吳玉寧

摘 要 機(jī)床零部件在使用過(guò)程中由于磨損等原因造成零部件的損壞，導(dǎo)致機(jī)床整機(jī)報(bào)廢或停機(jī)現(xiàn)象，小機(jī)床不明顯，對(duì)于大機(jī)床來(lái)說(shuō)修補(bǔ)有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以挽回不必要的經(jīng)濟(jì)損失，通過(guò)對(duì)機(jī)床齒輪修復(fù)方法及工藝特點(diǎn)的分析及焊修事例的論述，說(shuō)明修復(fù)的工藝要點(diǎn)，證明焊補(bǔ)修復(fù)工藝是值得推廣的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞 齒輪；內(nèi)孔；焊修

中圖分類號(hào)：TG455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0083-02

該設(shè)備從日本引進(jìn)，其損壞部件為齒輪，其外徑達(dá)2016 mm，內(nèi)孔為￠310 mm厚度為430 mm的鑄造鋼結(jié)構(gòu)。內(nèi)孔與軸磨損嚴(yán)重，鍵嚴(yán)重被滾，不能正常使用，要重新鑄造并銑齒加工，其外購(gòu)廠家少，從日本進(jìn)口的周期長(zhǎng)，且價(jià)格貴達(dá)20多萬(wàn)，該設(shè)備如不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)將嚴(yán)重影響鍛造分廠的正常生產(chǎn)，因此制定了搶修計(jì)劃及工藝。精車軸外徑→銑鍵槽→堆焊齒輪內(nèi)孔→車、磨內(nèi)孔→插鍵槽的工藝過(guò)程。從該過(guò)程可知我們?nèi)狈Φ氖嵌押高@種材料的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。對(duì)修復(fù)可能出現(xiàn)的問(wèn)題缺乏認(rèn)識(shí)。因此必須從多方面入手，以達(dá)到成功修復(fù)的目的，由于本人實(shí)際參與該齒輪的修復(fù)工作，現(xiàn)就整個(gè)過(guò)程做以論述。該齒輪的外形及需修復(fù)的部位如圖1所示。

圖1 圖1側(cè)視圖

1 確定材質(zhì)及原始狀態(tài)

通過(guò)公司專業(yè)人員對(duì)大齒輪的材質(zhì)進(jìn)行了提取化驗(yàn)，得出的結(jié)果：C：0.35%、Si：0.5%、Mn：1.17%、Cr：0.2%比較與35Mn2鋼接近。硬度實(shí)驗(yàn)HB=269 Mpa，屬調(diào)質(zhì)狀態(tài)，與35Mn2相比較：Si偏高，Cr含量偏低，因此屬于Cr-Mn-Si系列的中碳調(diào)質(zhì)鋼。

2 工藝制定

零件的工作狀況及其一般工藝方式：

首先從碳當(dāng)量計(jì)算Ceq=C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Mo/4+Ni/15%（適用于中碳鋼、高碳鋼及低合金鋼的碳當(dāng)量計(jì)算）計(jì)算得出該齒輪材料炭當(dāng)量為Ceq=C+Mn/6+Si/24+Cr/5=0.6%。由于含碳當(dāng)量高，造成焊接性差，淬硬傾向高，韌性低，因此焊接困難。因此按一般工藝方式，中碳調(diào)質(zhì)鋼都是在退火狀態(tài)下焊接，修復(fù)完了再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而恢復(fù)到原始狀態(tài)。但這只適合調(diào)質(zhì)狀態(tài)的毛坯件或留有加工余量的工件，對(duì)于該齒輪屬于成品件，只對(duì)修復(fù)處進(jìn)行加工，而對(duì)于外形及齒部都要保證原樣，如果在退火狀態(tài)下修復(fù)，肯定會(huì)引起齒部的變形，而無(wú)法恢復(fù)，因此需在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接。

3 工藝措施

通過(guò)齒輪外圓找正來(lái)測(cè)內(nèi)孔，發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔磨損嚴(yán)重偏心，且偏心量在3 mm左右，齒輪軸修復(fù)后的尺寸為￠305 mm，而孔最大的直徑在315 mm因此堆焊最小單面量應(yīng)在7 mm以上，才能保證內(nèi)孔的修復(fù)。為此我們首先根據(jù)齒外圓找中心，劃出焊接參照線，并打沖眼。如圖2所示。

