大齒輪的返修工藝

白安民

（中信重工機(jī)械股份有限公司鉚焊構(gòu)件廠焊接工藝研究所，河南洛陽(yáng)471039）

大齒輪的返修工藝

白安民

（中信重工機(jī)械股份有限公司鉚焊構(gòu)件廠焊接工藝研究所，河南洛陽(yáng)471039）

對(duì)大齒輪材質(zhì)ZG45CrMo進(jìn)行焊接性分析，選擇合適的焊接材料J857CrNi，制定合理的焊接工藝，包括焊前對(duì)輪緣內(nèi)外面、端面范圍約1.5 m，采用遠(yuǎn)紅外預(yù)熱至400℃，采用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀測(cè)溫，其他部位全部包上保溫材料。焊接完成后立即進(jìn)行遠(yuǎn)紅外退火，退火區(qū)域約1.5 m，退火溫度560℃±10℃，保溫時(shí)間8 h，升降溫速度小于等于40℃/h，降至100℃以下打開(kāi)遠(yuǎn)紅外和保溫材料，空冷至室溫后打磨焊縫區(qū)域進(jìn)行超聲波探傷檢查，Ⅱ級(jí)合格。該工藝對(duì)于類(lèi)似產(chǎn)品的修復(fù)有一定參考。

ZG45CrMo；返修；大齒輪

0 前言

中信重工機(jī)械股份有限公司鉚焊構(gòu)件廠焊接工藝研究所為某公司生產(chǎn)的大齒輪在粗滾齒過(guò)程中因加工錯(cuò)誤，幾乎造成報(bào)廢（見(jiàn)圖1）。為減少損失，需對(duì)加工錯(cuò)誤的3個(gè)齒進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后再加工出齒，最終滿足使用要求。該大齒輪材質(zhì)為ZG45CrMo，正火狀態(tài)。

ZG45CrMo化學(xué)成分及力學(xué)性能如表1、表2所示。

1 焊接性分析[1-2]

1.1 焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化

ZG45CrMo屬高碳正火鋼，碳當(dāng)量0.87％，由于碳含量高，合金元素多，致使焊后在熱影響區(qū)產(chǎn)生脆硬的馬氏體，造成脆化。

如果不采取任何措施直接施焊，且焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在熱影響區(qū)被加熱到調(diào)質(zhì)處理回火態(tài)度時(shí)，將出現(xiàn)強(qiáng)度、硬度低于母材的軟化區(qū)，該區(qū)域

可能成為降低接頭強(qiáng)度的薄弱區(qū)。

圖1 加工錯(cuò)誤的大齒輪

表1 大齒輪ZG45CrMo實(shí)測(cè)化學(xué)成分％

表2 大齒輪ZG45CrMo實(shí)測(cè)力學(xué)性能（正火）

1.2 裂紋

高碳正火鋼焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體，對(duì)氫致裂紋的敏感性很大，焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋等缺陷。

2 焊接材料的選擇

依據(jù)焊材等強(qiáng)度、低匹配的選用原則。根據(jù)大齒輪的化學(xué)成分、力學(xué)性能，選擇J857CrNi焊條進(jìn)行焊接。

熔敷金屬的化學(xué)成分及力學(xué)性能如表3、表4所示。

表3 熔敷金屬的化學(xué)成分％

表4 大齒輪ZG45CrMo實(shí)測(cè)力學(xué)性能（正火）

3 焊接工藝

3.1 焊前準(zhǔn)備

（1）嚴(yán)格清理需補(bǔ)焊部位及其附近鐵銹、油污等雜物，直至露出金屬光澤。

（2）焊條按照說(shuō)明書(shū)要求烘干，并放在保溫桶內(nèi)，隨用隨取。

3.2 焊接方法及工藝參數(shù)

采用電弧焊進(jìn)行焊接，焊接工藝參數(shù)如表5所示。

表5 打底、填充、蓋面焊接工藝參數(shù)

