某水泥廠錘式破碎機由羅馬尼亞進口，該設(shè)備承受沖擊載荷的圓盤為易損部件。湘潭鋼鐵集團有限公司機修廠為該廠制作圓盤備件，在沒有對圓盤進行受力分析和材料焊接性分析的情況下，僅僅根據(jù)對原件化驗結(jié)果進行了材料的選用，盤芯用35 CrMo鑄鋼，盤片用厚80 mm的45鋼熱軋鋼板，盤芯和盤片己按尺寸成形。在焊接過程中出現(xiàn)了裂紋，向湘鋼修建部求援，解決該公司生產(chǎn)急需的備件以及避免改用材料造成的浪費。筆者通過對3 5CrMo鋼的焊接性分析，并根據(jù)現(xiàn)場情況制定了焊接工藝，成功地進行了45鋼與3 5 CrMo鑄鋼的焊接。
2、圓盤結(jié)構(gòu)和材料分析
2.1 結(jié)構(gòu)分析
錘式破碎機是由電動機帶動主軸、圓盤、銷軸及各錘子高速旋轉(zhuǎn)的機械，錘子以絞鏈方式裝在各圓盤之間的銷軸上，錘頭沖擊力使固體破碎，圓盤承受脈動的沖擊載荷。附圖為圓盤結(jié)構(gòu)示意圖，它是由35CrMo盤芯與10片45鋼板盤片拼焊而成，盤片厚80mm，盤芯與盤片相焊處的凸臺為80mm，焊縫形狀為環(huán)縫，由于板厚而大，結(jié)構(gòu)剛性很大，焊后由于焊縫收縮產(chǎn)生很大的約束拉應(yīng)力，易導(dǎo)致裂紋，故應(yīng)盡可能減少焊縫尺寸，減少應(yīng)力。由于盤片之間距離僅178 mm，因此盤片與盤芯的焊接第一片為雙面坡口，其余只能是單面坡口。
2.2 焊接性分析
圓盤原件所用材料的化學(xué)分析結(jié)果見表1，此次圓盤盤片為45鋼，焊接性比較好，盤芯為35 CrMo鋼，屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼（化學(xué)成分見表2），該鋼含碳量高，且合金元素含量較多。依國際焊接學(xué)會碳當(dāng)量公式計算：表明碳當(dāng)量較高，有相當(dāng)大的淬硬性，可焊性差。
35 CrMo鋼具有相當(dāng)大的淬硬傾向，焊后的淬火組織是脆硬的高碳馬氏體，對冷裂紋的敏感性大，加之盤片與盤芯凸臺厚均為80 mm，約束度較大，易出現(xiàn)較大的約束應(yīng)力，這容易造成焊接影響區(qū)發(fā)生脆化或開裂。
3、焊接工藝要點及措施
根據(jù)以上分析，焊接的主要問題是設(shè)法避免焊接裂紋。為了防止焊接裂紋，必須從以下幾方面做工作：
盡量避免熱影響區(qū)的淬硬，減少焊縫的擴散氫含量，降低焊接區(qū)的約束應(yīng)力。
3.1焊前預(yù)熱
35 CrMo鋼由于Ceq一0.74%較高，有相當(dāng)大的淬硬性，因而在焊接熱影響區(qū)的過熱區(qū)很容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度愈大，生成的高碳馬氏體愈多，脆硬也就愈嚴(yán)重。為減少過熱區(qū)的脆化，從減少淬硬傾向出發(fā)，采用加大線能量應(yīng)當(dāng)有利，但由于35 CrMo鋼的淬硬傾向很大，僅通過加大線能量難以避免馬氏體的形成，相反卻增大了奧氏體的過熱和提高了奧氏體的穩(wěn)定性，促使形成粗大的馬氏體，使過熱區(qū)的脆化更嚴(yán)重。因此，焊接過程中需采取小線能量，同時采取預(yù)熱緩冷和后熱等措施。因為采用小線能量減少了高溫停留時間，避免了奧氏體晶粒的過熱長大，增加了奧氏體成分不均勻性，從而降低了奧氏體的穩(wěn)定性，并同時采用預(yù)熱和緩冷等措施來降低冷卻速度，這樣改善了過熱區(qū)的性能。
