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(马钢(集团)控股有限公司南山矿业公司 安徽 马鞍山 243031)
摘要:本文介绍了焊接应用方面一种新的方法,解决了铸铁大齿轮断齿在修复方面的困难。它有着重要的现实意义。
关键词:焊接 修复 加工
一、引言
在日常的设备管理和维修中,设备的每一次备品备件的更换,我们都要从维修成本的角度进行综合分析,始终遵循在保证零件使用精度的前提下,尽量采用最节省的方法去加工和维修它的原则,以期获得最低的成本,好的经济效益。本文在这一方面作了一些有意义的尝试和探索。
二、问题的提出
我单位铸造系统有两台关键设备-S116型轮式混砂机,其主要传动系统为一对相互啮合的大小伞齿轮。其中大伞齿轮的直径为φ1145mm,齿面宽150mm,齿数Z=76,模数m=15,材料为HT350。在混砂机运行过程中,偶尔由于砂筒里混入废铁块,卡死碾轮和刮板,造成负荷突然增大,导致大伞齿轮相邻的几个齿从根部突然断裂。从维修成本的角度来看,大伞齿轮制作成本高,仅由于断裂几个齿而将其换掉,费用太高。为此,我决定给大伞齿轮断齿进行补焊修复,然后在刨床上进行加工成型。
三、焊接工艺
铸铁大齿轮在焊补时,由于石墨化元素不足和冷却速度快,焊缝和半熔化区容易产生白口组织,很难进行机械加工,而且很容易引起裂纹。针对这种情况,我决定采用镍基焊条(如铸308,铸408,铸508等)进行焊补,以求得到非铸铁组织焊缝。它们的特点是溶解碳而不形成碎硬组织,焊缝金属较软,抗裂性能好,焊后切割削加工性能好。其中质量最好的是纯镍焊条铸308,但价格较贵。目前大量使用的主要是铸408焊条。
综合以上分析,我决定采用铸308补焊过渡层,用铸408进行堆焊,为了防止根部过渡层焊缝剥离,在齿根处沿齿宽方向均匀分布5个M12钢质螺栓见下图。
(注: 这里仅画出两个螺栓)
焊接时,先绕螺栓焊接,再焊螺栓之间的空隙。由于螺栓承担了部分焊接应力,所以能够防止焊缝剥离,并提高焊接接头的强度。焊接具体步骤如下:
1、)清理缺陷处周围的油、污、锈,直到露出金属光泽,然后用角度机打磨齿根缺陷处使其圆弧过渡。并把铸308,铸408焊条放在电炉内加热到2500-3000C,烘焙1-2h,在1500C内保温,随用随取。
2)把焊接处加热至1500c,然后用铸308补焊缺陷处表面,以形成过渡层,用铸408进行堆焊,最后再用铸308焊条焊补一道表面层。
3)整体焊完后,再加热至2500C,然后保湿缓冷。
四、加工工艺
由于大伞齿轮模数大,本单位及周边地区无此加工设备,我经过仔细分析研究,决定在B690型牛头刨床上刨削这种类型的大伞齿轮,加工方法是先在齿轮坯上精确分度,画出齿形。然后以齿轮内孔和端而作定位基准,设计一套夹具使整个齿面和牛头刨的滑枕平行,以满足牛头刨的加工需求。工人在刨削过程中,根据齿轮廊线,用成型刀刨削,用样板逐个检查每个齿轮的齿形和周节。在这种情况下,又时常出现在刨削最后一个齿时,它的周节尺寸和设计尺寸相差甚远。经过分析,这时由于周节误差累积的原因造成的。为此,我又采用了误差平均值法,即在画齿形的时候,预先给固定弦齿厚放出0.50mm的修正量。在整个齿坯粗刨后,用成型刀精刨齿的一侧,然后以这一侧为基准,逐一测量每个齿的周节值,全部相加,再除以总齿数,得出周节平均值。根据周节平均值,从周节值最大的一个齿开始,逐一算出每一个齿的修正量,进行修正。例如本例,已知大伞齿轮各个齿的周节值如下:齿1为22.60mm,齿2为22.75mm,齿3为22.54mm,齿4为22.68mm,齿5为22.70mm……等等,齿的周节平均值为22.60,齿2是所有齿中周节最大的齿。现从齿2开始计算,22.75-22.60=0.15mm,则齿3增大0.15mm,它的修正量应为22.54+0.15-22.60=0.09(mm),则齿4增大了0.09mm,则它的修正量为22.68+0.09-22.60=0.17(mm)……以此类推。
五、结论
经过以上技术修复后!~弦翁铁大伞齿轮完全达到了使用要求;取得了良好的经济效益。实践证明,此方法是可行且值得推广应用的。
参考文献: 《机械制造工艺学》 1991年 中国科学技术出版社
《机械设计手册》第二版 化学工业出版社
《焊接手册》第三版 机械工业出版社
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