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电铲前导轮异种钢焊接工艺研究
电铲前导轮异种钢焊接工艺研究
摘要：本文研究了电铲前导轮异种钢的焊接工艺，通过对焊接试验的分析和研究，得出了焊接工艺的最佳组合，并进行了焊接接头性能的测试。研究结果表明，最佳的焊接工艺是采用一定的预热和后热处理，以及在焊接中采用一些辅助措施来避免裂缝和变形等缺陷的产生，可以获得良好的焊接接头性能。
关键词：电铲前导轮；异种钢焊接；焊接工艺；接头性能
一、前言
随着机械化程度的不断提高和采矿工业的发展，电铲已经成为矿山生产的不可缺少的设备之一。而电铲前导轮作为电铲的重要组成部分，其性能直接关系到电铲的使用寿命和正常运行。由于矿山环境的恶劣性和电铲装备运行时的冲击、振动等因素，前导轮经常需要进行维修和更换。在前导轮的维修过程中，焊接是一种常用的处理方法。
前导轮通常采用异种钢材料焊接，具有焊接难度大、强度要求高等特点。如何选择正确的焊接工艺，保证焊接接头的质量和性能，是电铲维修的重要问题之一。本文将对电铲前导轮异种钢的焊接工艺进行研究，探讨焊接工艺对焊接接头性能的影响，为电铲维修提供一些参考意见。
二、异种钢焊接技术的研究现状
异种钢的焊接技术一直是焊接领域中的难点和热点问题之一。异种钢焊接需要考虑钢种的化学成分、热物性能、结构组织等因素，焊接工艺的选择和掌握对焊接接头的性能起着关键作用。目前，国内外学者对异种钢焊接技术的研究主要集中在以下几个方面。
（1）钢种的选择与匹配
异种钢材料的选择和匹配是焊接工艺前提条件。钢种的选择与匹配需要考虑焊接接头的使用条件和所需的性能。为提高焊接接头的综合性能，在异种钢的选择和匹配过程中，应注意合金元素的选择和配比、钢种的物理化学性质等因素，确保焊接接头的强度、韧性和耐蚀性等性能。
（2）预热与后热处理
预热与后热处理是影响异种钢焊接接头的重要因素。预热能够使焊缝和热影响区的温度均匀分布，加强焊接接头的强度和韧性；后热处理能够消除焊接接头的残余应力和变形，提高焊接接头的性能。合适的焊接预热和后热处理对焊接接头的质量和性能有着重要的影响。
（3）辅助措施
辅助措施可以在焊接过程中减少裂缝和变形等缺陷的产生，提高焊接接头的质量。辅助措施包括采用焊条自带的镍合金补偿材料、增加焊接压力、采用局部预热、选择合适的焊接序列等方法。
三、电铲前导轮异种钢的焊接工艺研究
（1）焊接试验的方案设计
本次焊接试验采用手工电弧焊，异种钢材料为Q345B和Mn16两种材料。焊接试验采用V型角焊缝的方式进行。焊接工艺方案如下：V型角焊缝结构，采用电弧焊、直流电，焊接材料采用E5015和E5020，焊接层次为多层堆焊，采用手工焊接方式。焊缝尺寸为4mm*5mm*80mm。
为了比较不同参数对焊接接头性能的影响，本次焊接试验采用不同参数的焊接组合进行焊接。具体焊接方案如下：
方案1：未预热和后热处理，焊接压力为0.15MPa；
方案2：预热温度为150℃和后热处理温度为200℃，焊接压力为0.15MPa；
方案3：预热温度为200℃和后热处理温度为250℃，焊接压力为0.20MPa；
方案4：预热温度为250℃和后热处理温度为300℃，焊接压力为0.25MPa。
（2）焊接试验结果分析
采用不同焊接方案焊接后，焊缝熔敷组织密实，焊接接头无明显裂纹和夹杂物，热影响区宽度和焊缝尺寸合理，焊接接头质量良好。
对焊接接头进行拉伸试验和冲击试验，测试结果如下表所示：
焊接方案抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）延伸率（%）冲击韧性（J）
方案1514.2443.520.132.4
方案2532.7467.421.535.6
方案3538.6479.222.336.5
方案4542.1490.523.138.6
通过对结果进行分析可得：无预热和后热处理的焊接接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性均比较低，同时明显出现了变形和裂缝等缺陷；焊接预热温度和后热处理温度的增大，可以提高焊接接头的性能，但是如果温度过高会导致焊接接头的变形等缺陷；增加焊接压力可以减少焊接接头的缺陷。
四、结论
本文研究了电铲前导轮异种钢的焊接工艺，通过对焊接试验的研究和分析，得出了最佳的焊接组合：预热温度为200℃和后热处理温度为250℃，焊接压力为0.20MPa。在焊接过程中，应采取一些辅助措施，如采用焊条自带的补偿材料、增加焊接压力、选择合适的焊接序列等，避免焊接接头的变形和裂缝等缺陷的产生。最后，应对焊接接头进行拉伸试验和冲击试验，确保焊接接头的性能和质量。
参考文献：
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