齒輪類傳動零件如齒輪、鏈輪、齒圈、齒條等是各類設(shè)備中常用的零件，其損壞的主要形式是齒面磨損和斷齒。磨損或斷齒后可用手工電弧堆焊的方法進(jìn)行修復(fù)，這不僅能及時(shí)地保證設(shè)備正常運(yùn)行，而且可節(jié)約大量備件費(fèi)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹部分齒輪類傳動零件堆焊修復(fù)成功的實(shí)例，供同行參考。
一、齒輪軸斷齒的堆焊修復(fù)
中板軋機(jī)減速機(jī)的重型人字齒輪軸材料為50SiMnMoB鋼，模數(shù)m=30mm，齒數(shù)z=24，齒寬b＝300mm，外圓最大直徑為φ914mm，總長為2.75m，單重7.722t。該齒輪軸的平均使用壽命為1～1.5年，其損壞形式是磨損、剝傷、斷齒等。當(dāng)前國內(nèi)只有少數(shù)廠家能生產(chǎn)制造。該廠曾采用堆焊方法修復(fù)了一個(gè)斷齒多處，最大折斷尺寸為200mm×40mm×45mm的報(bào)廢齒輪軸，具體的修復(fù)過程如下：
(1) 用手持砂輪將斷齒處底面修磨好，不允許有任何裂紋存在。焊前加熱工件，用遠(yuǎn)紅外線輻射電熱器24片均勻裝于所有齒頂面上，并用石棉布包裹好。加熱約6h，工件溫度控制在300℃左右。
(2) 選用φ4mm的E308-16(A102)焊條和φ4mm的E8515-G(J857)焊條交替堆焊，焊前焊條應(yīng)仔細(xì)烘干。
(3) 先用E308-16焊條打底焊，厚約4mm，再用E8515-G焊條堆焊16～20mm厚，接著用E308-16焊條堆焊厚約3mm的緩沖層，最后用E8515-G焊條將齒部堆焊完。堆焊過程中要使工件始終處于加熱狀態(tài)，并放于避風(fēng)處，層間溫度保持在300℃左右，每焊一層，要(趁熱)用手錘用力擊打各堆焊處30余次。整個(gè)堆焊過程要連續(xù)進(jìn)行，一次完成。 (4) 堆焊后要保溫4h，再緩冷。
(5) 為了得到較好的齒形精度，應(yīng)利用砂輪仔細(xì)進(jìn)行人工打磨。
對堆焊修復(fù)的齒輪軸進(jìn)行了超聲波探傷和硬度檢驗(yàn)，均符合質(zhì)量要求。
二、內(nèi)齒圈的堆焊修復(fù)
50t履帶吊車的行走部分與上部平臺的連接采用回轉(zhuǎn)支承，其內(nèi)齒圈外徑φ1400mm，厚135mm。在制齒時(shí)，由于機(jī)床的誤動作，將其中一個(gè)齒的齒厚銑去了一半，需要進(jìn)行堆焊修復(fù)。內(nèi)齒圈的材料為5CrMnMo鋼，焊接性較差。內(nèi)齒圈是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的，而缺陷齒堆焊后不允許再進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，因此需要選擇硬度與其相當(dāng)?shù)暮笚l和采用使熱影響區(qū)不出現(xiàn)裂紋的堆焊工藝。具體堆焊過程如下：
(1) 仔細(xì)清除工件上的油漬、污物等。用氧乙炔焰將待堆焊齒及其周圍預(yù)熱到300℃左右。堆焊應(yīng)在車間內(nèi)進(jìn)行，且四周要安置擋風(fēng)板。
(2) 選用φ3.2mm的E8015-G(J807)焊條堆焊，焊條經(jīng)400℃、1h的烘焙。施焊時(shí)直流反接。
(3) 將齒圈立放在支架上，使待堆焊齒面處在立焊位置。由齒根部開始，采用多道多層向上堆焊，每道焊縫的焊接方向相反。待堆焊至要求厚度后，轉(zhuǎn)動齒圈，使齒的端面處于立焊位置，堆焊齒的端面和兩側(cè)面，直至全部焊完。每焊一道焊縫后，應(yīng)仔細(xì)清理熔渣。堆焊過程中，層間溫度保持在180～220℃。
(4) 堆焊后立即用氧乙炔焰將堆焊處加熱至300℃左右，然后用石棉布蓋嚴(yán)，緩冷至室溫。
(5) 用手持砂輪磨平堆焊齒的兩側(cè)面，再在插床上加工出齒形。
對加工后的堆焊部位進(jìn)行磁力探傷和硬度檢驗(yàn)，均符合齒圈的質(zhì)量要求。
三、鏈輪斷齒的堆焊修復(fù)
