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27simn钢管液压油缸的焊接

  液压缸和柱常用 27SiMn 钢,缸底、耳环、油口管接头等常用 45 钢。液压油缸的缸体与缸头、缸体与缸底端面间,缸体与耳环、耳环与铰轴间,缸体与油口接头等均需要焊接组装,而 27SiMn 钢与 45 钢的焊装属异种钢焊接。为获得良好的焊接接头,采用 CO2气体保护焊、低氢低碳合金焊材,精选焊接工艺参数、焊前预热、焊后缓冷的焊接工艺。对焊后试件进行试验及工艺评定,无孔、无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷,进行拉伸和弯曲试验,其力学性能合格。结果表明:采用合理的焊接工艺,异种钢 27SiMn 与 45的焊接性能优良,完全满足液压油缸的工作要求。

  液压油缸在工程机械、起重运输机械和机床等行业获得广泛使用,是一个非常重要的部件。根据国标 GB/T17396-2009 规定,液压支柱用热轧无缝钢管可选用 20、35、45 优质碳钢,也可选合金钢,如27SiMn 等。根据额定工作压力,有轻压(2.5~6.3 MPa)、中压(10~14 MPa)和高压(25~31 MPa)油缸。对额定工作压力为 16 MPa 的工程油缸,缸体采用27SiMn钢,缸底和耳环等采用 45 钢,通过焊接组装。由于异种钢在物理性能和化学成分上存在差异,焊缝及热影响区容易出现硬度高、脆性高、韧性较低的组织和性能,可能导致液压缸失效破坏。为提高焊接结构的质量及可靠性,保证液压缸良好的工作,需要研究 27SiMn 钢与 45 钢的焊接性能。

  焊接技术

  27SiMn 钢热处理工艺:920 ℃±20 ℃保温 1.5 h,水淬,450 ℃±50 ℃回火,冷却剂为油或水,硬度为HBW240~280。45 钢热处理工艺:正火 850 ℃,淬火840 ℃,回火 600 ℃,焊后要求焊缝与母材强度接近

  钢的焊接性评价

  焊接热影响区的淬硬倾向与钢的化学成分直接相关,而碳的影响最为明显。为粗略估算低合金高强度钢冷裂敏感性的高低,将钢中(包括碳在内)对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量(碳当量),对确定预热、焊后热处理、线能量等焊接工艺有重要作用,因此,碳当量

  (Ceq)常用于评价钢的焊接性。

  Ceq=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/527SiMn

  钢碳当量 Ceq=0.574%~0.737%,大于临界值 0.45%,45 钢属中碳钢。两者的淬硬性均大,热影响区容易产生裂纹,焊接工艺性差,因此,要确保获得良好的焊接质量,必须采取合适的焊接工艺。

  27SiMn 钢管是制造液压油缸体广泛选用的材料,而液压缸的其他结构常用 45 钢制造,因此需要研究异种钢 27SiMn 与 45 的焊接工艺。采用 CO2气体保护焊对油缸筒体和缸底的环缝进行焊接试验。通过焊前预热、焊后缓冷的工艺,避免了马氏体的生成,降低了热影响区的淬硬性,焊后进行消氢处理,加速氢的扩散和逸出,可有效防止焊接冷裂纹的产生。在对焊后试件进行试验和工艺评定中得知,焊缝成形好,焊缝热影响区小,焊接变形小,表面及内部缺陷少,探伤合格率高,经力学性能试验,塑性良好,强度达到设计要求,经两年多的实际使用,尚无因焊缝断裂而返修的产品



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