運用焊接技術修復大型混捏機主軸工藝的實踐

高毅*

?

運用焊接技術修復大型混捏機主軸工藝的實踐

高毅*

（黃河鑫業有限公司，青海湟中，811600）

本文介紹了混捏機主軸開裂的情況，通過對其材料的技術性能，鋼的焊接性能的分析，確定了運用手工焊的方案和焊接材料以及焊接施工工藝，并通過實踐，證明了該技術的可行性。該工程中由于采用了特殊焊劑和先中間后兩邊的焊接方法，并采用了有效的防變形措施，嚴格執行焊接工藝規范， 嚴格控制焊接順序，經焊后實測，完全滿足了技術要求，達到了預期的效果，節省了大量的外匯。

軸；焊接；修復

引言

炭素主要生產設備，大型混捏機是進口設備，價值相當昂貴，混捏機主軸采用優質合金鋼制造、長度9.5m，斷面為圓形面，中間空心，以在攪拌炭粒和石油膠混合物時傳遞大扭矩的需要和自身潤滑油的輸送。經過多年的使用后，軸端頭出現開裂（如圖1），無法再正常工作，經超聲波探傷檢查，裂紋深度為20mm，如報廢不但進貨周期長，影響生產，同時會造成較大浪費。為節約成本，決定采用堆焊修復的方法，恢復其原有尺寸精度，繼續使用該軸。

圖1 主軸裂紋示意圖

1 主軸技術參數

主軸外形尺寸見圖2，材質20CrMnMo硬度HB250～270，質量2020kg。主要化學成分見表1，主要力學性能見表2。

圖2 主軸結構圖

表1 主要化學成分％

表2 主要力學性能

2 焊接工藝要點

（1）由于工件厚度大，焊接過程中會產生較大的溫度應力和組織應力，如果修復工藝不當，則會出現裂紋、變形和較大的內應力，因而修復過程中應力的消除應得到足夠的重視。

（2）主軸的外形尺寸較大，因此堆焊修復量較大，如果采用手工焊、成行美觀、結合良好，又能保證對稱焊接，是修復工藝成功的關鍵。

（3）該材料的焊接碳當量較高，焊接性能差，如何在焊接工藝中，改善母材的焊接性，是修復工藝的另一個關鍵。這主要從兩方面入手，一是如何改善母材的焊接性，二是選擇最佳焊材，從而改善母材和焊材的可焊性。

（4）焊材的選擇以母材和焊材的適用性和焊后機件的機械性能為核心，還要考慮到焊接方法和工裝的制作。

3 焊接材料選擇

根據主軸材質及力學性能的特殊性，焊劑選用UTP65焊劑，該焊劑適用于難焊接鋼材的連接焊，特別是對焊道（縫）有最高要求時。在異種焊接時有非常好的防裂性。如：黑白連接、錳鋼與低合金或合金鋼的連接。同時可用于冷熱工具鋼，緩沖層，硬合金和硬韌的堆焊。UTP65非常易焊，電弧平穩穩定，焊道呈細鱗片狀，無咬邊。非常好的脫渣性。甚至局部能自行脫落，其奧氏體—鐵素體雙相的熔敷金屬有最高的牢固強度，實現無裂連接，冷熱加工硬化，不銹。焊接后熔敷金屬硬度（純熔敷金屬）約270 ，在含碳0.5%的鋼堆焊的第一層硬度約320 HB。熔敷力學性能及金屬的成分如表3、4所示。

