壓力機(jī)飛輪主軸的一種修復(fù)方法——堆焊法

竇寶東，田晨光

（江西昌河汽車有限責(zé)任公司設(shè)備動(dòng)力處，江西景德鎮(zhèn)333000）

1 引言

堆焊技術(shù)在我國(guó)起源于20世紀(jì)50年代末，發(fā)展初期主要用于修復(fù)、恢復(fù)零件的形狀尺寸，后逐步擴(kuò)展到制造業(yè)與零部件強(qiáng)化表面和表面改性相結(jié)合。堆焊是指將具有一定使用性能的合金材料借助一定的熱源手段熔覆在母體材料的表面，以賦予母材特殊使用性能或零件恢復(fù)原有形狀尺寸的工藝方法。因此，堆焊可以用于修復(fù)材料因服役而導(dǎo)致的失效部位。

焊條電弧堆焊的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍有：①設(shè)備便宜，通用性強(qiáng)，移動(dòng)方便，適合現(xiàn)場(chǎng)堆焊。②機(jī)動(dòng)靈活，特別適合形狀不規(guī)則零件的堆焊及難以做自動(dòng)化堆焊的場(chǎng)合，如大型設(shè)備的維修堆焊。③生產(chǎn)率較高，采用大直徑的焊條效率進(jìn)一步提高。④堆焊層外形尺寸難以保證，勞動(dòng)條件較差；對(duì)堆焊工作量很大且要求完成周期短的堆焊難以適應(yīng)，如輥?zhàn)佣押浮?/p>

冷焊機(jī) ESD（ELECTRO SPARK DEPOSITION），主要用途是使用高硬度的碳化鎢等材料對(duì)模具/金屬表面進(jìn)行涂層加工，提高耐磨性、耐熱性、耐燒粘等性能。冷焊機(jī)是通過微電瞬間放電產(chǎn)生的高熱能將專用焊絲熔覆到工件的破損部位，與原有基材牢固熔接，焊后只需經(jīng)過很少打磨拋光的后期處理。

模具/金屬修補(bǔ)冷焊機(jī)的特點(diǎn)有：①修復(fù)過程中工件無須預(yù)熱或保溫，工件不變形、不需進(jìn)行熱處理。②修復(fù)接合強(qiáng)度高。由于焊條是在瞬間被電弧離子化并轉(zhuǎn)移到與其接觸的工件上面，因此結(jié)合強(qiáng)度高，不會(huì)脫落。③修復(fù)精度高，涂層厚度從幾微米到幾毫米。也可進(jìn)行后期加工。可一機(jī)多用，可進(jìn)行堆焊修復(fù)、表面強(qiáng)化等功能。④可修補(bǔ)材料有低碳鋼、中碳鋼、模具鋼、鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鋁合金、銅合金等，以及所有可以導(dǎo)電的導(dǎo)電體。⑤修復(fù)堆焊層即使被磨損，在同一部位可以進(jìn)行多次修復(fù)堆焊。

2 壓力機(jī)飛輪主軸主要故障

壓力機(jī)飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用。飛輪與主電機(jī)通過皮帶連接，隨主電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每分鐘在300～500轉(zhuǎn)之間。飛輪通過軸承安裝在主軸上，離合器、制動(dòng)器骨架盤通過平鍵與主軸連接。壓力機(jī)正常工作時(shí)，制動(dòng)器通風(fēng)脫開，離合器通風(fēng)結(jié)合帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

由于磨損的存在，特別是微動(dòng)磨損的影響（機(jī)械零件配合較緊的部位在載荷及一定頻率的振動(dòng)作用下，表面產(chǎn)生微小滑動(dòng)引起的磨損稱為微動(dòng)磨損，如緊配合的軸頸等。微動(dòng)磨損是疲勞磨損、粘著磨損甚至磨料磨損、腐蝕磨損綜合形成的磨損），壓力機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)造成如下問題：

（1）主軸與離合器、制動(dòng)器骨架盤裝配處嚴(yán)重不規(guī)則變形。在有高速離合器的壓力機(jī)上磨損會(huì)更明顯。

（2）主軸與有緊配合要求的軸承裝配處輕微磨損（軸承跑“內(nèi)環(huán)”）。

我廠有一臺(tái)產(chǎn)于20世紀(jì)40年代的英國(guó)壓力機(jī)。由于設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)，且高速運(yùn)行使用時(shí)對(duì)飛輪主軸沖擊力大，造成主軸上與制動(dòng)器骨架盤裝配處兩鍵槽嚴(yán)重變形（變形尺寸長(zhǎng)約340mm），兩個(gè)鍵被磨成了橢圓形；且有軸承出現(xiàn)了“跑內(nèi)環(huán)”現(xiàn)象，經(jīng)過實(shí)際測(cè)量磨損量約為0.20mm。

3 堆焊工藝

軸材料為40Cr，屬于中碳鋼，且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，焊接性能較差。焊接中的主要問題是防止冷裂紋的產(chǎn)生。

焊條電弧堆焊步驟為：工件預(yù)熱（整體240℃左右）→第一層堆焊→第二層堆焊→退火熱處理。

參數(shù)選擇及注意事項(xiàng)：

（1）焊接前要清理焊接部位雜物。焊機(jī)選用直流焊機(jī)，且反接。

（2）第一層焊接時(shí)，焊機(jī)電流約80A；焊條選用?3.2mm的結(jié)507焊條，且焊條要提前烘焙和保溫。

（3）為了避免焊接過程中氣孔、焊渣的產(chǎn)生，使用短弧且最好不橫向移動(dòng)。

（4）為減少焊接變形，第一層焊接要沿軸環(huán)向焊接；換焊條時(shí)要快，但焊接過程中焊速要慢一點(diǎn)、均勻。焊道接頭需重疊約10mm。

（5）第一層焊接完成應(yīng)清理焊渣，若有裂紋需盡快補(bǔ)焊。

（6）第二層焊接電流約150A；焊條選用?4mm的焊條，沿軸向方向焊接。

（7）利用測(cè)溫槍檢測(cè)溫度，并不低于200℃。否則用氧乙炔加熱。

（8）焊接完成后應(yīng)盡快進(jìn)行退火處理，整體檢查后無問題進(jìn)行粗精加工。

冷焊機(jī)堆焊工藝為：

（1）堆焊前應(yīng)清理堆焊部位的雜物及油污等，并檢查焊機(jī)各部分連接正確與否，確保地線可靠地連接在主軸上，且導(dǎo)電良好（選用SH系列模具/金屬缺陷修補(bǔ)冷焊機(jī)）。

（2）采用沿主軸軸向方向，低頻率、低功率進(jìn)行打底，電壓調(diào)節(jié)50V、頻率120Hz。

（3）調(diào)節(jié)電極旋鈕，以與主軸不粘連為佳，堆焊過程中用木榔頭反復(fù)敲打。

（4）堆焊過程中一定要雙手持焊槍，電極與主軸焊接部位保持 10°～90°角度。

（5）每堆焊一層后應(yīng)進(jìn)行清掃，并用外徑千分尺進(jìn)行測(cè)量，直到符合軸承裝配要求為止。

經(jīng)過上述方法修復(fù)后，該壓力機(jī)滿負(fù)荷使用已超過兩年，且運(yùn)行正常。為公司縮短了維修周期，節(jié)約了資金。

[1]孫 國(guó).堆焊修復(fù)鍛模新工藝.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，46（1）.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)，編.焊接手冊(cè)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]陶大堯.鍛壓設(shè)備大件修復(fù).鍛壓裝備與制造技術(shù)，1983，（6）.