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电力建设Power Industry 45钢拐臂的铆焊工艺贾宝丽 吴俊峰 李攀 王琳  【摘要】45钢拐臂是隔离开关机构传动的关键部件，材质属于中碳钢，焊接性不好，焊后易出现裂纹、气孔等缺陷，且容易变形。本文通过一个辅助的工装夹具，采用合理的焊接方法和焊接顺序，解决了上述问题，满足了设计要求，为类似工件的焊接提供了借鉴作用。 关键词：45钢；拐臂；铆焊工艺 1. 概述拐臂是隔离开关中主要的传动部件，在传动过程中，对拐臂的焊接强度和焊接质量有较高的要求。45钢是拐臂常用的材料，其硬度不高，材料成本较其他类似钢种低，易于切削加工，进行调质处理的45钢可以获得较高的强度和韧性，但是由于wc=0.42%～0.50%，焊接性差，焊接过程易出现裂纹和气孔缺陷，因此合适的焊接方法和焊接顺序对于45钢拐臂的焊接尤为重要。 2. 拐臂结构形式拐臂由材质为45钢的厚板和两个薄板组成，两薄板中间间距为32mm。由于两薄板与厚板侧面轴线有对称度要求，偏差0.5mm，所以需要严格的控制两侧板的间距，以及焊接变形量，拐臂结构如图1所示。  图1 拐臂结构示意 3. 铆装工艺过程（1）焊前开坡口 坡口钝边2mm，角度45°，具体坡口形式如图2所示。 （2）铆装 对零件接头部位10mm范围内进行打磨，彻底清除氧化皮，直至露出金属光泽，用酒精将待焊处油污等擦拭干净，处理后尽量8h内完成铆装，如清理后放置时间过超过8h，必须重新清理后再进行铆装，如图3所示。  图2 坡口示意 焊条选用J506或J507，φ3.2mm，使用前进行烘干处理（350℃保温1h），焊条随取随用。具体操作过程：先利用辅助工装（见图4）保证铆装后尺寸，调整好水平基准板1、垂直基准板2，将其定位焊牢固，保证二者的垂直度，按照图样尺寸将V形限位块6、7，方形限位块8、垫块10定位焊在水平基准板1上，把已加工好的方块放在垫块10上，下侧板按照V形限位块7位置放在水平基准板上，与方块角焊缝定位焊牢固，铆装上侧板，垫块9保证上下两板的距离和尺寸，拧紧块锁紧螺杆3，板锁紧螺杆4，确保零件固定。定位焊电流控制在110A左右，避免弧坑过大损伤母材规定定位焊的位置和焊点的高度，铆焊后用钢丝刷及酒精清洗内表面，除去铆焊时产生的焊渣、灰尘及杂质，如图5所示。 4. 焊接工艺过程（1）焊前预热 避免油污，工件预热至200℃左右，工件预热后，保证焊前工件温度≥150℃，应及时焊接。 （2）焊接参数 选用直流焊机，采用直流反接短弧焊接。采用J506、φ3.2mm焊条，焊接电流102～106A，具体焊接参数如附表所示。 焊接过程中，如有事中止，应采取适当措施进行保温，工件温度不足应重新预热再施焊。焊前需用钢丝刷将内侧待焊处清理干净，除去灰尘露出金属光泽，为避免电流过大导致咬边，经过多次验证，焊接电流调整为103A，小摆动，月牙形运条法，可保证焊缝外观成形饱满，如图6、图7所示。 （3）焊后清理 外侧焊道第一遍焊接完成后先用小锤除去焊渣，再用钢丝刷打磨焊缝处，确保除去所有焊渣后进行第二遍焊接。外焊道焊接第二遍时适当增加摆动，避免出现未焊满缺陷，如图8、图9所示。 焊接完成后检查焊缝外观质量，特别是着重观察起弧和收弧处，打磨圆滑发现缺陷后在余热未尽时进行补焊，如图10所示。  图3 酒精擦拭散件露出金属光泽  图4 铆装辅助工装 1、5.水平基准板 2.垂直基准板 3.块锁紧螺杆 4.板锁紧螺杆 5. 6、7.V形限位块8.方形限位块 9、10. 垫块  图5 定位焊示意  图6 运条不稳外观成形不良  图7 月牙摆动外观成形  图8 前期外焊道未焊满 5. 结语（1）利用上述的辅助工装，可以解决拐臂铆装后的尺寸满足图样尺寸公差要求。 （2）采用上述的焊接参数有效地降低了45钢焊接后气孔、裂纹及未熔合缺陷的发生频率。  图9 改善后外焊道焊接饱满 焊接参数  焊件厚度/mm接头形式电源形式焊接方法焊接材料牌号焊丝直径/mm焊接电流/A 9按图样规定直流反接焊条电弧焊J506 3.2 102～106图9 改善后外焊道焊接饱满 图10 焊道外观渗透检测无缺陷 （3）上述的辅助工装和焊接工艺为今后类似拐臂的铆焊工艺提供了参考。 参考文献： [1]柯伸道.焊接冶金学[M]. 第2版.闫久春，杨建国，张广军译.北京：高等教育出版社，2012：1. [2]S.弗罗尼斯.设计学：传动零件[M]. 王洛霖，等译.北京：高等教育出版社，1988. [3]中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册.第2卷，材料的焊接 [M].2版.北京：机械工业出版社，2001：8. 作者简介：贾宝丽等，新东北电气集团高压开关设备有限公司。 |
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