以焊代鑄工藝是采用焊接構(gòu)件取代鑄造毛坯的一種工藝方法， 能有效避免鑄件毛坯存在的氣孔、夾砂、縮松等缺陷。 特別是針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、箱壁厚薄不均、鑄造工藝性差的箱體類零件，該工藝在毛坯質(zhì)量和生產(chǎn)周期兩方面給生產(chǎn)組織提供了更優(yōu)的選擇。 本文以某型煤礦用鉆機減速箱箱體為例，介紹了以焊代鑄工藝在復(fù)雜箱體類零件上的實際應(yīng)用。

　　1 箱體工藝性分析

　　某型煤礦用鉆機減速箱箱體三維示意圖如圖 1 所示，箱體材料為 ZG270-500。 箱體是鉆機動力輸出機構(gòu)的一個主要零件，起著固定和支撐軸系傳動零部件的作用。 箱體的加工精度直接影響到與其裝配的傳動軸系的位置精度，最終將決定整機動力輸出的平穩(wěn)性。

　　箱體加工表面主要為平面和孔。 軸系孔多用于軸承安裝，起著固定軸系零件的作用;平面上的螺紋安裝孔用于聯(lián)接密封端蓋或者液壓馬達。 減速箱運行時箱體內(nèi)要注入液壓油，軸系零件的傳動要求平穩(wěn)、低噪聲。 所以，箱體上這些孔的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度，孔系之間的同軸度、平行度，孔與平面的垂直度等都有較高要求。 箱體主要的軸系 孔 準(zhǔn)240 mm、準(zhǔn)205 mm、準(zhǔn)100 mm、準(zhǔn)88 mm 尺 寸精度均為 J7，表面粗糙度 Ra≤1.6 μm，相互平行度 0.05 mm。

　　箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、箱壁厚薄不均、鑄造工藝性差，但是加工面的尺寸精度和形狀精度要求高，由于傳統(tǒng)的鑄造毛坯難以避免氣孔、夾砂、縮松、飛邊等鑄造缺陷，影響了箱體的切削性和腔體密封性，需要花費大量的精力去尋找滲漏點并焊接修復(fù)，生產(chǎn)成本和報廢率居高不下，生產(chǎn)周期不穩(wěn)定。 為此，決定采用焊接結(jié)構(gòu)代替鑄造毛坯進行加工。

　　2 焊接方案設(shè)計

　　2.1 焊接材料選擇鑄造毛坯材料為 ZG270-500，綜合考慮材料的力學(xué)性能和焊接性能，焊接結(jié)構(gòu)材料選擇低碳鋼 Q235A。 低碳鋼 Q235A 的強度與 ZG270-500 相近，但焊縫存在裂紋傾向，宜選用低氫堿性焊條。

　　2.2 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)特性及功能需求，結(jié)合材料的適用性，將焊接箱體分為主面板、蓋板安裝座、聯(lián)接座和輔助支撐肋板等零件組焊而成，焊接箱體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示。

　　1. 蓋板安裝座 2、4、6. 聯(lián)接座 3. 前后主面板 5. 輔助支撐肋板

　　(1)主面板 箱體前后主面板加工到成品尺寸。面板與各聯(lián)接座采用過盈配合，面板上的聯(lián)接座安裝孔 準(zhǔn)310H7、準(zhǔn)275H7、準(zhǔn)164H7 孔口設(shè)計 15 mm 坡口，單面施焊。 安裝孔與面板基準(zhǔn)面的垂直度公差取 0.02 mm，以保證箱體加工后軸系孔之間的平行度 0.05 mm。(2)聯(lián)接座 各聯(lián)接座外形加工到位，與面板安裝孔配合尺寸公差取 p6 級， 與面板安裝孔過盈配合，以保證組裝及焊接后的垂直度要求。各聯(lián)接座內(nèi)孔單邊留加工余量 5 mm，焊后加工，以保證孔系尺寸精度、形狀精度及位置精度。(3)蓋板安裝座 蓋板安裝座端面要加工 16- M12(螺紋有效深 15 mm、孔深 20 mm)螺紋聯(lián)接孔，為了避免鉆穿導(dǎo)致漏油，聯(lián)接座厚度必須大于螺紋孔底孔深度 20 mm，聯(lián)接座與箱體側(cè)板及主面板在箱體內(nèi)側(cè)組焊。

　　2.3 焊接工藝設(shè)計減速箱工作時箱體內(nèi)腔是密封結(jié)構(gòu)，注入液壓油，要求能承受 1.5 MPa 工作壓力，齒輪高速旋轉(zhuǎn)會使油液飛濺，必須杜絕焊縫缺陷引起的油液滲漏問題，同時要保證焊縫強度。箱體軸系孔的形位精度關(guān)系到減速箱性能好壞，要求減少焊接變形。焊接工藝路線： 前后主面板與對應(yīng)的聯(lián)接座組裝焊接→分別與箱體側(cè)板組焊→焊接箱體底座構(gòu)件→焊接蓋板安裝座→焊接各輔助支撐肋板。(1)焊前準(zhǔn)備 焊接構(gòu)件焊接坡口及周邊 20 mm 內(nèi)清理油污、吹干;在定位工裝上將前后主面板分別與對應(yīng)聯(lián)接座配合，壓裝到位;焊前將待焊結(jié)構(gòu)件先預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于 50 ℃;焊條烘干待用。(2)焊接 構(gòu)件之間在定位工裝上調(diào)整定位，點焊固定。 先焊短焊縫，后焊長直焊縫和弧形焊縫;優(yōu)先對稱施焊，避免焊縫集中、熱應(yīng)力過大;分層施焊，焊條牌號選擇 J421、J422,每層焊縫厚度要低于焊條直徑，先采用 準(zhǔn)2 mm 小焊條、40 A 低電流低速焊接，再采用 準(zhǔn)5 mm 焊條、250 A 電流分層焊接，注意控制層溫不低于 150 ℃。(3)焊后處理 待箱體全部焊縫焊接結(jié)束，應(yīng)立即送入回火爐進行回火去應(yīng)力。 回火溫度 600～650 ℃，保溫時間不低于 1 h，出爐后應(yīng)在靜止的空氣中冷卻。(4)檢查焊縫質(zhì)量 焊縫外觀不得有明顯的咬邊、夾渣;在 5 倍放大鏡下焊縫及周邊熱影響區(qū)不得有裂紋、氣孔;采用煤油試漏法檢查焊縫嚴密性。

　　3 結(jié)語

　　通過多批次投產(chǎn)驗證，采用以焊代鑄工藝焊制的箱體經(jīng)過粗加工和精加工后無一毛坯缺陷，水壓試驗全部合格，各項技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求。相較于鑄造毛坯，焊制毛坯的加工余量和生產(chǎn)周期均大幅減少，避免了鑄造缺陷引起的返修和報廢，經(jīng)濟效益較為顯著。

　　參考文獻：

　　[1]蘆新建. 偏心盤的以焊代鑄工藝[J]. 焊接技術(shù)，1992(1)：19-21.

　　[2]周振豐. 焊接冶金學(xué)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,1993.

　　《以焊代鑄工藝在復(fù)雜箱體零件上的應(yīng)用》來源：《煤礦機械》，作者：田樂意