散貨裝船機回轉大齒圈堆焊齒形技術的應用

胡軍

摘 要：本文對連云港港口SZJ3000型散貨裝船機回轉大齒圈斷齒的修復工藝進行探討，采用在斷齒部位堆焊齒形的辦法以解決齒輪的修補問題，應用定位氬弧焊接技術，完成斷齒的修復，此技術的避免了更換大齒圈的繁重工作，取得了良好的技術經濟效益。

關鍵詞：鑲齒；焊接；定位；裝配

1 概述

連云港港口SZJ3000型散貨裝船機是煤炭裝船輸出的專業化大型港機，裝船機回轉大齒圈的作用是支撐整個設備以及通過立式行星減速機小齒輪沿大齒圈周向嚙合旋轉運動，帶動裝船機回轉機構工作。由于裝船機回轉機構的大齒圈齒輪的疲勞磨損較為嚴重，工作齒面由于長期嚙合磨損和擠壓，局部齒面受到磨損和擠壓變形嚴重，從而導致斷齒的發生。

在使用過程中大齒圈上有四只齒斷裂，詳見圖片1：

2 技術可行分析

大齒圈上有四只齒從根部斷裂，導致裝船機無法旋轉運動，由于該大齒圈規格大、制造周期長，為確保盡快縮短維修時間和降低成本，對大齒圈斷裂的四只齒部位采用鑲齒修復的工藝。該大齒圈材質為中碳合金鋼（42CrMo），工作齒面為軟齒面（制造工藝為淬火+高溫回火，硬度為HB240-280），斷裂齒修復的最大難點是斷齒部位堆焊后的強度問題，以及齒輪嚙合的剛性及扭矩作用力的問題。理論上可以對大齒圈進行堆焊作業，但必須進行焊前預熱以及焊后熱處理退火處理，控制焊接區域熱影響區以及消除焊接殘余應力。

3 鑲齒工藝的實施

3.1 準備工作

（1）清潔焊接區域的油污、斷齒裂層、疲勞層、原淬火層；

（2）對大齒圈斷裂部位四只齒根部進行打磨，要求平面度、垂直度<0.10mm；為便于畫線控制齒距尺寸；

（3）按齒輪主體的齒輪距高做出大樣板，斷齒左右的兩側各有三至四個齒。斷齒部分分布均勻確定尺寸并找線以確定螺絲孔定位，按齒形配鉆定位螺栓分別在齒輪徑向鉆定位螺栓孔M12×75深；

（4）焊接前用鐵皮做出單齒小樣板便于焊接時控制齒型；

（5）單齒小樣要給留出堆焊層尺寸≥5mm；

（6）焊接前要做好防風、防火等安全準備工作。

3.2 螺絲孔的數量尺寸分布

（1）按總體大樣板給斷齒部位確定螺絲孔中心線，必須與鄰齒平行；

（2）螺絲上端留出大約6至8mm距離，以便焊接堆焊層；

（3）螺絲孔的下端口與鄰齒在一個平面上，不能焊接；

（4）兩螺絲上下距離約牙底距離50cm為準。（螺絲的數量與后補齒的強度有關，螺柱之間的距離太大，與焊接難度有關）。

3.3 焊接

（1）螺柱定位后，焊接工件；

（2）打底層焊接材料的選用應與齒輪本體的材質相匹配；

（3）打底層焊完后應給堆焊層留出3層以上的堆焊層；

（4）焊接過程的層間溫度應不低于150攝氏度；

（5）焊接過程應用齒輪小樣板控制齒型及鄰齒的距離；

（6）堆焊層及打底層的整個焊接工藝應按焊條的工藝要求做，焊接電流不宜過大，不應出現氣孔、夾渣、裂紋等焊接缺陷；

（7）整個焊接堆焊面應控制平整，利用好小樣板，給下一道打磨工序打好基礎；

（8）焊接過程中，小齒樣板和整體大樣板要配合用好，以控制好小齒尺寸和整體尺寸的距離。

3.4 焊后處理。

（1）焊接完畢后對補好的齒加熱至150攝氏度以上。隨后用石灰覆蓋全部補齒，使焊接區域緩冷，提高焊接強度確保齒的質量。

（2）清理石灰對后補的齒按齒輪大樣板及小樣板的尺寸，進行磨削到標準齒型為準。

4 效果檢查

通過采用堆焊齒形技術成功修復了裝船機回轉大齒圈的斷齒，取得了較好地效果，經過試運行，新制的輪齒嚙合性能良好，運行平穩，較好地解決了斷齒齒形再生的問題。

參考文獻：

[1]張質文編著.起重機設計手冊[K].中國鐵道工業出版社出版.

[2]王文翰編著.焊接技術手冊[K].河南科學技術出版社出版.endprint