切頭飛剪裝置拆裝與齒輪面磨損再制造修復

茍春生，文向東，馬寧輝

（重慶鋼鐵股份有限公司，重慶401220）

切頭飛剪是將板坯經初軋后的料頭剪切整齊，為下一步精軋工序順行提供保障。雖然板坯經初軋后的厚度有一定減薄，但要快速將其頭部剪切整齊，飛剪的工作負荷依然很大。因此，使用過六年的飛剪，其齒輪面和軸承都已達到了報廢標準，需視情況進行修復或重新購買。據了解，飛剪的外送修復報價超200萬元，費用極高，且因飛剪整套裝置重量超過100t，外形尺寸較大，也造成其長距離安全運輸難度極大。為此，為解決以上兩個主要難題，開展了切頭飛剪裝置與齒輪面磨損的拆裝修復與再制造修復的項目工作。

1 飛剪裝置的拆裝

為保證飛剪裝置的保護性拆除，對大過盈量的大型軸套零件拆除進行了大量的理論分析，并結合現場拆除大型軸套設備的工作經驗，開展了如下工作（圖1為熱軋剪切裝置拆卸回裝示意總圖）。

圖1 切頭飛剪拆裝示意總圖

1.1 飛剪裝置同步齒輪拆除

為了對飛剪的同步齒輪保護性拆除，設計了一套液壓脹套加壓裝置，專門針對同步齒輪的錐孔拆卸，由于同步齒輪錐孔直徑690 mm，孔軸配合過盈量達到0.86～0.94 mm，齒輪外徑1 100 mm.根據設計要求，液壓脹套工裝在錐孔包容面上產生的法向壓力應使錐孔直徑增大0.94 mm以上，同步齒輪才能退出，其錐孔包容面最大法向壓力pmax，計算公式[1]如下：

δmax（過盈）=0.86～0.94mm，經計算要順利拆下齒輪，液壓漲套工裝必須提供75～80 MPa以上的液壓力，使錐孔表面產生880～932 t法向力，才能保護性拆除飛剪的四大齒輪，實際操作時，錐孔表面產生壓力達到78 MPa，齒輪便順利拆下。

1.2 飛剪裝置同步齒輪的回裝

為高效快捷地回裝飛剪同步齒輪，除了需要之前拆卸使用的液壓脹套加壓裝置外，還設計了一套回裝時讓飛剪同步齒輪產生軸向移動的工裝，這使齒輪包容面在頂推裝置的作用下始終形成一個密閉空間，通過加壓使錐孔擴大，再頂推裝置順利回裝齒輪。大齒輪頂推液壓工裝如下圖2所示。

圖2 飛剪齒輪回裝頂推裝置

1.3 飛剪拉桿M 120圓螺母拆除

飛剪拉桿的M120圓螺母由于預緊力太大且不能直接對拉桿加熱，因此很難保護性拆除。為此，為完整拆除飛剪拉桿上的M120圓螺母，充分利用了飛剪拉桿自身用于通冷卻水的Φ30通孔，通過向其一端吹入高溫熱空氣，再從另一端抽出來，以達到加熱飛剪拉桿的目的，使拉桿均勻受熱膨脹，從而將飛剪拉桿M120圓螺母拆除。M120圓螺母拉桿裝置，如圖3所示。

圖3 M 120圓螺母拉桿

1.4 外齒聯軸器拆除

針對大過盈量的聯軸器拆除，結合軸孔徑690 mm，孔軸配合過盈量0.86～0.94 mm，外徑1 240 mm的外齒聯軸器，設計了一套2000 t拉拔裝置和高效率的加熱裝置。同時，為進一步保證將該聯軸器保護性拆除，又專門制作了三套匯流排，每排燒嘴5個，呈一字型排列，拉拔時三套燒嘴呈120°并與軸心線平行。經計算，用加熱法拉拔聯軸器，當聯軸器齒輪表面與軸孔表面溫差達到100℃，千斤頂需要提供450 t左右的推力才能完成拉拔工作。2 000 t拉拔裝置見下圖4所示。在本次外齒聯軸器拆除實際操作中，當壓力達到65 MPa，推力約460 t，軸表面溫度160℃，軸表面溫度50左右℃時，外齒聯軸器開始移動。

