數控機床斷裂齒輪輪齒的焊接修復技術的應用

王國強

摘要：數控機床齒輪發生斷裂的情況在行業內屬于較為普遍現象，為了降低企業運行成本，通常在發生數控機床齒輪斷裂時，使用焊接技術進行修復。焊接技術主要是經過高壓、加熱等方法使兩者間進行融合，該技術通常應用于金屬之間或者金屬與非金屬兩者間的連接。因此，加強數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復技術相關影響因素、工藝特點等方面的分析與研究有著十分重要的現實意義。

關鍵詞：數控機床齒輪;焊接修復;技術應用;工藝檢驗

1 數控機床齒輪輪齒材料特征分析

數控機床齒輪輪齒結構材料通常為合金材質，包含多種化學物質成分，齒輪輪齒表面硬度是58RC。將國際焊接協會公布的檢驗標準作為依據，并碳當量公式進行齒輪輪齒焊接特性方面的計算，可以得知在數控機床齒輪輪齒結構材質中的碳當量約為1.673。這一數值說明齒輪輪齒自身材質具有嚴重的淬硬特征，材料的焊接特性不高，不利于焊接修復技術的應用。采用焊接修復技術過程中極易發生冷裂紋.淬硬組織等現象。由于焊接材料中所含的碳以及金屬元素含量較多，因此，該材質通常會在不高于500攝氏度的溫度區域內有較為穩定的特性。

2 數控機床齒輪輪齒的焊接修復技術應用策略探析

2.1 采取焊接修復技術前需要采取嚴格的預熱措施

在進行數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復之前需要提前對齒輪輪齒進行預熱，并且需要將預熱溫度調至200攝氏度至250攝氏度范圍內，以確保可以實現最大程度的延緩冷卻速度，減少冷裂紋現象的發生機率。急劇的溫度降低會對齒輪輪齒晶體結構產生極大影響，導致裂紋現象的發生。在實施焊接技術之前開展預熱工作可以降低溫度發生急劇變化情況，進而降低對齒輪輪齒材料的傷害，減少裂紋發生機率，提高焊接修復技術應用效率，使修復后的數控機床齒輪輪齒滿足使用技術標準。

2.2 加強對于齒輪輪齒表面污漬的清潔與處理

數據機床齒輪輪齒發生斷裂后，其斷裂部位受到日常運行環境的影響，會存在著大量污垢，齒輪輪齒表面所附著的大量鐵銹或者油污等會對焊接技術的應用造成極大負面影響。因此，在進行焊接工作前，需要對齒輪輪齒進行清潔工作，處理掉表面附著物，使其達到潔凈光亮的效果，減少其他物質對于焊接工作造成的負面影響。焊接技術的應用，是利用兩種物件之間原子的結合來實現的，由此也可以得知確保數控機床斷裂出齒輪輪齒表面清潔度，對于焊接效果的保障所具有的重要作用。特別是焊接接觸部位的污垢會嚴重影響焊接面的結合效果。當在焊接過程中，如果焊接部位混人了其他材質的物體后還會影響焊接部件的牢固性，降低數控機床齒輪輪齒的修后使用性能。

2.3 對焊接材料采取烘干處理確保焊接效果

在進行數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復過程中，會使用焊條進行電弧焊以及直流反接焊接工藝，通常選用的是227型號的焊條。并且在進行焊接之前需要對焊條采取非常嚴格的提前烘干措施，以確保焊條表面沒有水分存在，為焊接修復技術應用效果奠定基礎，防止焊條本身存在的水分影響焊接牢固性以及焊接工藝。

2.4 加強焊條規格方面的選擇與控制

在實施焊接修復技術過程中，焊條對于焊接點精準性的控制起到了至關重要的作用。當前焊接技術應用過程中需要使用直徑在2毫米左右的焊條，可以實現更為精準性要求目標，并且在焊接時所使用的電流要盡量小一些，以120安至150安范圍內的電流較為合適，滿足這兩方面的條件會使焊接工藝更為精密化。數控機床齒輪輪齒自身的結構設計具有十分明顯的精密性特點，其發生斷裂后，需要經過焊接修復后使其形狀達到和之前的狀態高度一致，才可更好地滿足數控機床正常運轉時可以和其他齒輪之間實現緊密結合，由此可見，對于焊條直徑.尺寸等方面的技術要求極高。如果所選擇的焊接過于粗大，則在焊接過程中會無法實現對焊接點的精準定位以及精密化焊接，使得修復后的齒輪形態發生偏移，無法滿足數控機床正常運轉需求。如果焊條選擇過細，則又會容易發生斷裂現象，進而影響焊接技術的工作效率，同時存在影響焊接效果的可能性。

