利用焊接技術修復燒結臺車車軸的實踐

摘要：鞍鋼煉鐵總廠燒結臺車在使用過程中，經常會出現由于臺車輪里的軸承損壞，從而造成臺車軸嚴重磨損等故障，嚴重時會導致臺車輪從軸上脫落。由于維修工期要求緊、備品供應不上等原因，利用焊接技術對此類臺車軸進行填焊修復。

關鍵詞：焊接技術；燒結臺車；臺車軸；燒結機；臺車裝配 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF046 文章編號：1009-2374（2015）28-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.039

燒結臺車是燒結機的主要運行部件，主要作用是在燒結機頭尾輪之間形成回轉鏈。鞍鋼煉鐵總廠現有6條燒結線，共計830臺臺車運行。由于燒結線上的作業環境非常惡劣，如溫度高、粉塵大、臺車載重大等原因，經常會出現由于軸承嚴重損壞造成臺車軸磨損等故障，嚴重時會導致臺車輪從軸上脫落。每當發生此故障時，經廠領導、工程技術人員與焊工技師共同進行探討，決定可以應用焊接技術對臺車軸進行修復使用。

1 臺車軸修復工藝的分析及修復方案的確定

1.1 臺車軸材料成分及適用

該臺車軸材質為45#鋼，其45#鋼的化學成分C：0.42～0.48；Μn：0.17～0.18；Si：0.17～0.37；P：≤0.04；S：≤0.04。其中力學性能δs：360MPa；δb：610MPa；δ%：16。

45#鋼適用于要求強度較高、韌性中等的零件，通常在調質、正火狀態下使用。表面淬火硬度一般為HRC40～50，例如齒輪、齒條、鏈輪、軸、鍵、銷、壓縮機及泵的零件和軸輥等。

1.2 焊接材料的選擇

臺車軸材料為45#鋼，根據焊接件的力學性能、成分及焊接的綜合因素，選擇焊條材料為J506，其化學成分C：≤0.08；Si：≤0.09；Μn≤1.60；Cr：0.20；Ni：0.3；S：≤0.035；P：≤0.04。其中力學性能δs：≥400MPa；δb：≥490MPa；δ%：22。焊接過程選擇的電流當焊條直徑為2.5mm時，選用電流70～90A；焊條直徑為3.2mm時，選用電流90～130A；焊條直徑為4.0mm時，選用電流130～150A；焊條直徑為6.0mm時，選用電流150～190A。

1.3 焊接位置的確定

與軸承配合的軸臺表面如圖1所示：

2 臺車軸焊接修復工藝

2.1 焊接方法

手工電弧焊。

2.2 裂紋部位的預加工

裂紋兩端鉆止裂孔，裂紋部位開坡口，坡口應為裂紋全長和全深，以防裂紋再度發生，并保證焊縫與基體良好結合。

2.3 焊條的選擇

選擇堆焊條前要了解零件的材料、力學性能、熱處理狀態、堆焊部位的工作條件及技術要求。通常根據磨損面的硬度要求選用相同硬度的堆焊焊條。45#鋼使用中碳鋼焊條J506，用堆焊方法恢復零件的尺寸，應根據所需堆焊層的厚度選擇焊條直徑。當焊條層厚度<1.5mm時，焊條直徑為3.2mm，1層堆焊；焊條層厚度<5mm時，焊條直徑為4～5mm，1～2層堆焊；焊條層厚度>5mm時，焊條直徑為5～6mm，>2層堆焊。在焊接時，焊條應保持干燥、清潔，焊條在使用前應在200℃～300℃溫度中保溫1h進行烘干，以減少堆焊層的氣泡。

2.4 焊機

采用交流、直流焊機均可。

2.5 施焊區處理

對臺車軸焊接處，進行清理油污、鐵銹、氧化皮及其他對焊接有害的物質徹底清除干凈。

2.6 電弧長度選擇

熔池底到焊條端的距離稱為弧長。焊條電弧焊中，電弧過長，會出現電弧燃燒不穩定，增加金屬飛濺，熔深減小，而且融化金屬從焊條上滴下穿過空氣的距離長，易與空氣中氧氮發生作用，產生氣孔，使焊條縫質量變劣。因此，在焊接時力求使用短弧，一般要求弧長不超過焊條直徑。

