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齿轮轴的堆焊修复

发布日期:2010-12-14

齿轮轴的堆焊修复
一 焊接性分析

    齿轮轴材质为40Cr,属于中碳调质钢。40Cr钢的抗拉强度、屈服强度比相应的中碳钢高,具有良好的机械性能,能承受一定的冲击载荷和强大的扭矩。按焊接协会提出的公式,计算出40Cr钢的碳当量为0.735%,由此可知,40Cr钢的焊接性较差。

    40Cr钢因含碳量较高,合金元素较多,具有较大的淬硬性。焊接时,发生冷、热裂纹倾向严重,熔合区及热影响区易产生马氏体淬硬组织;同时过热区脆化倾向严重,因此易导致堆焊层出现大面积裂纹和局部变形。

二 堆焊材料的选择

    根据上述焊接性分析,40Cr钢含碳量较高、合金元素较多,是其产生裂纹的主要原因,因此应选用含碳量略低、含S、P杂质少且具有良好抗裂性能的焊接材料。另外,根据轴面在使用过程中主要承受压应力,选择焊接材料应满足堆焊层一定的硬度要求。为此,选用J857Cr焊条。此焊条属于低氢型焊条,具有良好的抗压强度,完全能满足焊缝金属的使用要求。

三 堆焊前的准备

1   车削处理堆焊轴表面的滚伤疲劳层,深度为1.5~2mm,并将堆焊表面和周围热影响区表面的油污、铁锈和水分彻底清除。

2   轴面非堆焊处用石棉布、铁丝包扎好,防止飞溅物损伤已加工面,并防止热量散失过快,降低冷却速度。

3   焊前预热,预热时用氧乙炔焰缓慢加热到250~300℃ 。并注意保持层间温度,抑制脆硬组织的产生。用数字红外表面温度仪测温。

4   焊条的烘干,将直径为Φ3.2mm、Φ4mm,牌号为J875Cr焊条在使用前进行350~400℃烘烤,保温2h,然后放在100℃保温筒内,随用随取,以减少焊缝金属的含氢量,降低裂纹倾向。

四 堆焊工艺
1   选用AX-500直流焊机,采用反极性接法。

2   将轴颈预热到250~300℃,开始施焊,在打底层时,焊接电流为160A,焊条直径为Φ3.2mm,焊接电压为23 ~25V。采用短道焊,焊速稍快,减小线能量和母材熔入量。焊完一根焊条, 转向轴对面,分段分散对称施焊,防止轴发生弯曲变形。

3   底层施焊后,改用Φ4mm焊条,焊接电流为150A,仍分散对称施焊, 焊速稍慢,对底层起到回火、退火效应,减少淬硬组织的发生。

4   堆焊过程中,注意保持层间温度(250~300℃)。采用连续堆焊,中途不能停歇。运条时左右摆动,起弧、收弧时略作停留以填满弧坑。堆焊层高度大于加工直径4mm为止。

5   焊后热处理,轴表面堆焊完毕后, 加热至300℃,保温1h后,放入石棉灰里缓冷,一方面减少冷裂敏感性;另一方面起到消氢的作用。

五 焊后检验

        用低倍放大镜检查,堆焊层表面没有发现裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷;用磁粉探伤检查,没有发现任何焊接缺陷。经硬度计检测,HB为214 ~267,达到图纸技术要求。将轴车削、磨削加工后,装配轴承投入运行。

        40Cr钢采用合理堆焊工艺修复,不会产生马氏体淬硬组织及裂纹,易于车削加工。使用两年以来,无开裂、剥离现象,正常运行工作。
 

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