350MN多向复合挤压模锻设备立柱出砂孔焊接工艺研究与应用

樊志勤，陈清阳

太原重型机械集团有限公司 山西太原 030024

1 序言

太原重型机械集团有限公司为国内某大型企业生产的350MN多向复合挤压液压模锻设备，打破了以往压机设备单向挤压的传统理念。该设备集立式压机、卧式压机于一体，梁亦柱、柱亦梁，从而形成双向同时复合挤压效果，主要生产结构复杂的高端锻件（95%用于海洋装备阀体），可实现一次成形，提高了挤压机的工作效率和锻件出品率。该产品的主要部件：立柱、上下横梁，每件净重均超过400t，单件钢液重达800～935t，尤其是关键部件立柱（见图1），轮廓尺寸为11 500mm×7480mm×4347mm，设计铸件毛重600多t，总钢液量需935t。据有关资料介绍，这种500t级的超大型结构铸件在国内乃至国外都未生产制造过，目前为亚洲最大的铸钢件。

图1 立柱部件

2 问题的提出

为满足立柱部件铸造技术要求，需在图样设计中留有多个工艺出砂孔，出砂孔为φ800mm、厚度240～320mm。经过有限元计算，其中8个出砂孔（见图2）为挤压机工作受力部位，为保证铸件使用寿命、质量，需对出砂孔进行焊接封堵。

图2 立柱出砂孔需补焊位置

立柱使用G20Mn5铸钢，其化学成分、力学性能分别见表1、表2，部件执行DIN EN 10293标准。依据国际焊接学会推荐碳当量计算公式，得出G20Mn5铸钢的碳当量为0.4%～0.5%，表明材料的焊接性较差，焊接接头淬硬倾向较大[1，2]，冷裂纹敏感性较高，焊接过程中需要采用必要的预热和后热处理，同时还应严采用较小的热输入进行焊接。

表1 G20Mn5铸钢化学成分（质量分数） （%）

表2 G20Mn5铸钢力学性能（质量分数）（%）

3 焊接材料的选用

焊接材料的选择是制定合理焊接工艺的关键。……