wY25型掘削機のバケット本体材質はQ345で、溶接性に優れています。バケット歯材質はZGMn13（高マンガン鋼）で、高温では単相オーステナイトとなり、表層の加工硬化により衝撃荷重下でも優れた靭性と耐摩耗性を備えています。しかし、この鋼材の溶接性は劣っています。一つには、溶接熱影響部における材料脆化による炭化物の析出、もう一つは溶接部の熱割れ、特に溶接部近傍の液状化割れです。
1.脆化による熱影響部析出炭化物
ZGMn13高マンガン鋼は、250℃以上に再加熱されると、粒界に沿って炭化物が析出する可能性があり、材料の靭性が大幅に低下し、高マンガン鋼の優れた性能が深刻に損なわれます。 分析の結果、高マンガン鋼を再加熱し、冷却速度が速い場合、炭化物はまず粒界に析出し、滞留時間が長くなるにつれて、粒界の炭化物は不連続な粒子状態からメッシュ分布に変化し、脆さが著しく増加します。 そのため、高マンガン鋼を溶接中または溶接後に再加熱すると、溶接熱影響部の一部にさまざまな程度の炭化物が析出し、マルテンサイト変態する可能性があり、材料が脆くなるだけでなく、耐摩耗性や衝撃靭性も低下します。また、炭化物が析出しやすい温度域（650℃程度）の熱影響部では滞留時間が長いほど炭化物の析出が多くなります。
炭化物の析出を抑え、材料の靭性低下や脆化を防ぐには、冷却速度を速める、つまり高温での滞留時間を短縮する対策を講じる必要があります。そのため、掘削機のバケット本体とバケットティースの溶接には、短断面溶接、断続溶接、浸漬水溶接などを採用しています。
2.溶接熱割れ
熱割れを防止するには、母材または溶接材料中のSおよびP含有量を低減する。また、短区間溶接、断続溶接、分散溶接、溶接後のハンマリングなど、溶接工程における溶接応力を最小限に抑える対策を講じることもできる。高マンガン鋼のバケット本体肉盛溶接では、まずCr-Ni、Cr-Ni-Mn、またはCr-Mnオーステナイト鋼の層を溶接して絶縁溶接溝を形成することで、割れを防止することができる。
掘削機バケット本体とバケット歯の溶接工程
1.溶接前の準備
まず、摩耗したバケットの歯をバケット本体から取り外し、アングルグラインダーを使用してバケットの歯の取り付け部分を研磨し、泥や錆がなく、ひび割れなどの欠陥がないかどうかを慎重に確認します。溶接するバケットの歯の部分をカーボンアークガスプレーナーで斜面を開き、アングルグラインダーで清掃します。
2.溶接
① まずバケット本体（およびバケット歯ジョイント）にGBE309-15溶接電極を使用して肉盛溶接を行います。溶接電極は350℃に加熱し、溶接前に15時間乾燥させます。溶接電流は大きく、溶接速度はやや遅くして、溶融部のニッケル含有量が5％～6％であることを確保し、割れやすいマルテンサイトの生成を防ぎます。
② 位置決め溶接を行う。バケットの歯を所定の位置に組み立てた後、直径32MMのD266溶接棒を使用して、両側を対称に位置決め溶接する。溶接長さは30MMを超えない。溶接後、直ちに水冷し、ハンマリングを行う。
③底溶接。底溶接には直径32MMのD266溶接棒を使用し、低電流、直流逆極性、断続溶接で溶接します。
投稿日時: 2022年8月4日