圖4 拉拔裝置示意圖

2 飛剪齒輪與磨損面再制造修復

2.1 齒輪面修復量具

為保證磨損齒面修復的尺寸與精度，設計了一套修復磨損齒輪面的整形工裝和保證齒輪修復精度的專用量具，如下圖5、6所示。其中，圖5所示量具以齒頂園為基準用于齒面的初始整形，圖6所示量具以未磨損的齒面為基準用于齒面的精密整形，恢復其標準尺寸。

圖5 齒輪量具（一）

圖6 齒輪量具（二）

2.2 齒輪磨損面的再制造修復

為保證修復后齒輪面的硬化層厚度能達到3.5 mm，洛氏硬度滿足HRC 50～56范圍，選取了科爾蒙（Colomony）合金粉末F122作為飛剪齒輪面的修復材料[2]，并采用DML-03型等離子熔覆機對其進行再制造修復。為更科學地制定熔覆工藝方案，對齒輪材料（表1所示）進行了C當量計算，從而判定其可焊接性能與裂紋敏感性。

表1 齒輪材料17Cr2N i2Mo化學成分

從表中根據C當量計算公式計算出17Cr2Ni2Mo其C當量為0.62%＞0.5%，由此可知17Cr2Ni2Mo鋼焊接性能較差且淬硬傾向較大，易產生冷裂紋[3]。再由熱敏感性計算公式可知17Cr2Ni2Mo鋼熱敏感性=14＞＞2，熱烈敏感性極高。所以，在采用等離子熔覆機進行飛剪齒輪面修復時應控制好裂紋與氣孔的產生。因此，在對齒輪面修復前，先對齒輪面進行表面清潔與平整度處理，然后對其進行預熱處理，預熱處理溫度為300～450℃，時間為3.5 h.熱處理后，利用等離子熔覆機對齒輪面進行再制造修復，修復工藝參數為：電流90～125 A，送粉速度1.5～2.5 L/min，焊接速度 10～15 mm/s，擺動距離 9 ～ 13 mm，熔覆層厚度為3.7 mm.齒輪表面修復完成后，對齒輪進行350℃，3.5 h的緩冷處理，然后對修復的齒面進行表面整形打磨，恢復其原有尺寸與精度。接著對齒面進行裂紋探傷，探傷結果顯示未出現裂紋。最后，我們用洛氏顯微硬度計對修復齒面進行硬度檢測，結果表明融合區的硬度和齒輪修復面硬度為HRC 52～56.5，硬度值符合飛剪齒輪硬度要求。

2.3 其他磨損的再制造修復

對拆除聯軸器時軸表面的拉傷修復。在軸表面出現的拉傷溝槽，采用了微脈沖電阻熔焊修復技術對其進行修復，修復材料為0.1～0.3 mm鐵基補材，在優化后的工藝參數下，修復層結合良好，修復質量效果良好。

對襯圈表面出現小的溝槽和局部拉毛修復。為保證修復好后襯圈表面粗糙度小于0.4，確保密封圈有高的使用壽命，并阻止水蒸氣進入軸承內部，采用了微脈沖電阻熔焊修復技術與電刷鍍技術進行組合修復。為提高耐磨性，本次合金鍍液選用Ni-P合金鍍液，鍍層厚度約為0.01 mm.電刷鍍后用粗糙度檢測儀檢測粗糙度為0.1，遠小于0.4的粗糙度要求，得到了理想的結果。

3 結束語

在本次1780切頭飛剪裝置拆裝與修復過程中，通過加工制作的一套專用拆裝裝置，高效快速且保護性的對大型大過盈軸套設備進行了拆裝，節約了大量的時間與成本。同時，對磨損齒輪面以及其他磨損部件采用的再制造修復技術，修復產品力學性能均能達到甚至超過原品，效果十分顯著。因此，整個項目具有一定的推廣應用價值。

[1]齒輪手冊編委.齒輪手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]徐濱士，劉世參.表面工程技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]彭興禮.機械再制造特種修復技術[M].北京：化學工業出版社，2011.