[发明专利]一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法

说明书

本发明涉及铸钢件缺陷焊补技术领域，特别涉及一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法。提供一种碳含量在0.25%~0.35%的低合金高强度齿圈铸钢件缺陷焊补修复方法，保证焊补部位获得更优的性能，减小焊补区与母材区的硬度差值，确保焊补区的综合力学性能更加接近母材，显著提高低合金高强度齿圈铸钢件的焊接质量，降低焊补区开裂机率，降低焊接成本，缩短生产周期。此方法，特别适用于抗拉强度在700~900Mpa，硬度在250~320HB的低合金高强钢铸钢件的缺陷焊补。

技术领域

本发明涉及铸钢件缺陷焊补技术领域，特别涉及一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法。

背景技术

低合金高强钢广泛应用于机械工程、电力、压力容器、汽车行业、矿山机械、石油海洋等领域，具有超高的强度、良好的塑韧性和较好的焊接性能。按合金元素系别，高强钢大致可分为四类：1）、Mn-Si系：在Mn-Si基础上加少量的Cr、Ni、Mo、V，抗拉强度≥600MPa ；2）、Mn-Si-Cr-Ni-Mo系：在Mn-Si系基础上，加入少量的V，抗拉强度≥700MPa；3）、Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V系：在Mn-Si-Cr-Ni-Mo系基础上，加入一定量的B，抗拉强度≥800MPa；4）、超合金系：在Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V系基础上，加入较多的Ni，抗拉强度≥1000MPa，且具有良好的抗冲击性能。

目前行业内，针对低合金高强钢的焊补，普遍存在的问题主要为：焊缝熔合区开裂、热影响区母材局部软化、焊补区与母材区硬度差较大、铸钢件硬度不均匀等问题。针对以上问题，现有技术焊补修复方法为：选取强度低于母材的焊材进行焊补，即低强度匹配原则，采用此方法虽然能够确保焊接部位具有良好的塑韧性，降低焊接接头开裂的风险；但此方法导致焊缝的强度低于母材，无法确保铸钢件在更加苛刻的工况环境下使用。齿圈类铸钢件属于第2~3系别高强钢，具有普通低合金高强钢的焊接特性。但齿圈作为重要的传动部件，其特殊的工况环境，要求齿圈除了具有较高的强度外，还要具有较高的硬度。特别对于开齿部位不仅要求有高的硬度，而且必须硬度均匀。因为硬度不均匀，会导致齿圈在后期使用过程中，齿面出现不同程度的磨损。最终导致齿轮传动效率下降，甚至出现断齿的危险。

齿圈类铸钢件属于矿山机械中的核心传动部件，在缺陷焊补修复过程中存在的难点主要为：焊缝开裂，特别是热影响区开裂明显，焊补区与母材硬度差较大，硬度均匀性差；精加工开齿后，齿槽硬度较齿端面硬度下降明显，即出现明显的硬度衰减问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法，以解决上述齿圈类铸钢件在缺陷焊补修复过程中存在的难点，保证齿圈焊补区域具有良好的综合机械性能，降低焊缝区开裂机率，减小焊补区与母材区硬度差，并有效降低齿圈开齿部位的硬度衰减问题，延长齿圈类铸钢件的使用寿命。

本发明主要涉及一种碳含量在0.25%~0.35%的低合金高强度齿圈铸钢件缺陷焊补修复方法，保证焊补部位获得更优的性能，减小焊补区与母材区的硬度差值，确保焊补区的综合力学性能更加接近母材。此方法，特别适用于抗拉强度在700~900Mpa，硬度在250~320HB的低合金高强钢铸钢件的缺陷焊补。

一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法，包括如下步骤：

步骤一：焊接前预热

选择与齿圈类铸钢件轮廓形状相同的预热管，将所述铸钢件水平放置，并采用支撑块支撑，放置方向需有利于预热及焊接操作；在所述铸钢件的各个部位随形放置对应形状的所述预热管，调整所述预热管的气流大小，保证每个出气孔喷出的火苗长度相同，一般火苗长度在150~200mm之间进行预热；

所述铸钢件直径大于6000mm，且半径方向上壁厚大于500mm时，为了保证铸钢件预热温度均匀，降低铸钢件温差，降低开裂变形风险，需要增加附加预热管。

步骤二：焊材成分确定