CN109570695B - 一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法，属于焊接技术领域。包括工件预热处理，焊接，焊后热处理以及产品检验：所述工件预热处理为将150℃的45钢锻件装炉后随炉升温至200～250℃，保温4～6小时出炉；所述焊接为采用埋弧自动焊对45钢锻件进行堆焊，45钢初始堆焊温度为200℃；所述焊后热处理为将焊接后的45钢锻件放入热处理炉中进行焊接去应力退火，在热处理炉中，45钢锻件升温到250～300℃，保温4～6小时，保温后出炉空冷，快冷至室温；所述产品检验为对焊接后的产品硬度和缺陷进行监测。本工艺方法采用埋弧自动焊在主柱塞表面堆焊一种马氏体不锈钢，焊材选择H3Cr13，焊剂选择CHF260，经过热处理工艺和焊接工艺，最终实现主柱塞表面硬度达HRC45‑HRC55。

Description

一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体为一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法。
背景技术
马氏体不锈钢属热处理可强化的钢，45钢表面堆焊H3Cr13，主柱塞表面可获得一种较高强度、较高耐磨性和较强抗腐蚀性能。3Cr13的含Cr量为12％～14％，3Cr13是一种焊接性非常差的材料，有很强的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量越高，冷裂倾向越大。工件焊接工艺过程控制复杂，工件初始焊接温度需要200℃，在环境温度5℃～10℃的情况下，工件出炉温度为250℃，热处理炉与焊接工位存在一定的转运距离，到焊接工位时，工件表层温度已经下降到88℃～95℃，焊接活动无法开展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法，采用本发明工艺方法对本主柱塞表面进行堆焊，可以显著提高本主柱塞的硬度，经焊接后其表面厚度达到HRC45～HRC55。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法，包括工件预热处理，焊接，焊后热处理以及产品检验：
所述工件预热处理为将150℃的45钢锻件装炉后随炉升温至200～250℃，保温4～6小时出炉。工件预热处理能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹；也可减少焊接区域被焊工件之间的温度差，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。
所述焊接为采用埋弧自动焊对45钢锻件进行堆焊，45钢初始堆焊温度为200℃，其中，焊接参数为：焊接电流630A～680A，焊接电压35V～38V，焊接线速度980cm/min～1050cm/min，焊接层数3～5层，每层有效焊缝金属厚度2.2mm～2.7mm，每道焊缝有效宽度为10～11mm，每道焊缝压1/2焊缝原始宽度，层间温度控制在150℃～250℃。
所述焊后热处理为将焊接后的45钢锻件放入热处理炉中进行焊接去应力退火，在热处理炉中，45钢锻件升温到250～300℃，保温4～6小时，保温后出炉空冷，快冷至室温。焊后热处理目的在于加快焊缝及热影响区中氢的逸出，消除焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。
所述产品检验为对焊接后的产品硬度和缺陷进行监测，焊接后45钢锻件的硬度在HRC46～HRC50，且未发现任何超标缺陷。
作为本发明所述一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法的一个具体实施例，工件预热处理步骤中，所述45钢锻件出炉时用保温棉完全包扎工件。用保温棉完全包扎工件避免工件暴露在低温环境中散热过快。
作为本发明所述一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法的一个具体实施例，焊接步骤中，所述焊接选用的焊丝为H3Cr13，焊剂为CHF260。选用H3Cr13+CHF260，因其堆焊后硬度、耐腐蚀满足使用要求，且焊接综合性能更优，焊接开裂风险最小。
作为本发明所述一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法的一个具体实施例，焊接步骤中，所述焊接过程应保证焊接温度控制在200～250℃。其目的在于避免堆焊层晶粒粗大，机械性能指标降低；以及防止冷却速率大产生焊接裂纹。
作为本发明所述一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法的一个具体实施例，焊接完成后用保温棉完全包扎工件，确保45钢锻件在转运过程中的温度大于150℃。其目的在于避免工件直接暴露低温环境中，堆焊层冷却速率大导致裂纹的产生。
作为本发明所述一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法的一个具体实施例，焊后热处理过程中，所述热处理空炉应先升温至140～160℃，以确保工件升温速率。
采用本发明工艺方法对材质为45钢的主柱塞进行表面堆焊，包括以下步骤：
1)工件预热处理：将温度为150℃的主柱塞装炉后随炉升温至250℃，保温5小时出炉，出炉时用保温棉完全包扎工件；
