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减速机输出轴断裂的修复
标签:减速机输出轴断裂的修复   时间: 2013/7/17   点击: 4786

减速机的输出轴直径为80 mm,材料为经过调质处理的45号钢。由于施工时违规操作,该轴出现如附图所示的断裂情况。我们采用现场修复工艺,对该轴实施了修复。

由于45号钢碳当量大,在焊接时热影响区的淬硬倾向较大,容易产生冷裂纹,且该轴焊接量较大,不可避免地存在着较大的焊接变形和焊接应力。为减小焊接变形,提高焊缝质量,采取焊前预热措施,机加工前再对零件进行相应的热处理,以减缓冷却速度,方便氢的扩散逸出,防止产生冷裂纹,消除焊接应力。热处理后再对焊接部位按照要求进行车削加工,即可达到该轴的尺寸要求。

1.焊前准备

(1)选择设备及材料

鉴于施工现场条件,对该轴采用手工电弧焊焊接方法。焊接设备采用 BX1-330型交流焊弧机。电源采用直流电源,反极连接(焊条接正级)。为提高焊缝的抗裂性能及强度,焊接材料采用低氢型J507(E5015)碱性焊条进行焊接,焊接前将焊条进行1~2 h烘焙,使其温度达到350 ℃,然后存放在100~150 ℃的保温箱中,使用时取出放在干燥筒内。Ⅰ、Ⅱ层焊缝用直径3.2 mm焊条,以减小焊接应力。以后焊缝用直径4 mm焊条,以提高工作效率。

(2)设计焊接坡口及间隙

焊接前将该轴断裂部位加工平整,同时为减小焊接应力,在焊接坡口的设计上采取了一定措施。首先根据断裂情况及零件直径设计了U型坡口,坡口上宽为20 mm,深度为37 mm 。为使坡口形状一致,将断裂部位端面加工平整后,采用成型车刀进行坡口加工。为避免应力集中,坡口各部位应倒圆,以减少母材熔入焊缝金属中的比例,防止焊接裂纹的产生。焊接间隙对焊缝质量也有重要影响,间隙过小易产生未焊透或焊缝堆积过高的缺陷,间隙过大则容易烧穿。该轴焊接间隙选择为2 mm。

(3)焊前清理

焊前必须将该轴焊接部位的坡口及钝边表面铁锈、油污、水分及氧化皮清除,先采用火焰烘烤清除水、油,然后用手工砂布或砂轮机打磨,进行除锈处理。氧化皮可直接采用砂轮机打磨进行清除,对于一些较难清洗的油污则采用丙酮或乙醇清洗。

2.焊接

焊接时,为防止焊接变形,应在坡口处加定位块,以保证焊缝间隙相等。为避免该轴产生焊接变形,定位点焊位置选在定位块两侧。由于45号钢的可焊性一般, 焊前采用乙炔火焰将焊缝两侧约50~80 mm的部位预热到150~200 ℃,以降低整个焊接区域的冷却速度,防止产生裂纹。

焊接Ⅰ、Ⅱ层焊缝时,尽量采用小电流、低电压、慢焊速,即小能量焊接法,且焊层应薄些(不大于2 mm),但要焊透,短弧焊不摆动。焊接时应随轴转动均匀施焊,每焊完1层焊缝,应对焊缝进行外观目视检查,若有气孔、夹渣和裂纹等,应使用碳弧气刨清除焊缝缺陷,经补焊后方可以继续施焊。当焊至定位块高度时,待焊缝冷却温度不低于200 ℃时,打掉定位块,继续施焊。堆焊高度应超过原轴直径,留出足够的机加工余量。各道焊缝工艺参数如附表所示。

3.焊后处理及机加工

焊后用石棉被覆盖保温,以降低淬硬程度,避免脆裂。 为消除焊接应力,可用乙炔火焰将焊缝区加热至350~550 ℃,埋在热砂或者白灰中缓慢冷却,直至冷却到常温。 焊接处外观要求整齐美观,焊缝均匀,无气孔、夹渣、未熔合、飞溅和咬边现象。检查外观合格后,将输出轴焊接部位重新车外圆和端面至要求尺寸即可。

 


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