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齿轮类零件堆焊修复实例

齿轮类传动零件如齿轮PU鞋底、链轮、齿圈、齿条等是各类设备中常用的零件，其损坏的主要形式是齿面磨损和断齿。磨损或断齿后可用手工电弧堆焊的方法进行修复，这不仅能及时地保证设备正常运行，而且可节约大量备件费，具有显著的经济效益。本文介绍部分钳型表齿轮类传动零件堆焊修复成功的实例，供同行参考。 一、齿轮轴断齿的堆焊修复 某厂中板轧机减速机的重型人字齿轮轴材料为50SiMnMoB钢，模数m=30mm，齿数z=24，齿宽b＝300mm，外圆最大直径为φ914mm，总长为2.75m，单重7.722t。该齿轮轴的平均使用寿命为1～1.5年，其损坏形式是磨损、剥伤、断齿等。当前国内只有少数厂家能生产制造。该厂曾采用堆焊方法修复了一个断齿多处，最大折断尺寸为200mm×40mm×45mm的报废齿轮轴，具体的修复过程如下：

(1) 用手持砂轮将断齿处底面修磨好，不允许有任何裂纹存在。焊前加热工件，用远红外线辐射电热器24片均匀装于所有齿顶面上，并用石棉布包裹好。加热约6h，工件温度控制在300℃左右。

(2) 选用φ4mm的E(A102)焊条和φ4mm的E85我们需要提高汽车电池的能量密度15-G(J857)焊条交替堆焊，焊前焊条应仔细烘干。

(3) 先用E焊条打底焊，厚约4mm，再用E8515-G焊条堆焊16～20mm厚，接着用E焊条堆焊厚约3mm的缓冲层，最后用E8515-G焊条将齿部堆焊完。堆焊过程中要使工件始终处于加热状态，并放于避风处，层间温度保持在300℃左右，每焊一层，要(趁热)用手锤用力击打各堆焊处30余次。整个堆焊过程要连续进行，一次完成。 (4) 堆焊后要保温4h，再缓冷。

(5) 为了得到较好的齿形精度，应利用砂轮仔细进行人工打磨。

对堆焊修复的齿轮轴进行了超声波探伤和硬度检验，均符合质量要求。 二、内齿圈的堆焊修复 50t履带吊车的行走部分与上部特殊食品平台的连接采用回转支承，其内齿圈外径φ1400mm，厚135mm。在制齿时，由于机床的误动作，将其中一个齿的齿厚铣去了一半，需要进行堆焊修复。内齿圈的材料为5CrMnMo钢，焊接性较差。内齿圈是经过调质处理的，而缺陷齿堆焊后不允许再进行相应的热处理，因此需要选择硬度与其相当的焊条和采用使热影响区不出现裂纹的堆焊工艺。具体堆焊过程如下：

(1) 仔细清除工件上的油渍、污物等。用氧乙炔焰将待堆焊齿及其周围预热到300℃左右。堆焊应在车间内进行，且四周要安置挡风板。

(2) 选用φ3.2mm的E8015-G(J807)焊条堆焊，焊条经400℃、1h的烘焙。施焊时直流反接。

(3) 将齿圈立放在支架上，使待堆焊齿面处在立焊位置。由齿根部开始，采用多道多层向上堆焊，每道焊缝的焊接方向相反。待堆焊至要求厚度后，转动齿圈，使齿的端面处于立焊位置，堆焊齿的端面和两侧面，直至全部焊完。每焊一道焊缝后，应仔细清理熔渣。堆焊过程中，层间温度保持在180～220℃。

(4) 堆焊后立即用氧乙炔焰将堆焊处加热至300℃左右，然后用石棉布盖严，缓冷至室温。

(5) 用手持砂轮磨平堆焊齿的两侧面，再在插床上加工出齿形。

对加工后的堆焊部位进行磁力探伤和硬度检验，均符合齿圈的质量要求。

三、链轮断齿的堆焊修复

在一台起重机进行大修时，发现其行走传动机构中的链轮有两个齿从根部断掉，见图1。由于没有铣齿刀固定轮具无法重新制造，决定用堆焊方法修复。图1 链轮断齿示意图 链轮材料的化学成分为0.35%C、1.12%Mn、0.51%Si、0.32%Cr、0.17%Cu。齿面硬度大于50HRC。堆焊时先用普通低合金钢焊条堆成齿形，再用耐磨堆焊焊条进行齿形表面的堆焊。堆焊工艺如下：

(1) 焊前按齿形做一个能测量两个齿的样板，便于经常检查齿形。将链轮的断齿部分朝上平放，用钢丝刷刷净待焊表液压油缸1旦拉缸面和附近的铁锈，并将油污清理干净。用氧乙炔焰缓慢加热堆焊部位，预热温度约200℃，以防止堆焊时产生裂纹。堆焊应在室内无风处进行。

（2）选用φ4mm的E6016-D1(J606)焊条堆焊齿部，焊前焊条在400℃烘干2h；选用φ5mm的EDPCrMo-A(D212)焊条堆焊表面层，施焊前焊条在150℃烘干1h。堆焊使用交流电焊机。

（3）首先用E6016-D1焊条在断齿面上堆焊。先焊今年4月底中间，再焊四周，这样中间的焊接热量对原齿的表面淬火层起到一个退火作用，从而减小产生裂纹的倾向。采用短弧焊，焊完一层后清渣，并控制层间温度在150～200℃之间。堆焊层表面应尽量平滑， 弧坑要填满，以防止产生弧坑微裂纹。齿部堆高时，应按齿形预留2～3mm厚的堆焊量，以便堆焊耐磨层。

（4）接着用EDPCrMo-A焊条堆焊齿形表面，连续堆焊完成。焊后的齿表面要防止凹凸不平，以减少修磨齿形的工作量。

（5）焊后立即用石棉布盖住堆焊部位，使其缓慢冷却。

（6）用手持砂轮对堆焊的齿部仔细进行磨削修整，用样板检查