2.7 施焊人員

焊工由經驗豐富的師傅進行施焊。

2.8 施焊環境

應在無風、灰塵較小的環境進行施焊。

2.9 焊接應力的釋放

當臺車軸修補部位堆焊完后，然后對焊接部位進行加溫至300℃～400℃左右進行退火，并保溫半小時以上，然后進行慢冷，在實際工作中，臺車軸埋在石灰中緩慢冷卻，使焊接產生的殘余應力能夠充分釋放，便于以后切削加工以致最后裝配完成。

常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應力退火。

3 堆焊的操作過程及切削加工

3.1 操作過程

首先把所需堆焊部位清理干凈，然后對施焊部位及周邊進行預熱100℃～150℃左右，再按圖1的焊接施焊區域進行堆焊。在施焊過程中，如果堆焊層不能一次性完成，每施焊一層焊縫，就要對焊縫進行清理溶渣，清理干凈后，再進行施焊。施焊軸頸到要求尺寸后，然后進行焊接殘余應力釋放。

3.2 堆焊層的切削加工

3.2.1 刀具材料選擇。由于堆焊層有一定的硬度和耐磨性，且切削時振動與沖擊較大。因此，粗加工時宜選用韌性較好、抗彎強度高不易崩刃的刀具，如用YG8、YT5等。精加工時宜選用硬度較高、耐磨性好且抗沖擊的硬質合金，如YT15。

3.2.2 切削步驟。切削操作時，要遵循先粗車、然后半精車、最后精車的原則，達到圖紙的尺寸公差及表面粗糙度要求。提高加工精度是提高裝配精度的前提條件之一。

4 臺車裝配

第一，清點各零件，去毛刺，并自檢各零件尺寸，合格后方可裝配。

第二，臺車的四個車軸與臺車孔的裝配采用選配法，保證軸與孔的過盈量在0.05～0.09mm范圍內，采用熱脹配合法裝配。用電磁感應加熱器同時加熱臺車四軸孔，溫度控制在160℃左右，加熱時間50分鐘，臺車軸孔膨脹量在0.2～0.3mm左右，然后將臺車軸迅速裝入臺車孔內。裝配前檢查臺車軸油孔有無鐵屑，油孔是否通暢。車軸與臺車孔裝配如圖2所示：

第三，將滾套和卡輪、定距環依次裝入軸上。

第四，軸承的裝配應先把車輪加熱到200℃，然后把軸承裝入車輪里保溫，保溫30分鐘后，軸承內圈溫度即可達到100℃以上，然后把車輪和軸承一同裝入臺車軸上，注入潤滑脂量應占整個腔內體積的2/3左右。車輪安裝后應轉動自如，無卡阻或晃動現象。

第五，將防磨板、密封板、欄板、隔熱墊、篦條分別裝在臺車體上。裝配完成的臺車如圖3所示。

5 加強臺車綜合管理

（1）修舊利廢，少換新件，要求少割多拆，例如各種螺絲盡可能拆下來；（2）勤檢查和保養，及時發現問題及時解決；（3）臺車輪腔內要定期注入潤滑脂，避免軸承缺油損壞；（4）檢查密封板是否損壞，如損壞應及時更換；（5）檢查欄板聯接螺絲是否松動，如松動過大，相鄰兩欄板會產生錯位，導致物料從錯位縫隙中脫落；（6）優化技術資源組合，使每個作業組都有能夠承擔維修主要部位并且修理質量可靠的人才；（7）加強全面質量管理，一方面加強全員質量教育，另一方面加強修理過程中的質量管理，要求管理人員和技術人員要深入現場，加強指導，幫助解決問題；（8）對結構上薄弱環節進行改造；（9）對一些經常性故障要進行分析，找出原因，有針對性地采取措施；（10）有計劃地進行逐年更換新臺車。

6 結語

2012年有一批臺車，由于臺車體損壞無法修復，而臺車軸有不同程度的磨損，可以利用焊接技術來實現修復。重新裝配后，經過一年多的使用，沒有發現因臺車軸焊補而造成彎曲、斷裂等故障，臺車運行正常。通過實踐檢驗，利用焊接技術修復的臺車軸具有較好的使用效果。

參考文獻

[1] 李新合.機械設備維修工程學[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2] 勞動部培訓司.金屬材料與熱處理（第三版）[M].北京：中國勞動出版社，1985.

作者簡介：王延朝（1975-），男，鞍鋼重機公司冶煉設備廠機械工程師，研究方向：技術管理。

（責任編輯：黃銀芳）