磨煤機高速軸的堆焊修復

摘 要：本文通過對磨煤機減速箱高速軸損害情況和材料焊接特性的分析，確定了高速軸堆焊及堆焊修復后通過機加工消除了彎曲變形的方案和措施，安裝使用后，設備運轉正常。

關鍵詞：高速軸 45CrNiMoVA鋼 堆焊 修復

中圖分類號：TH132文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0115-02

磨煤機是火力發(fā)電廠的鍋爐系統(tǒng)的重要輔機設備之一，2010年12月，京能熱電石熱電廠1臺制粉系統(tǒng)在正常運行中磨煤機減速箱高速軸軸承損壞，使得軸承、軸套與高速軸抱死，在使用火焰切割方法取下軸套和軸承，檢查發(fā)現(xiàn)高速軸表面有局部的溝槽，對高速軸彎曲測量發(fā)現(xiàn)彎曲最大值在長軸套位置，最大彎曲量86絲。由于磨煤機減速箱高速軸無事故備件，且加工新軸或購買新軸需要很長的周期，為盡快使設備恢復運行，我們采取對舊軸堆焊修復、機加工消除彎曲變形的方法進行處理，并安裝使用，運行至今狀況良好。

1 問題描述

高速軸軸承損壞，使得軸承的內(nèi)套與高速軸抱死，只能使用火焰切割方法取下軸套和軸承，切割完成后檢查發(fā)現(xiàn)高速軸在軸承位置表面有局部的大的溝槽二處，一處50mm×80mm×25mm，一處為30mm×40mm×30mm，對高速軸彎曲測量發(fā)現(xiàn)彎曲最大值在中間長軸套位置，最大彎曲量86絲；高速軸傘形齒沒有問題。

減速箱高速軸通過聯(lián)軸器與電機相連接，電機功率為1540kW，轉速993r/min。磨煤機減速箱高速軸直徑：支撐軸承位置∮150mm，軸套位置∮135mm，推力軸承位置∮130mm；長度：960mm，材質(zhì)：45CrNiMoVA。

2 高速軸材料特性及焊接性分析

45CrNiMoVA為低合金超高強度鋼，在淬火、低溫（或中溫）回火后使用，主要用作飛機發(fā)動曲軸，大梁，起落架，壓力容器和中、小型火箭殼體等高強度結構零部件，在重型機械中用作重負荷的扭力軸、減速箱軸、磨擦離合器軸等。

通過分析可以看出45CrNiMoVA鋼可焊性較差，焊接過程中容易產(chǎn)生冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋等缺陷。常規(guī)焊接時要求進行焊前預熱和焊后熱處理消除應力。45CrNiMoVA鋼再熱裂紋敏感性較大，對于彎曲變形不宜采用加熱加壓法進行調(diào)直處理。

3 處理方案

高速軸修復使用焊接修復，焊接使用氬弧焊接，焊接前低溫預熱，焊后進行保溫緩冷處理。焊后不進行熱處理。修復后測量彎曲，以斜錐齒圓面和內(nèi)端面為基準找正進行機加工消除彎曲變形。

4 焊接方法及焊接材料選擇

4.1 焊接方法選擇

減速箱高速軸焊接修復的關鍵是焊接應力和焊接變形和熱處理后的變形小，同時保證焊縫的內(nèi)在質(zhì)量。

因為45CrNiMoVA鋼可焊性較差，使用普通的電焊條電弧焊接方法，焊接裂紋傾向嚴重，需要進行高溫預熱和焊后熱處理降低焊接應力。

氬弧焊接相比電焊條手工電弧焊，熱量輸入低，焊接熱量集中，焊接應力小；相比二氧化碳氣保焊的焊縫金屬綜合機械性能好。

因此，減速箱高速軸焊接使用氬弧焊接，焊接前低溫預熱，焊后進行保溫緩冷處理。焊后不進行熱處理。

4.2 焊接材料選擇

采用鎳基焊絲，其焊縫為奧氏體組織，它在焊接的熱循環(huán)過程中不發(fā)生相變，因此從理論上講奧氏體焊縫不要求預熱和焊后熱處理，這樣可以簡化工藝，減小熱作用范圍，減少工件的變形量和殘余應力，工件不會產(chǎn)生大的變形。同時奧氏體組織塑性高，從而有很好的抗裂性能。

5 修復工藝及措施要點

（1）焊接方法使用手工氬弧焊接，焊絲選用∮2.5mm的鎳基氬弧焊絲，焊接電源使用直流電焊機，正接法。

（2）堆焊前要對堆焊面進行清理油污和除銹。用角向磨光機清理溝槽內(nèi)氧化物露出金屬光澤，用鋼絲刷或用角向磨光機清理表面的銹蝕層，露出金屬光澤。清理時作好安全措施和防護，防止打磨的飛濺物傷人。

（3）堆焊的焊接參數(shù)為焊接電流為為90～110A，氬氣流量為8～10L/min。

（4）焊前采用低溫預熱，焊接部位局部用烤槍預熱溫度80～100℃

（5）焊接先補焊溝槽，將凹處基本補平；對高速軸的整體焊接采用轉動軸分圈、分道焊接完成，表面補焊厚度要求不低于3mm，

（6）道間溫度控制不超過200°；焊后進行保溫緩冷。

（7）焊接修復后進行表面宏觀檢查，確認無缺陷后由修配進行機加工。

（8）以斜錐齒圓面和內(nèi)端面為基準找正，機加工先進行粗加工，然后進行表面探傷，無缺陷后進行最后的精加工。

6 修復的檢驗、加工及使用情況

（1）焊接修復后進行表面宏觀檢查，表面成型良好，無裂紋和氣孔等表露缺陷。

（2）初加工后進行表面滲透檢驗和超聲波檢驗，沒有發(fā)現(xiàn)表面缺陷和內(nèi)部裂紋等缺陷。

（3）精加工后，2處軸承位置彎曲值分別為1絲和2絲，最大處3絲。符合標準。

（4）減速箱高速軸安裝后，至今運行良好。

7 結語

（1）45CrNiMoVA鋼可焊性較差，可以采用鎳基焊絲冷焊法堆焊修復。

（2）對于彎曲變形的軸類部件，不宜采用加熱調(diào)直的可以采用冷焊對其焊接修復，然后用機加工消除彎曲變形。

（3）制定的減速箱高速軸堆焊修復、加工的工藝和措施是合理的，此方法對于同類軸類零件問題的處理具有參考價值。

參考文獻

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