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2020-12-16
我們對(duì)客戶提供的導(dǎo)向滑靴斷裂本體進(jìn)行了失效模式分析，認(rèn)為導(dǎo)向滑靴鉤頭拐角部位的斷裂與設(shè)計(jì)方面的不合理有一定關(guān)聯(lián)。按照原有設(shè)計(jì)，鑄造圓角在加工工序中被加工去除，但在導(dǎo)向滑靴本體總成（導(dǎo)向滑靴加工成品上焊接耐磨板）的過程中，又采用堆焊的方式
重新獲得R10～15 mm的焊接圓角。
總成的導(dǎo)向滑靴本體為了保證其裝配尺寸精度，所能采取的去焊接應(yīng)力方式的成效有限，焊接成型的圓角極易成為應(yīng)力集中源，在實(shí)際使用過程中成為斷裂源頭。基于以上分析，我們?cè)诩庸すば蛟O(shè)計(jì)過程中，將該部位的鑄造圓角保留，將其作為焊接坡口的一側(cè)邊。此舉
一方面降低了焊接應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也減少了加工工作量。
產(chǎn)品致密度考量
導(dǎo)向滑靴僅針對(duì)與心軸配合的兩處“吊耳”提出內(nèi)部質(zhì)量要求，其他部位不做要求。我們分析認(rèn)為，對(duì)于鉤頭及側(cè)壁部位，也需要追求其一定水平的內(nèi)部質(zhì)量，因?yàn)殍T件內(nèi)部的較大縮松縮孔缺陷在交變應(yīng)力的作用下極易成為裂紋的源頭。導(dǎo)向滑靴結(jié)構(gòu)壁厚差異較大，鑄
造工藝性一般，難以保證所有部位的致密度，特別是壁厚在100 mm以上的兩側(cè)連接柱部位。
我們利用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行前期工藝輔助，通過合理的鑄造工藝設(shè)計(jì)，將鑄件整體內(nèi)部質(zhì)量控制在優(yōu)于射線評(píng)定3級(jí)。但需要指出的是，由于局部壁厚尺寸過大，我們是采用的DR射線探傷進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量評(píng)定，并未采用X射線探傷方式。
制定合理的鑄造生產(chǎn)路線
⑴增加去應(yīng)力退火工序。導(dǎo)向滑靴材質(zhì)為ZG35CrMnSi，碳當(dāng)量在0.65%左右，該材料的熱敏感性較大，焊接性較差，如果在工序流轉(zhuǎn)過程中由于工藝設(shè)計(jì)不恰當(dāng)造成裂紋的發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量都會(huì)造成很大的影響。出于以上考慮，我們特別關(guān)注鑄造內(nèi)應(yīng)
力的消除，為此在毛坯未割冒口前增加了去應(yīng)力退火。從實(shí)際生產(chǎn)情況看來(lái)，該舉措十分有效，由鑄造應(yīng)力引起的裂紋發(fā)生頻率很低。
⑵增加粗加工工序。導(dǎo)向滑靴對(duì)本體硬度有指標(biāo)要求，其熱處理方式為：淬火+回火。產(chǎn)品使用材料ZG35CrMnSi的淬透性一般，淬透層深度有限，我們?cè)谧罱K熱處理前增加了粗加工工序，這樣一方面確保了表面本體的硬度，另一方面最大限度地排除了毛坯表面粘附型砂和
雜物對(duì)淬火效果的影響，進(jìn)一步鞏固了產(chǎn)品本體的綜合性能。
對(duì)關(guān)鍵工序的嚴(yán)格控制
對(duì)于導(dǎo)向滑靴產(chǎn)品，我們?cè)陂_發(fā)初期就進(jìn)行了關(guān)鍵工序識(shí)別，將焊接、熱處理確定為關(guān)鍵工序，焊接控制可以有效降低后處理過程中次生缺陷的發(fā)生概率，熱處理控制可以使鑄件獲得更加穩(wěn)定的綜合性能, 我們比較重視鑄件本體的綜合性能，在追求本體硬度的同時(shí)也盡
量保證其沖擊韌性。
⑴焊接工序的控制：①熱處理前后焊材的指定，熱處理前后均采用745B焊絲；②熱處理前后缺陷去除的標(biāo)準(zhǔn)方法，特別規(guī)定裂紋的去除方法，基本原則為先采用機(jī)械鉆孔冷作的方式將兩端的裂紋末梢去除，以防止裂紋延展，再采用氧乙炔割炬去除裂紋；③對(duì)于熱處理后
較大缺陷的焊接處理，我們采用進(jìn)爐預(yù)熱的方式，預(yù)熱溫度為350±20 ℃，保溫2~3 h。焊補(bǔ)完成后重新進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
⑵熱處理工序的控制:①最終熱處理前，通過磁粉探傷，嚴(yán)格控制鑄件上的裂紋缺陷；②淬火完成后，檢測(cè)產(chǎn)品的本體硬度，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整回火工藝；③回火方面：采用回火水冷的方式，避免材料回火脆性的發(fā)生。值得一提的是，我們將導(dǎo)向滑靴本體做了破壞性試驗(yàn)
，在滿足本體硬度要求的前提下，實(shí)測(cè)得到的沖擊功Akv達(dá)到了40 J以上。