焊接應力消除

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      有直徑500長2500的軸，兩端有滑動軸承支承，材料為42CrMo。在使用中，軸的中部熱裝一個800寬的輪轂，輪彀的過盈量為0.85mm.使用中，通過輪轂使軸主要受交變彎應力。現有使用兩年八個月的軸，在更換輪轂時發現，在輪轂施力大的一側整個圓周出現裂紋。探傷裂紋的深度為20mm，裂紋在過盈配合區域，距輪彀端面30mm。
% e7 O1 }0 n* i+ e7 \$ U  \      希望把裂紋車除后再焊接。對42CrMo如何防止焊接裂紋，用振動法消除焊接應力是否可行（如采取熱時效，軸的直線度可能會產生誤差）各位有什么好的方法，請詳細談談。

陳明6174

為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應進行預熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關鍵。

* @+ v; Y2 d4 `1 C8 u- c, }0 k2 [(1)焊前嚴格清除工件表面的油污、鐵銹、水漬和毛刺。
6 f7 C7 f. e- ?6 }6 R$ i(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預熱，預熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。     
1 y$ V: A; W( t- m, s9 m(3)焊條使用前經350～400℃烘干，保溫2h，然后放入保溫筒內，隨用隨取。
(4)采用直流反接(即工件接負極)，焊接電流180～220A，電流電壓23～25V，焊接速度180～190mm/min。
, U1 @" \  E% Q, l3 Z% ?; M5 _% l5 {(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側對稱施焊，整個焊接過程連續進行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內。在不產生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進行認真檢查，對已產生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進行焊接。
(6)為了減小焊接應力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。
! F9 z! [* {, ^0 G- O(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。去應力退火工藝如圖2所示。
4 B  h- x! }8 K, v. X0 V# T) P0 F) W(8)去應力退火后,對堆焊表面進行磁粉探傷檢查,未發現裂紋等缺陷,機械加工后也未發現裂紋。

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陳明6174 發表于 2014-7-5 10:47
為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應進行預熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關鍵。

(1)焊前嚴格清除工 ...

非常贊同“為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應進行預熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關鍵”。
(1)焊前嚴格清除工件表面的油污、鐵銹、水漬和毛刺。
(3)焊條使用前經350～400℃烘干，保溫2h，然后放入保溫筒內，隨用隨取。
. _6 Z' C+ W, @ (4)采用直流反接(即工件接負極)，焊接電流180～220A，電流電壓23～25V，焊接速度180～190mm/min。
(8)去應力退火后,對堆焊表面進行磁粉探傷檢查,未發現裂紋等缺陷,機械加工后也未發現裂紋。
（以上完全可以做到）

(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預熱，預熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應加熱器對焊接區域局部加熱，防止軸受400度高溫變形）
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(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側對稱施焊，整個焊接過程連續進行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內。在不產生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進行認真檢查，對已產生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進行焊接。 （測溫儀有紅外線和接觸式，正負20度的公差可以控制；“整個焊接過程連續，中途不得中斷”是指一個焊層中途不得中斷嗎？）
6 J' w- [$ H  O2 Q$ i% s1 F- z(6)為了減小焊接應力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。（是風鏟效果好，還是如“豪克能”效果好）
, w+ j$ L8 }$ e: j(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。去應力退火工藝如圖2所示。（還是怕變形和精加工表面氧化）
1 A7 y* J! b# n# K& a# {謝謝回復，希望繼續指導

zerowing

個人建議你焊接后增加一個應力槽。

陳明6174

642093071 發表于 2014-7-5 11:31
非常贊同“為防止42CrMo鋼的冷裂紋，焊前應進行預熱，控制好層間溫度和焊后熱處理是工藝的關鍵”。
(1)焊 ...

(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預熱，預熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應加熱器對焊接區域局部加熱，防止軸受400度高溫變形） -->是的，這里確實應該只進行局部熱處理，防止軸的變形。

(5)在施焊過程中采用履帶式加熱器保溫，由兩名焊工在兩側對稱施焊，整個焊接過程連續進行，中途不得中斷，并力求縮短各層(道)焊縫的焊接間隔時間，選用靈敏度高、精度好的測量儀監測溫度變化，控制層間溫度在(350±20)℃的范圍內。在不產生裂紋的情況下，每個焊層盡量簿，一般不大于焊條直徑，每條焊道的引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑。對每層焊道進行認真檢查，對已產生的氣孔、裂紋等缺陷須徹底清除后，再重新進行焊接。 （測溫儀有紅外線和接觸式，正負20度的公差可以控制；“整個焊接過程連續，中途不得中斷”是指一個焊層中途不得中斷嗎？） -->最好是層內與層間都要連續起來焊補。可以裝夾在機床上或其他可使軸低速旋轉的分度頭上，連續焊補。
(6)為了減小焊接應力，用錘頭圓角為1.0～1.5mm的風鏟逐層錘擊焊道表面，相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反。（是風鏟效果好，還是如“豪克能”效果好） -->有條件的話當然還是豪克能的效果好，高頻高效。
! o2 ^+ U- b# _& k& y! t$ z(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。（還是怕變形和精加工表面氧化）-->這里作用類似于回火處理，也有利于焊后再加工。

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陳明6174 發表于 2014-7-5 13:02
(2)將工件整體裝入井式加熱爐中預熱，預熱溫度為400℃，升溫速度80℃/h，保溫4h。（可否采用電磁感應加 ...

2 w; e$ K0 p" q* O! K# W+ v(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻至150℃后取出空冷。升溫速度為80℃/h。（還是怕變形和精加工表面氧化）-->這里作用類似于回火處理，也有利于焊后再加工。
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$ p8 f" U, G. ]1 N, _1 |& S如果“豪克能”，能達到消除應力的目的，是否可以不進行600度的回火處理。

陳明6174

642093071 發表于 2014-7-5 13:52
(7)整個工件堆焊完畢后，在工件冷卻至350℃以前置于400℃的井式爐中，升溫至600～650℃，保溫4h，隨爐冷卻 ...

; N# _6 x9 q& c3 c  n2 y這里要分開說，1“豪克能”消除應力是最徹底消除焊接應力的方法，2“豪克能”金屬表面鏡面加工，是用普通刀具將工件尺寸加工到基本到位后，再用豪克能金屬表面加工設備的豪克能刀具代替原普通刀具再加工一遍，是精加工功能了吧。這個回火處理主要是針對焊補后的加工性能來說的，沒有這一道工序，怕是不好加工。
; F6 r/ y5 V% W  D: H, d, Z

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陳明6174 發表于 2014-7-5 14:45
8 v. |3 H* \/ B" q6 y這里要分開說，1“豪克能”消除應力是最徹底消除焊接應力的方法，2“豪克能”金屬表面鏡面加工，是用普通 ...

加工沒問題，只要焊接區不產生應力。

陳明6174

642093071 發表于 2014-7-5 16:59
% M6 y  d1 h0 G+ A( B6 `& _& @' H加工沒問題，只要焊接區不產生應力。

1 q7 a  I3 x* b! d# mOK，那就不需要了。
- p: I1 u) r; P0 Y, o* P, B3 G
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zerowing

就是在你過盈配合的輪轂兩側開一個3-5mm寬的應力槽。槽底圓角過渡。這樣，過盈配合后，不會有你所謂的切應力存在。其實，我個人認為是一個拉應力。
你不做這樣的應力槽，過盈安裝時就有一個拉應力在邊沿處，你再加上循環載荷，很快就疲勞了。