由于35CrMo鋼的預(yù)熱溫度為200～250℃，考慮到現(xiàn)場的實際情況，將預(yù)熱溫度定為220～250℃，層間溫度不低于200℃。
3.2焊接方法
與手弧焊相比，MAG焊具有熱量集中、熔敷效率高、稀釋率低、焊接變形小、抗裂性好等特點。同時富氬CO2氣體保護焊可明顯改善熔滴的過渡，具有飛濺少、焊縫成型美觀等特點，同時由于盤片之間的距離僅178 mm，手弧焊時焊條沒法伸入，故本次焊接采用了80% Ar+20% CO2的富氬CO2氣體保護焊。
3.3焊接材料
45鋼的抗拉強度為600 MPa，35CrMo鋼的抗拉強度為980 MPa。根據(jù)異種鋼焊接采用的焊材應(yīng)與低強度材料相等強度的原則，因此采用H08Mn2S1A焊絲，其熔敷金屬塑性較好，使焊縫冷卻時有一定的收縮余地，可大大降低約束應(yīng)力，從而有效地控制了裂紋的出現(xiàn)。
4、工藝實施
4.1預(yù)熱方式及保溫措施
盤芯和盤片置退火爐內(nèi)以40～60℃／h的升溫速度預(yù)熱到300℃，保溫th出爐組對，并用煤氣繼續(xù)加熱保溫，使焊接過程始終保持200—250℃的預(yù)熱溫度。
4.2第一盤片組裝與焊接
第一片采用雙面焊接，組對時保證盤芯與盤片之間的垂直度，余下的9塊盤片將以此為基準(zhǔn)組裝。置圓盤盤片于水平位置，使焊縫處于水平位置焊接。焊接次序：先焊一側(cè)環(huán)焊縫厚25～30mm，翻轉(zhuǎn)另一側(cè)焊滿，再翻轉(zhuǎn)填滿余下部分。
4.3第二～第十盤片組裝與焊接
由于盤片之間距離較近(178 mm)，只能采用單面焊接，以前一盤片為基準(zhǔn)組對下一盤片，利用圓盤的銷軸孔進行加固，然后進行焊接；先用噴嘴角度可調(diào)的賓采尼焊槍在坡口背面焊接一層，再在坡口側(cè)焊接，直至填滿與母材相平。如此循環(huán)將余下盤片組裝、焊接完。
4.4 焊接工藝參數(shù)
焊接的工藝參數(shù)見表3。由兩名焊工對稱同時施焊，采用多層多道焊，焊道彼此重疊，重疊焊縫不少于焊縫寬度的1／3，同時每焊完一層用風(fēng)鏟錘擊焊縫以消除應(yīng)力；焊后進爐作消除應(yīng)力熱處理。熱處理制度為，升溫速度40～60℃/h，工件加熱到600±20℃，保溫4h，隨爐冷卻。現(xiàn)場焊接時應(yīng)注意焊工自身防護，以免灼傷。
5、結(jié) 語
45鋼與35CrMo鑄鋼的焊接可以采用焊前預(yù)熱、小線能量、控制層間溫度、焊后熱處理等工藝措施，可以防止裂紋的產(chǎn)生。對填充量大的焊縫，以MAG焊接可以采用單V35。坡口，采用可調(diào)角度的賓采尼焊槍焊接以減少焊接工作量與殘余應(yīng)力。同時采用多道多層焊，利用后一層、后一道焊縫對前一層、前一道焊縫回火作用并錘擊焊縫，可以細(xì)化晶粒，提高焊縫的強度和韌性。用此工藝施焊的圓盤運行一年多，使用效果良好。
