重型軋輥磨床37SiM n2M oV合金鋼傳動(dòng)軸的修復(fù)工藝研究

何俊麗 李清華 于洪喜 陳立新 田 雨

（首鋼遷鋼公司，河北 遷安 064404）

1 概述

重型軋輥磨床是對(duì)熱連軋機(jī)組軋輥進(jìn)行磨削、精度校正的設(shè)備，是生產(chǎn)線正常運(yùn)行的重要保障。我現(xiàn)場(chǎng)采用的MK84160匯峰磨床主要用來磨削精軋支撐輥，其頭架皮帶傳動(dòng)軸因設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致在使用過程中軸向竄動(dòng)，使得傳動(dòng)軸端磨損，因此停機(jī)進(jìn)行了更換。更換后的新軸使用一段時(shí)間后，因加工質(zhì)量問題意外斷裂，磨床頭架已經(jīng)無法正常啟動(dòng)，嚴(yán)重影響軋線的正常生產(chǎn)，必須對(duì)舊軸進(jìn)行修復(fù)。

2 磨床頭架結(jié)構(gòu)分析

頭架采用三級(jí)三角皮帶傳動(dòng)來保證傳動(dòng)的平穩(wěn)和精度，交流主軸電機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)皮帶1運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過一級(jí)傳動(dòng)軸帶動(dòng)皮帶2運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶2與皮帶3通過二級(jí)傳動(dòng)軸傳遞力矩，從而最終帶動(dòng)頭架撥盤正向和反向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)各級(jí)傳動(dòng)軸的潤滑系統(tǒng)選用進(jìn)口油脂泵，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)自動(dòng)定時(shí)給油和手動(dòng)給油。

需修復(fù)件為二級(jí)傳動(dòng)軸，因傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，運(yùn)行中存在軸向竄動(dòng)。當(dāng)軸徑磨損變小后，傳動(dòng)軸與皮帶輪之間間歇增大，兩端壓蓋拉力不足，造成嚴(yán)重的偏擺現(xiàn)象。

3 修復(fù)工藝的選擇

經(jīng)測(cè)量該軸軸徑磨損深度1mm，磨損長度265mm。刷鍍、堆焊和鑲套是修復(fù)磨損件常用的有效方法，在選擇修復(fù)工藝時(shí)，首先對(duì)幾種方法進(jìn)行比較，對(duì)比見表1。

表1 磨損件修復(fù)常用方法比較

經(jīng)對(duì)比分析，起初考慮用內(nèi)部鑲套的方法，這樣即使日后軸徑磨損量增大，只需要更換不同厚度的套筒即可恢復(fù)，但目前軸徑磨損深度1mm，套筒需要加工精度高，不易完成，且鑲套傳動(dòng)扭力太小不適合現(xiàn)場(chǎng)要求。經(jīng)多方探討，決定對(duì)該軸進(jìn)行堆焊修復(fù)，在竄動(dòng)軸端頭堆焊一層耐磨材料，形成復(fù)合材料的堆焊件，獲得了良好使用性能，可大幅提高運(yùn)行效率，延長服役時(shí)間。

表2 37SiMn2M oV化學(xué)成分及力學(xué)性能

4 堆焊工藝的選擇制定

4.1 焊接性分析

傳動(dòng)軸的材質(zhì)為37SiMn2MoV 合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制作大截面承受重載荷的重要零件。化學(xué)成分及主要力學(xué)性能如表2。

由于其碳及合金元素含量均較低，因此焊接性總體較好。但該材料抗拉強(qiáng)度大于800MPa，沖擊韌性為4kg·m/ cm2，是一種強(qiáng)度高，韌性低，焊后極易淬火的鋼種。按公式計(jì)算碳當(dāng)量為0.84，當(dāng)冷卻速度大于87℃/min時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致50%以上的組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕嗟鸟R氏體淬硬組織。焊接過程中如果工藝不當(dāng)，會(huì)造成焊接區(qū)脆化或產(chǎn)生裂紋。

4.2 焊接方法的選擇

4.2.1 焊前的準(zhǔn)備

1 為防止焊接過程中產(chǎn)生缺陷，焊前應(yīng)先將端頭表面粘著的油、水、銹等雜質(zhì)去掉，用砂紙打磨清理干凈。

2 42GrMu焊絲烘干溫度350℃~400℃，保溫2小時(shí)，放入保溫爐內(nèi)隨用隨取。

3 預(yù)熱溫度

通過對(duì)37SIMnZMoV焊接性分析，為防止堆焊層和焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，減小工件的變形，需在焊前對(duì)工件預(yù)熱。工件的預(yù)熱溫度與堆焊材料碳當(dāng)量關(guān)系如表3。37SiMn2MoV碳當(dāng)量為0.84，可知焊前預(yù)熱溫度須在 300℃以上，我們采用預(yù)熱溫度400℃，充分滿足堆焊溫度要求。

4.2.2 焊接實(shí)施過程

采用熱源集中的焊接方法，用富氬氣體保護(hù)焊對(duì)轉(zhuǎn)軸端頭在轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行360°轉(zhuǎn)圈堆焊，焊接電流控制在 150~ 180A。堆焊結(jié)束后轉(zhuǎn)軸直徑應(yīng)保持在?175mm ~?182mm間，焊道表面保持平整、致密，不允許溝槽。

表3 工件的預(yù)熱溫度與堆焊材料碳當(dāng)量

4.2.3 焊后保溫緩冷

焊后保溫緩冷有利于焊接接頭中氫的擴(kuò)散逸出和淬硬組織的改善，可有效控制裂紋產(chǎn)生。焊接后將傳動(dòng)軸重新放回至加熱爐內(nèi)，與加熱爐共同降至常溫。待常溫取出進(jìn)行機(jī)加工，修復(fù)軸徑及鍵槽，并經(jīng)外觀檢驗(yàn)無裂紋。

5 結(jié)論

傳動(dòng)軸修復(fù)完成檢查正常后，即組織進(jìn)行回裝，磨床設(shè)備快速恢復(fù)投入使用，有效的減少了停機(jī)時(shí)間。

通過本次修復(fù)過程，總結(jié)如下:

（1）選擇正確的修復(fù)方法。選擇修復(fù)方法時(shí)首先要考慮工件的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)受力、加工工藝、生產(chǎn)節(jié)奏運(yùn)行的停機(jī)時(shí)限等要求；本次通過對(duì)刷鍍、堆焊和鑲套幾種方法的比較，得出堆焊方法更適合現(xiàn)場(chǎng)條件。

（2）選定合適的堆焊工藝。焊接前要掌握所要堆焊件的材料性能，針對(duì)其特性選擇合適的工藝。此次修復(fù)件材質(zhì)為37SiMn2MoV，其焊接性好，焊后極易淬火的特性，決定了選擇工藝時(shí)要注意預(yù)熱和緩冷。

[1]張文鋮.焊接冶金學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2]王寬福.壓力容器焊接結(jié)構(gòu)工程分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998.