При сварке корпуса планетарного редуктора НГВ113-560 из чугуна существенное регулирующее влияние на тепловложение оказывает температура предварительного подогрева. Увеличение температуры предварительного нагрева может эффективно снизить скорость охлаждения и снизить требования к подводимому теплу, тем самым препятствуя образованию трещин. Это связано с тем, что чугун имеет плохую теплопроводность и низкую пластичность. Из-за больших локальных перепадов температур в процессе сварки легко образоваться трещины от термического напряжения. Следовательно, разумный предварительный нагрев может улучшить распределение теплового поля и снизить зависимость от большого количества тепла.
1. Как температура предварительного нагрева влияет на тепловложение и охлаждение?
1. Уменьшите температурный градиент и замедлите скорость охлаждения
Когда чугунные детали не подвергаются предварительному нагреву, начальная температура основного металла близка к комнатной температуре (около 20°С), а сварочная дуга мгновенно нагревается до температуры более 1200°С, образуя огромный температурный градиент, приводящий к быстрому охлаждению зоны сварного шва, образованию мартенситных и белых структур.
При предварительном нагреве до 300~350℃ основной металл в целом находится в высокотемпературном состоянии, а кривая охлаждения после сварки плавная. Скорость охлаждения в интервале 1200℃→800℃ можно снизить с >20℃/с до <10℃/с, что значительно снижает тенденцию к затвердеванию.
2. Уменьшите необходимое внешнее тепловложение
Предварительный нагрев эквивалентен «усовершенствованному накоплению энергии», что облегчает достижение базовым материалом температуры плавления. Следовательно, при тех же требованиях к глубине провара можно использовать более низкие сварочный ток и напряжение, то есть снижается мощность внешнего нагрева (Q=U×I×60v×1000Q=v×1000U×I×60).
Практика показывает, что после предварительного нагрева до 300°C тепловложение можно контролировать в пределах 10~15 кДж/см, чтобы обеспечить хорошее плавление и избежать проблем с укрупнением зерна и деформацией, вызванными высоким тепловложением.
3. Улучшить стабильность тканей зоны термического воздействия (ЗТВ)
Высокая температура предварительного нагрева способствует осаждению графита, препятствует образованию цементита (Fe₃C) и уменьшает толщину белого слоя;
В то же время снижается пиковое значение остаточного напряжения после сварки и снижается риск образования холодных трещин.
2. Рекомендации по инженерному применению (для базы NGW113-560)
1. Рекомендуемая температура предварительного нагрева : 300~350℃ (общий безопасный диапазон для сварки чугуна). Диапазон нагрева составляет 150 мм вокруг сварного шва. Используйте электрическое нагревательное одеяло или пламя для равномерного нагрева и контролируйте его в режиме реального времени с помощью инфракрасного термометра.
2. Соответствующий контроль тепловложения:
Используйте сварочные стержни на основе никеля (например, Z508, Z401) диаметром 4,0 мм;
Сварочный ток 130–160 А, напряжение 24–26 В, скорость сварки контролируется на уровне 4–6 м/ч;
Фактическая тепловложение должно составлять ≤15 кДж/см во избежание перегрева.
3. Меры по координации процесса:
Сварка скачком по секциям (каждая секция ≤50 мм), молотком сразу после сварки для снятия напряжения;
После сварки накройте асбестовой тканью, чтобы замедлить охлаждение и предотвратить растрескивание при быстром охлаждении.