2.5 注重焊接修復技術實施后冷卻環節的處理

數控機床齒輪輪齒實施焊接修復之后需要進人冷卻環節，需要采取相應措施降低冷卻速度以避免發生裂紋現象，比如緩慢冷卻.后加熱等處理措施，可以有效降低數控機床斷裂齒輪輪齒在進行焊接修復之后發生不良影響的機率。在焊接完畢之后對焊接物體進行一定溫度形式的加熱，并采取保溫處理，從而使焊接物件不斷緩慢降溫，可以有效改善焊接部位的金屬性能，降低應力帶來的負面影響。焊接完畢之后的加熱處理措施主要包含加熱.溫度保持以及冷卻三方面環節，并需要確保各項措施的連貫性，嚴禁出現間斷現象。

3 數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復技術工藝檢驗

本文研究過程中經過相應的檢測與檢驗工作，未發現存在焊接造成的數控機床齒輪輪齒缺陷，修復后的齒輪可以實現正常運轉。具體的檢驗及檢測過程如下∶

①對焊接修復后的數控機床斷裂齒輪輪齒開展檢測過程中，使用的是DM12000M型金項顯微鏡，利用該儀器對齒輪焊接縫隙.接頭部位進行微觀組織方面的觀察，發現可以十分清晰的觀察到齒輪焊接部位微觀組織相關結構。依據觀察結果可知，焊接木材晶粒非常細小，而融合區域.過熱部位晶粒存在著較為明顯的粗大現象。融合區域，加熱溫度處于固定和液體中間范圍，進而使得數控機床齒輪輪齒自身材質物理及化學性能均十分不穩，存在較為明顯的不均勻特點，進而影響齒輪輪齒焊接部位物理強度以及韌性。進而使得融合區域成為了焊接缺陷較為容易發生的關鍵性位置。在進行數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復時，其溫度范圍為固相線溫度之下，1100攝氏度以上，在此溫度區域中，金屬物體存在過熱現象，受到熱脹冷縮現象的影響，使得金屬物體的晶粒不斷膨脹，冷卻后就變成了粗大的組織。該類型組織使得金屬物體強度下降，也就造成了融合區域和過熱部位變成了焊接接頭位置最為脆弱環節。以微觀結構角度分析數控機床斷裂齒輪輪齒焊接部位組織特點，可以看到焊接縫隙部位的機構組織屬于下貝氏組織結構特點，在強度.塑性.硬度.韌性等方面均有較強特性，受到力學特性的影響，使得斷裂齒輪輪齒性能較好，進而可以保障數控機床實現正常工作。

②數控機床斷裂齒輪輪齒焊接修復部位硬度檢測利用THsV-800型號適應度量計，開展數控機床斷裂齒輪輪齒實施焊接修復后焊縫部位的硬度測試，其結果顯示687HV，這一結果數值和59HRC具有等同效率特點。同時從數值方面分析可以知道修復后的數控機床齒輪輪齒自身硬度相比于斷裂之前的硬度有略微升高，進而充分表明焊接技術的應用，可以使數控機床齒輪輪齒表面硬度符合正常運行需求，進而使修復后的數控機床投人到正常工作中去。

由上述兩方面檢測結果的分析可以看到，通過采取本文提出的，在焊接修復技術前采取嚴格的預熱措施.加強對齒輪輪齒表面污漬的清潔與處理.對焊接材料采取烘干處理確保焊接效果.加強焊條規格方面的選擇與控制.注重焊接修復技術實施后冷卻環節的處理等應用策略的實施，可以有效防止和降低裂紋.偏移.薄弱部位的現象發生。

結束語

數控機床在運行過程中發生齒輪輪齒斷裂情況極為常見，焊接修復技術的應用，可以在很大程度上降低企業設備維護成本。

參考文獻：

[1] 連明洋.齒輪用40CrNiMo調質鋼CMT堆焊HAZ組織和性能研究[D].鄭州大學，2020.

[2] 路蘭蘭，蘭小青，尹小偉.減速機軸和齒輪修復技術的分析與應用[J].南方農機，2020，51（01）∶115.