表3 常溫下熔敷金屬的力學特性

表4 熔敷金屬的成分分析

4 焊接工藝

4.1 焊接方法的選擇

手工電弧焊是利用電弧放電(俗稱屯弧燃燒)所產生的熱量，將焊條與工件熔化，冷凝后；形成焊縫，從而獲得牢固接頭的過程。在工件與焊條兩極之間的氣體介質中持續強烈的放電現象稱為電弧。手工電弧焊焊接時，電弧中心部分的溫度可達5000～8000℃，兩極的溫度可達3500～4200℃。手工電弧焊可以進行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多方位焊接。還適用于不同厚度、結構和金屬材料等的焊接。由于設備輕便、搬運靈活的特點。由于軸端較厚，埋弧焊需填充焊1層，表面焊1層，熱輸入較大，焊縫收縮量大，變形不易控制。經多次試驗，最終采用焊條手工電弧焊，減小焊縫收縮量，焊接變形顯著減小。焊接工藝參數見表5。

表5 軸端焊縫焊接參數

4.2 焊接原則

在軸端焊接過程中，應始終遵循以下的焊接原則：先焊中間，后焊外部，然后焊接內部。

4.3 焊縫坡口的形式

為了增大焊接強度，充分將裂紋熔合，需增大焊縫金屬填充量，在延裂紋走向開垂直于軸端面的坡口，坡口深度接近裂紋深度，焊縫的坡口形式見圖3。

圖3 焊縫坡口形式

4.4 焊接方法

焊接前清理坡口，并將母材預熱到250～300℃，然后按照施焊原則逐層堆焊，每焊完一層需清理干凈藥皮和藥渣，杜絕一次焊接成，并以此法施工直至完成。焊縫要求滿焊、焊透，焊后表面磨平。

4.5 焊接變形控制

焊接過程中，由于受熱、冷、機械變形作用，在工件內部產生殘余應力，致使工件處于不平穩狀態，降低工件的尺寸穩定性和機械物理性能，使工件在服役過程中產生應力變形和失效。在施焊過程中電流大小一定調到規定值內，極距符合規范，焊速均勻，決不允許一次焊接成行，焊后將工件時效處理，以消除熱應力。

5 結束語

該工程中由于采用了特殊焊劑和先中間后兩邊的焊接方法，并采用了有效的防變形措施，嚴格執行焊接工藝規范，嚴格控制焊接順序，經焊后實測，完全滿足了技術要求，達到了預期的效果，節省了大量的外匯。

[1] 陳榕林. 新編機械工程師手冊. 北京: 中國輕工業出版社, 1994.

[2] 季偉瀚. 全自動鋼軌窄間隙電弧焊接機[J]. 金屬加工(熱加工). 2011, (14).

[3] 郝瑞鵬. 淺議軌道工程無縫線路施工技術[J]. 價值工程, 2011, (19).

[4] 王子儒. 移動式鋼軌氣壓焊接頭缺陷分析與應對措施[J]. 中國鐵路, 2011, (05).

[5] 席悅. 手工電弧焊常見的焊接缺陷成因及預防[J]. 職業, 2011, (12).

Practice of Using Welding Technology to Repair the Main Shaft of Kneading Machine

GAO Yi*

(Yellow River Xin Industry Co., Ltd. Qinghai Langzhong, 811600, China)

In this paper, the main shaft cracking of kneading machine is introduced. Through the analysis of the technical performance of the material and the welding performance of the steel, the scheme of using manual welding, the welding material and the welding construction process are confirmed, and the practice is proved that the technology Feasibility. Due to the special flux and the welding method on both sides of the middle of the project, effective anti-deformation measures are adopted, the welding procedure specifications are strictly enforced, the welding sequence is strictly controlled, and the measured results after welding completely meet the technical requirements Expected results, saving a lot of foreign exchange.

Shaft; Welding; Repair

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.036

TP421

A

1672-9129(2018)01-0093-02

高毅. 運用焊接技術修復大型混捏機主軸工藝的實踐[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 93-94.

GAO Yi. Practice of Using Welding Technology to Repair the Main Shaft of Kneading Machine[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 93-94.

2017-10-10；

2017-12-05。

高毅（1982-），男，陜西咸陽人，大學學歷，助理工程師，工作于黃河鑫業有限公司，從事設備管理工作。E-mail:1076627149@qq.com