,在其内部积蓄了内应力。内应力集中对再热裂纹的影响很大,应力越集中,再热裂纹倾向也越大。而预热可以减少内应力,内应力减少了,再热裂纹的倾向也就降低了。氢在焊缝中的溶解和在焊接区的扩散,是引起冷裂纹的重要因素。当在预热条件下焊接时,在冷裂纹敏感区间之上停留的时间较长,大部分氢可以在较高温度下从焊接区域逸出;降至较低温度时,残余的扩散氢已经不足以引起冷裂纹。因此预热可以降低冷裂纹的产生。
焊接采用平焊,焊接参数调整为电压(22±2)V,电流为100A,走丝速度18m/min,保护气体CO2喷嘴距离20mm,气体流量10L/min,焊丝伸出长度20mm,焊接速度0cm/min。
焊后保温焊接后将产品放于保温炉内,280℃保温2h后空冷。这样可以使扩氢从焊缝中逸出,由上面预热的作用可以知道,去氢可以防止出现冷裂纹。
清理焊渣用手动砂轮打磨焊缝,保证外表美观,去掉飞溅的焊渣。

4.焊缝检测

外观检查焊缝和热影响区无裂纹、夹渣、咬边、气孔等焊接缺陷,无飞溅的焊渣。
内部检查利用超声波探伤检测,符合GB11345标准中的规定。

5.结语

两种经过热处理的材料焊接,不仅可以采取焊前预热、焊后保温及合适的焊接参数,而且可以从热处理工艺、配合连接、焊接部位和焊缝长度等几个方面分析、改进,以提高焊接质量。

通过以上改进,废品率得以降低;产品在使用过程中性能稳定,适宜应用于工况恶劣的农业机械传动。

20CrMnTi用什么焊条焊?焊接前后的工艺以及焊后热处理都是怎样的?

20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好.

用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位.

●特性及适用范围: 是性能良好的渗碳钢,淬透性较高,经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部,具有较高的低温冲击韧性,焊接性中等,正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件,如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。

是18CrMnTi的代用钢,广泛用作渗碳零件,在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下,承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件,如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。

J857Cr低合金高强度钢焊条

J857Cr 低合金高强度钢焊条符合:GB E8515-G 相当:AWS E12015-G 说明: J857Cr是低氢钠型药皮的低合金高强度

焊前预热200 焊后回火500-700(或者是暗红色)