壓力機飛輪主軸的一種修復方法——堆焊法

竇寶東，田晨光

（江西昌河汽車有限責任公司設備動力處，江西景德鎮333000）

1 引言

堆焊技術在我國起源于20世紀50年代末，發展初期主要用于修復、恢復零件的形狀尺寸，后逐步擴展到制造業與零部件強化表面和表面改性相結合。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原有形狀尺寸的工藝方法。因此，堆焊可以用于修復材料因服役而導致的失效部位。

焊條電弧堆焊的特點及應用范圍有：①設備便宜，通用性強，移動方便，適合現場堆焊。②機動靈活，特別適合形狀不規則零件的堆焊及難以做自動化堆焊的場合，如大型設備的維修堆焊。③生產率較高，采用大直徑的焊條效率進一步提高。④堆焊層外形尺寸難以保證，勞動條件較差；對堆焊工作量很大且要求完成周期短的堆焊難以適應，如輥子堆焊。

冷焊機 ESD（ELECTRO SPARK DEPOSITION），主要用途是使用高硬度的碳化鎢等材料對模具/金屬表面進行涂層加工，提高耐磨性、耐熱性、耐燒粘等性能。冷焊機是通過微電瞬間放電產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，焊后只需經過很少打磨拋光的后期處理。

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

2 壓力機飛輪主軸主要故障

壓力機飛輪起著儲存和釋放能量的作用。飛輪與主電機通過皮帶連接，隨主電機一起轉動，每分鐘在300～500轉之間。飛輪通過軸承安裝在主軸上，離合器、制動器骨架盤通過平鍵與主軸連接。壓力機正常工作時，制動器通風脫開，離合器通風結合帶動主軸轉動，從而實現滑塊上下往復運動。

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

（1）主軸與離合器、制動器骨架盤裝配處嚴重不規則變形。在有高速離合器的壓力機上磨損會更明顯。

（2）主軸與有緊配合要求的軸承裝配處輕微磨損（軸承跑“內環”）。

我廠有一臺產于20世紀40年代的英國壓力機。由于設備使用時間較長，且高速運行使用時對飛輪主軸沖擊力大，造成主軸上與制動器骨架盤裝配處兩鍵槽嚴重變形（變形尺寸長約340mm），兩個鍵被磨成了橢圓形；且有軸承出現了“跑內環”現象，經過實際測量磨損量約為0.20mm。

3 堆焊工藝

軸材料為40Cr，屬于中碳鋼，且經過調質處理，焊接性能較差。焊接中的主要問題是防止冷裂紋的產生。

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

參數選擇及注意事項：

（1）焊接前要清理焊接部位雜物。焊機選用直流焊機，且反接。

（2）第一層焊接時，焊機電流約80A；焊條選用?3.2mm的結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、焊渣的產生，使用短弧且最好不橫向移動。

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

（5）第一層焊接完成應清理焊渣，若有裂紋需盡快補焊。

（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）利用測溫槍檢測溫度，并不低于200℃。否則用氧乙炔加熱。

（8）焊接完成后應盡快進行退火處理，整體檢查后無問題進行粗精加工。

冷焊機堆焊工藝為：

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

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

（3）調節電極旋鈕，以與主軸不粘連為佳，堆焊過程中用木榔頭反復敲打。

（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）每堆焊一層后應進行清掃，并用外徑千分尺進行測量，直到符合軸承裝配要求為止。

經過上述方法修復后，該壓力機滿負荷使用已超過兩年，且運行正常。為公司縮短了維修周期，節約了資金。

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

[2]中國機械工程學會焊接學會，編.焊接手冊（第三版）.北京：機械工業出版社，2008.

[3]陶大堯.鍛壓設備大件修復.鍛壓裝備與制造技術，1983，（6）.