云南华联锌铟股份有限公司，云南马关 663701
摘要：本文介绍了离心机主轴锁紧螺纹的修复过程。主轴是由 3Cr13马氏体材料构成，针对马氏体焊接容易产生裂纹，堆焊层不易机加工性能差，采用过渡层来解决这个焊接难点。为以后的焊接修复工作积累了一定的经验。
关键词: 过渡层、A132不锈钢焊条、非主载荷紧固件
前言：
悬臂式离心机。离心机的作用是搅拌锡渣和提渣、甩干渣的作用，由于工作环境恶劣，长时间在高温和高转速的影响下，使离心机主轴底盖的锁紧螺帽及螺纹直接摩损，出现底盖脱落，主轴锁紧处失效。本文针对离心机主轴在使用过程中修复螺纹的焊接措施。
原来焊接这一部分采用的堆焊焊接材料，直接采用A132不锈钢焊条，容易与3Cr13材料溶合产生脆硬组织的马氏体，不易于机加工，堆焊层也容易产生裂纹。
一、缺陷情况及失效分析
（一）主轴锁紧螺纹的情况
主
轴长时间600℃以下的锡锅里搅拌，提渣，甩干渣，导致底盖的锁紧螺母及螺纹磨损，造成失效。锁紧螺纹为M60×4，旋和长度为34mm。主轴采用的材质为不锈钢3Cr13。
如下图：
（二）失效分析
由于主轴在是生产过程中受到了较高转速，高温的侵蚀，磨损的不均匀，从而使主轴产生重心偏置，这样轴在运行时，特别是高速运行时，将会发生严重的振动，甚至是破坏性的。锁紧螺母和螺纹的磨损容易使底盖脱落，造成安全事故。所以需要作定期检查修复螺纹。
二、修复方案的选择
根据实际情况的现状及作业环境，选用手工电弧焊方法进行修复。
(一）材料的性能参数
3Cr13的化学成分（见表一）
表一：
碳 （C） | 硅 （Si） | 锰 （Mn） | 磷 （P） | 硫 （S） | 镍 （Ni） | 鉻 （Cr） |
0.25-0.35 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.035 | ≤0.030 | ≤0.60 | 12-14 |
3Cr13的性能参数表（见表二）
表二：
抗拉强度 （MPa） | 屈服强度 （MPa） | 延伸率 （%） | 断面收缩率 (%) | 硬度 （HBS） |
≥735 | ≥540 | ≥12 | ≥40 | 退火≥235HB 淬，回火≥217HB |
（二）3Cr13的可焊性分析
3Cr13不锈钢属于马氏体不锈钢。马氏体不锈钢具有强烈的淬硬倾向，焊接时在热影响区易产生粗大的马氏体组织。马氏体钢的导热性差，焊接时残余应力大，因此很容易产生冷裂纹。钢中碳的质量分数越高，冷裂倾向就越大，特别当接头中含氢量高时，在连续冷却到温度低于100-120℃以下时，冷裂倾向更为严重。马氏体不锈钢有较大的过热倾向，焊接时在温度超过1150℃的热影响区内，晶粒显著长大。过热或者过慢的冷却都能引起接头脆化。另外，马氏体不锈钢也有475℃脆化，所以在预热和热处理时必须注意。马氏体不锈钢晶间腐蚀倾向小。
三、焊接材料的选择
螺纹仅仅起到过渡螺母锁紧作用，不直接承受较大的力即非主载荷紧固件。同时因为马氏体不锈钢在焊接过程中有强烈的淬硬倾向，残余应力较大，容易产生冷裂纹。焊接前应进行焊前越热及焊后热处理，为了解决这个问题改善焊接工艺。采取Z308铸铁焊条作为过渡层，然后在用A132不锈钢焊条进行焊接。这样解决了焊前加热焊后热处理，同时解决了焊后机加工的困难。
（一）过渡层
采用Z308焊条：与其他金属溶合好，产生焊缝的力学性能好，不容易产生冷热裂纹，耐冲击性强度适中。施焊时，焊件可不预热，具有良好的抗裂性能和加工性能。可交直流两用。
镍在钢中的作用：(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性；(2)可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性；
(3)改善钢的加工性和可焊性；(4)可提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。
Z308焊条熔覆金属的化学成分（%）（见表三）
表三：
化学成分 | C | Mn | Si | S | Ni | Fe | 其他元素总量 |
保证值 | ≤2.0 | ≤1.0 | ≤2.5 | ≤0.03 | ≥90 | ≤8 | ≤1.00 |
Z308焊条参考电流（见表四）
表四：
焊条直径 | Φ2.5 | Φ3.2 | Φ4.0 | Φ5.0 |
焊接电流 | 50-100 | 70-120 | 110-180 | 160-190 |
（二）第二层及盖面层
A132是钛钙型药皮含Nb稳定剂的Cr19Ni10Nb不锈钢焊条，具有优良的抗晶间腐蚀性能和良好的机械性能。具有优良的焊接工艺和抗气孔性能，药皮耐发红、抗开裂，可交直流两用。
A132焊条熔敷金属化学成分（%）（见表五）
表五：
C | Mn | Si | S | P | Cu | Ni | Mo | Cr | Nb |
≤0.08 | 0.5-2.5 | ≤0.90 | ≤0.030 | ≤0.040 | ≤0.75 | 9-11 | ≤0.75 | 18-21 | 8xC~1.00 |
A132焊条参考电流（见表六）
表六：
焊条直径 | Φ2.5 | Φ3.2 | Φ4.0 | Φ5.0 |
焊接电流 | 50-100 | 70-130 | 100-160 | 140-200 |
(三)使用焊条前的准备
Z308焊条焊前必须经过150℃的烘焙；焊接过程中因采用小电流快速度进行焊接。
A132焊条焊前焊条须经200-250℃烘焙1h。尽可能采用直流电源，电流不易过大。
四、焊前准备
焊接前通过加热的方式把轴上的锡以及表面杂物、油脂，仔细清楚干净。
五、焊接
（1）在堆焊第二条焊道时，必须熔化第一条焊道的l／3～l／2宽度，这样才能使各焊道间紧密连接，并能防止产生夹渣和未焊透等缺陷。
（2）轴堆焊时，采用纵向对称堆焊和横向螺旋形堆焊。堆焊时，应注意每条焊缝结尾处不应有过深的弧坑，以免影响堆焊层边缘的成形，因此应采取将熔池引到前一条堆焊缝上的方法。
（3）为了增加堆焊层的厚度，减少清渣工作，提高生产效率，通常将焊件的堆焊面置于垂直位置，用横焊方法进行堆焊。通常把轴放在旋转支架上进行旋转焊接。为了满足堆焊后焊件表面机械加工的要求，应留有一定厚度(3～5 mm)的加工量。
六、焊后
焊接完成后，认真清理焊渣，无裂纹自然冷却后交由机加工进行螺纹加工。上机床加工时，再无打刀现象，精度也有所提高，紧固螺母与之配合更紧致。
结束语：
经验积累到一定的程度也是可以对工艺设备的探索提高一定的层次，起到建议的作用。
参考文献：
《焊工工艺与技能训练》中国劳动社会保障出版社
《电焊工》 中国劳动出版社
《焊工》 中国劳动社会保障出版社
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