拉絲機卷筒裂紋產生的原因及防止

從金屬熔焊原理分析，金屬構件按產生裂紋的本質來看，可分為熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋和層狀裂紋等。金屬制品行業的常用設備拉絲機(圖1)，其卷筒裂紋產生有多方面因素引起。

1 卷筒產生裂紋的原因

在生產過程中，卷筒在熱噴涂后，小部分立即出現裂紋，多數是在焊后一段時間才出現，開始少，逐漸增多，這些現象都是典型的延遲裂紋特征。延遲裂紋由于不是在焊后立即可以發現，需要延遲一段時間，甚至在使用過程中才發現，因此它的危害性就更加嚴重。

大量的生產實踐和理論研究證明，高強鋼焊接時產生延遲裂紋的原因主要有鋼種的淬硬傾向；焊接接頭的含氫量及其分布；焊接接頭的拘束應力3個方面。具體針對卷筒熱噴涂時裂紋的產生，主要有以下幾方面原因。

1.1卷筒材質與焊接

 卷筒材料采用45鋼，淬硬傾向大，焊接接頭易得到脆硬的馬氏體組織和較多的晶格缺陷。馬氏體在一定應力條件下將發生脆性斷裂（或稱解理斷裂），裂紋因此易于形成和擴展。

1.2 氫的影響

焊接接頭（即熱噴涂區）含氫量較大；而氫是引起高強鋼焊接時延遲裂紋產生的重要因素，并且具有延遲的特征。

1.3 卷筒結構

卷筒大而壁厚，剛性大，焊接接頭殘余應力大。

1.4 焊接工藝

焊接工藝選擇不當，造成卷筒內部應力分布不均，使焊接接頭淬硬處拉裂，這些應力主要有3種：⑴焊縫和熱影響區在不均勻加熱和冷卻過程中產生的熱應力，主要與母材和焊粉的熱物理性質有關，同時也與被焊件的剛度有關；⑵焊件金屬相變時由于體積的變化而產生的組織應力，如奧氏體分解時析出鐵素體、珠光體、馬氏體等都會引起組織膨脹，而膨脹時受到周圍金屬的拘束，同時由于焊接時的不均勻加熱和冷卻，造成組織轉變也不均勻，結果產生應力；⑶結構自身拘束條件所造成的應力，包括結構的形式、焊縫的位置、施焊的順序、部件的自重、冷卻過程中其他受熱部位的收縮以及夾持部件的松緊程度等都會使焊接接頭承受不同的應力。

2 卷筒裂紋的預防措施

    針對以上的原因分析，在生產過程中采取了以下幾種預防措施：（1）選用優質的低氫熱噴涂焊粉并仔細烘干，清理熱噴涂區附近的銹、油和水分，嚴格控制氫的來源；（2）采用合理的工藝措施，包括正確地選擇熱噴涂規范；噴涂前將卷筒基體預熱至適合溫度；噴涂時在噴槍對面用氧-乙炔割槍對卷筒加溫，降低噴熔層冷卻速度；熱噴涂后緩慢冷卻卷筒；焊后采用合適的熱處理消除卷筒的內部應力；（3）改進卷筒設計，降低卷筒內部拘束應力；（4）降低卷筒熱噴涂區的殘余應力，在滿足噴涂區強度的基本要求下，盡量減少噴涂時噴粉的用量。

    實踐證明，經過以上處理措施，在卷筒生產中取得了良好的效果，卷筒熱噴涂合格率達到99%以上，避免了卷筒報廢的損失。