2)采用埋弧自动焊对主柱塞进行堆焊，初始堆焊温度为200℃，焊接参数如下：焊接电流650A，焊接电压37V，焊接线速度1000cm/min，焊接层数为4层，每层有效焊缝金属厚度2.5mm，每道焊缝有效宽度为10mm，每道焊缝压1/2焊缝原始宽度，层间温度控制在200℃；整个焊接过程应保证焊接温度控制在200～250℃；
3)热处理：将焊接后的主柱塞用保温棉完全包扎，并转运至热处理炉中进行焊接去应力退火，在转运的过程中应确保主柱塞的温度大于150℃，热处理炉应先升温至150℃；
在热处理炉中，主柱塞从150℃升温到275℃，到275℃保温5小时，保温后出炉空冷，可加流动风，快冷至室温，侧梁产品表面硬度在HRC44～HRC48；
4)产品检验：对焊接后的产品硬度和缺陷进行监测，焊接后主柱塞的硬度在HRC46～HRC50，且未发现任何超标缺陷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
主柱塞的材质为45钢，直径为1040mm，长度是3500mm，为了提高主柱塞表面硬度达，本工艺方法采用埋弧自动焊在主柱塞表面堆焊一种马氏体不锈钢，焊材选择H3Cr13，焊剂选择CHF260，经过热处理工艺和焊接工艺，最终实现主柱塞表面硬度达HRC45-HRC55。
附图说明
图1为实施例1主柱塞焊前预热曲线。
图2为实施例1主柱塞焊接后去应力退火曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例以材质为45钢的主柱塞为例，其表面堆焊H3Cr13的工艺方法如下：
1、工件预热处理：将温度为150℃的主柱塞装炉后随炉升温至250℃，保温5小时出炉，出炉时用保温棉完全包扎工件。主柱塞焊前预热曲线如图1所示。
2、焊接：采用埋弧自动焊对主柱塞进行堆焊，初始堆焊温度为200℃，焊接参数如下：焊接电流650A，焊接电压37V，焊接线速度1000cm/min，焊接层数为4层，每层有效焊缝金属厚度2.5mm，每道焊缝有效宽度为10mm，每道焊缝压1/2焊缝原始宽度，层间温度控制在200℃；整个焊接过程应保证焊接温度控制在200～250℃。
3、焊后热处理：将焊接后的主柱塞用保温棉完全包扎，并转运至热处理炉中进行焊接去应力退火，在转运的过程中应确保主柱塞的温度大于150℃，热处理炉应先升温至150℃；
在热处理炉中，主柱塞从150℃升温到275℃，到275℃保温5小时，保温后出炉空冷，可加流动风，快冷至室温，侧梁产品表面硬度在HRC44～HRC48。
焊接后去应力退火曲线图如图2所示。
4、产品检验：对焊接后的产品硬度和缺陷进行监测，焊接后主柱塞的硬度在HRC46～HRC50，外圆车削见光后按标准JB/T4730.4Ⅰ级进行MT探伤和JB/T4730.5Ⅰ级进行PT探伤，均未发现任何超标缺陷。
实施例2
本实施例以基体材质为45钢的侧工作缸柱塞为例，其表面堆焊H3Cr13的工艺方法如下：
1、工件预热处理：将温度为150℃的侧工作缸柱塞装炉后随炉升温至250℃，保温5小时出炉。
2、焊接：采用埋弧自动焊对侧工作缸柱塞进行堆焊，初始堆焊温度为200℃，焊接参数如下：焊接电流630A，焊接电压35V，焊接线速度900cm/min，焊接层数为4层，每层有效焊缝金属厚度2.5mm，每道焊缝有效宽度为10mm，每道焊缝压1/2焊缝原始宽度，层间温度控制在200℃；整个焊接过程应保证焊接温度控制在200～250℃。
3、焊后热处理：将焊接后的侧工作缸柱塞用保温棉完全包扎，并转运至热处理炉中进行焊接去应力退火，在转运的过程中应确保侧工作缸柱塞的温度大于150℃，热处理炉应先升温至150℃；
在热处理炉中，侧工作缸柱塞从150℃升温到280℃，到280℃保温5小时，保温后出炉空冷，可加流动风，快冷至室温，测量产品表面硬度在HRC45～HRC49。
4、产品检验：对焊接后的产品硬度和缺陷进行检测。焊接后侧工作缸柱塞的硬度在HRC46～HRC50；外圆车削见光后按标准JB/T4730.4Ⅰ级进行MT探伤和JB/T4730.5Ⅰ级进行PT探伤，均未发现任何超标缺陷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种45钢表面堆焊H3Cr13的工艺方法，其特征在于，采用所述工艺方法对材质为45钢的主柱塞进行表面堆焊，包括以下步骤：
1)工件预热处理：将温度为150℃的主柱塞装炉后随炉升温至250℃，保温5小时出炉，出炉时用保温棉完全包扎工件；
2)采用埋弧自动焊对主柱塞进行堆焊，初始堆焊温度为200℃，焊接参数如下：焊接电流650A，焊接电压37V，焊接线速度1000cm/min，焊接层数为4层，每层有效焊缝金属厚度2.5mm，每道焊缝有效宽度为10mm，每道焊缝压1/2焊缝原始宽度，层间温度控制在200℃；整个焊接过程保证焊接温度控制在200～250℃；
3)热处理：将焊接后的主柱塞用保温棉完全包扎，并转运至热处理炉中进行焊接去应力退火，在转运的过程中确保主柱塞的温度大于150℃，热处理炉先升温至150℃；
在热处理炉中，主柱塞升温到275℃，到275℃保温5小时，保温后出炉空冷，加流动风，快冷至室温；
4)产品检验：对焊接后的产品硬度和缺陷进行监测，焊接后主柱塞的硬度在HRC46～HRC50，且未发现任何超标缺陷。
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