在一臺起重機(jī)進(jìn)行大修時(shí)，發(fā)現(xiàn)其行走傳動機(jī)構(gòu)中的鏈輪有兩個(gè)齒從根部斷掉。由于沒有銑齒刀具無法重新制造，決定用堆焊方法修復(fù)。
鏈輪材料的化學(xué)成分為0.35%C、1.12%Mn、0.51%Si、0.32%Cr、0.17%Cu。齒面硬度大于50HRC。堆焊時(shí)先用普通低合金鋼焊條堆成齒形，再用耐磨堆焊焊條進(jìn)行齒形表面的堆焊。堆焊工藝如下：
(1) 焊前按齒形做一個(gè)能測量兩個(gè)齒的樣板，便于經(jīng)常檢查齒形。將鏈輪的斷齒部分朝上平放，用鋼絲刷刷凈待焊表面和附近的鐵銹，并將油污清理干凈。用氧乙炔焰緩慢加熱堆焊部位，預(yù)熱溫度約200℃，以防止堆焊時(shí)產(chǎn)生裂紋。堆焊應(yīng)在室內(nèi)無風(fēng)處進(jìn)行。
（2）選用φ4mm的E6016-D1(J606)焊條堆焊齒部，焊前焊條在400℃烘干2h；選用φ5mm的EDPCrMo-A4-03(D212)焊條堆焊表面層，施焊前焊條在150℃烘干1h。堆焊使用交流電焊機(jī)。
�。�3）首先用E6016-D1焊條在斷齒面上堆焊。先焊中間，再焊四周，這樣中間的焊接熱量對原齒的表面淬火層起到一個(gè)退火作用，從而減小產(chǎn)生裂紋的傾向。采用短弧焊，焊完一層后清渣，并控制層間溫度在150～200℃之間。堆焊層表面應(yīng)盡量平滑， 弧坑要填滿，以防止產(chǎn)生弧坑微裂紋。齒部堆高時(shí)，應(yīng)按齒形預(yù)留2～3mm厚的堆焊量，以便堆焊耐磨層。
�。�4）接著用EDPCrMo-A4-03焊條堆焊齒形表面，連續(xù)堆焊完成。焊后的齒表面要防止凹凸不平，以減少修磨齒形的工作量。
�。�5）焊后立即用石棉布蓋住堆焊部位，使其緩慢冷卻。
�。�6）用手持砂輪對堆焊的齒部仔細(xì)進(jìn)行磨削修整，用樣板檢查合格后，鏈輪即可使用。
堆焊修復(fù)的鏈輪，經(jīng)裝機(jī)試用證明使用效果良好，使用中堆焊處未出現(xiàn)斷裂、裂紋等缺陷，已正常使用了兩年多。
四、大型鑄鐵齒輪斷齒的堆焊修復(fù)
大型鑄鐵齒輪輪齒根部斷裂，齒輪材料為HT200。采用開槽堆齒法修復(fù)斷齒，獲得成功。這種方法勿需拆裝齒輪，具有工藝簡單、操作方便、焊縫質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。具體做法是：
�。�1）斷齒表面用汽油清洗，并用鋼絲刷刷干凈。開U型槽，槽深8～15mm，寬 5～10mm。開槽數(shù)根據(jù)齒根厚度而定。用氧乙炔焰預(yù)熱斷齒面，當(dāng)槽邊角出現(xiàn)暗紅色時(shí)即停止加熱，進(jìn)行堆焊。
�。�2）預(yù)熱后先用EZNiFe-1焊條將槽填滿，再在整個(gè)斷齒面上堆焊一層過渡層，最后用E4303（J422）焊條按齒形進(jìn)行堆焊。采用交流、直流電焊機(jī)均可。必要時(shí)焊條按規(guī)定烘干。
（3）堆焊成形的輪齒，用銼刀打磨出齒形后，即可投入運(yùn)行。
用開槽堆齒法修復(fù)的齒輪，使用1年多仍然完好，未出現(xiàn)輪齒變形和裂紋，并且堆焊的耐磨性比原齒好。
五、龍門刨床工作臺齒條的焊補(bǔ)
B2152型龍門刨床工作臺齒條中部打壞8個(gè)齒，齒條材料為Ht200。為保證齒條公差要求和焊后變形小，采用冷焊法焊補(bǔ)。
�。�1）焊前用汽油和砂布將齒條上的油污擦凈。用扁鏟修整損壞的齒，使堆焊處呈圓滑過渡。
�。�2）選用φ3.2mm的EZNiFe-1(Z408)焊條進(jìn)行焊補(bǔ)，焊條在使用前200℃、2h, 的烘干處 理。
（3）堆焊時(shí)直流反接。工件不預(yù)熱。采用直線運(yùn)條法，每焊一道要進(jìn)行清渣和錘擊，層間溫度必須保持在100℃以下。焊齒要留出加工余量。
�。�4）焊后檢查，齒條基本未變形，仍在原齒條公差范圍內(nèi)。加工后未發(fā)現(xiàn)夾渣、氣孔、裂紋等缺陷，經(jīng)使用證明效果很好，完全達(dá)到了設(shè)備技術(shù)要求。