4 焊接要點(diǎn)

（1）采用立向上位置焊接，整個(gè)修補(bǔ)過(guò)程中整個(gè)大齒輪仍然兩半把合。

（2）焊前預(yù)熱輪緣內(nèi)外面、端面，范圍約1.5 m，用遠(yuǎn)紅外預(yù)熱至400℃，用測(cè)溫儀測(cè)量，其他部位全部包上保溫材料，溫度達(dá)到要求并保溫8 h后方可開(kāi)始焊接，如圖2所示。

圖2 焊前預(yù)熱

（3）焊接時(shí)輪緣內(nèi)面、上端面用遠(yuǎn)紅外加熱，下端面用煤氣加熱，保證層間溫度不低于300℃，焊接過(guò)程中每一次起弧前都要測(cè)量層間溫度，必須保證在300℃以上，若層間溫度低于300℃則停止施焊直到溫度符合要求方可繼續(xù)焊接，如圖3所示。

（4）采用多層多道焊，短弧焊接，每道焊縫寬度小于15 mm；每焊一層要對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊或風(fēng)鏟擊打焊肉至嚴(yán)重變形，認(rèn)真清理焊渣，仔細(xì)觀察確保肉眼看不到缺陷，方可進(jìn)行下一層的焊接。

圖3 焊接過(guò)程中的保溫方式

（5）焊接過(guò)程中先打底層焊接再進(jìn)行其他層焊接，打底層一定要錘擊充分；相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反，然后繼續(xù)施焊；焊接過(guò)程中注意起弧和收弧，要填滿弧坑，且不允許在弧坑上再次起弧和收弧；蓋面層比母材高出2 mm以上。

（6）焊接完成后立即進(jìn)行遠(yuǎn)紅外退火，退火區(qū)域約1.5 m，退火溫度560℃±10℃，保溫時(shí)間8 h，升降溫速度小于等于40℃/h，降至100℃以下打開(kāi)遠(yuǎn)紅外和保溫材料空冷至室溫后打磨焊縫區(qū)域進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

（7）對(duì)補(bǔ)焊區(qū)域進(jìn)行超聲波探傷檢查，Ⅱ級(jí)合格。

（8）對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查，焊接接頭不允許有未焊透、咬邊等缺陷，焊縫與母材過(guò)渡圓滑。

采用以上工藝進(jìn)行了補(bǔ)焊，并經(jīng)機(jī)加工，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，返修取得了成功，避免了重大損失，為以后進(jìn)行類(lèi)似產(chǎn)品修復(fù)提供了參考。

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)（焊接手冊(cè)第2卷），材料的焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[2]機(jī)械工業(yè)部.焊接材料產(chǎn)品樣本[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

The repair technology of big gear

BAI Anmin
（Citic Heavy Industries Co.，Ltd.，Riveting and Welding Component Factory，Welding Technology Institute，Luoyang 471039，China）

Through the big gear material ZG45CrMo weldability analysis，choose the appropriate welding material J857CrNi，make reasonable welding process，including the outside inside the wheel rim，end before welding range is about 1.5 m，preheat to 400℃by the far-infrared，using infrared thermometer to measure temperature，heat preservation material on all other parts of the package.After completion of welding，perform far infrared annealing immediately，the annealing region of about 1.5 m，an annealing temperature of 560℃±10℃，holding time of 8 h，heating and cooling rate is less than equal to 40℃/h，reduce to below 100℃and then open farinfrared and thermal insulation material，air cooling to room temperature after grinding weld ultrasonic testing inspections area，levelⅡqualified.The process has a certain reference for repairing similar products in the future..

ZG45CrMo；repair；gear wheel

TG457

B

1001-2303（2016）08-0114-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.08.27

2015-12-23；

2016-07-20

白安民（1965—），男，河南偃師人，工程師，學(xué)士，主要從事金屬結(jié)構(gòu)件焊接工藝編制及生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)工作。