圖2

根據(jù)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性和加工性以及為了保證焊縫與材料在相同的熱處理?xiàng)l件下獲得相同的工藝性能的要求，我們選用D107（見表1）焊條進(jìn)行多層多道的堆焊修復(fù)。步驟為焊前整體預(yù)熱，中間爐內(nèi)保溫，焊后去應(yīng)力回火，車磨內(nèi)孔，插鍵槽的修復(fù)過(guò)程。

每一步工序的的工藝參數(shù)：

1）預(yù)熱溫度：中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)，為了防止冷裂紋，必須提高預(yù)熱溫度，一般可控制在250℃～300℃之間，考慮到當(dāng)時(shí)修復(fù)的時(shí)間是冬天，冷速快，而且齒輪內(nèi)孔壁厚，拘束度大，所以預(yù)熱溫度應(yīng)高些，所以最終確定為300℃～350℃。

2）堆焊操作：

①焊條選用D107 ￠4.0，電流170 A，電壓：22 V～26 V，焊條烘干溫度：150℃～250℃，保溫兩小時(shí)，隨取隨用。

②焊機(jī)選用：ZX7-500（逆變焊機(jī)）。

③接法：直流反接。

④位置：兩個(gè)人一組分布齒輪內(nèi)孔左右，同時(shí)施焊，采用平焊、短段跳焊法。焊接位置如圖3所示。

圖3

⑤層數(shù)：一般位置焊3層，磨損嚴(yán)重部位焊4-5層。

⑥手法：第一層采用快速不擺動(dòng)焊，后幾層采用慢速大擺動(dòng)堆復(fù)。

⑦注意事項(xiàng)：焊前清理必須干凈，每一次施焊前需用打磨機(jī)及銼刀修出金屬表面；每層間必須除渣，斷弧處除渣后再引弧，中間接頭處每層錯(cuò)開。由于鍵槽處被加寬8 mm，考慮鍵槽被滾過(guò)，為了節(jié)省材料，因而只在鍵槽的兩個(gè)側(cè)面堆焊3 mm堆層。

⑧檢查：堆焊層是否夠量，可以通過(guò)之前劃出的樣沖眼來(lái)定劃規(guī)檢查，如果都在￠300以內(nèi)即可。并檢查無(wú)焊接缺陷如夾渣、裂紋、大氣孔等。

3）層間保溫度：由于生產(chǎn)中采用兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)操作，因而堆焊過(guò)程中溫度下降較小，在中間休息時(shí)或第一層打底焊結(jié)束后都將其放入爐內(nèi)保溫，保溫進(jìn)行消氫處理溫度為250℃，時(shí)間1 h以上。

4）焊后去應(yīng)力回火：回火溫度應(yīng)低于母材調(diào)質(zhì)溫度且高于預(yù)熱溫度，差值在50℃以上，而Mn-Si系列調(diào)質(zhì)鋼存在回火脆性，必須避開此溫度范圍，而且下降速度要快，因此制定了下面的工藝曲線，如圖4。

圖4

5）車、磨內(nèi)孔、插鍵槽（略）。

4 總結(jié)

這次堆焊經(jīng)過(guò)1天1夜，兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)作業(yè)，并在熱處理分廠的緊密配合下，圓滿的完成了堆焊修復(fù)任務(wù)。在機(jī)加工的過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)裂紋及夾渣等缺陷。該齒輪裝機(jī)后已超負(fù)荷運(yùn)行了8年，實(shí)踐證明，當(dāng)初制定的焊接修復(fù)工藝措施是完全合理的。通過(guò)對(duì)該齒輪的修復(fù)也讓我們從中探索出了一套焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼的新工藝及寶貴經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)Mn鋼的回火脆性也有了進(jìn)一步的了解。

參考文獻(xiàn)

[1]焊工手冊(cè)（手工焊接與切割）.

[2]機(jī)械加工.endprint