我公司TLPC 20. 22A單段錘式破碎機主軸采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造、正方形橫斷面，以適應破碎大塊礦石和傳遞大扭矩的需要。經(jīng)過多年的使用后，軸表面磨損嚴重，形位和尺寸公差己嚴重超標，經(jīng)超聲波探傷檢查，未發(fā)現(xiàn)有影響強度的缺陷存在，如報廢會造成較大浪費。為節(jié)約成本，我們決定采用堆焊修復的方法，恢復其原有尺寸精度，繼續(xù)使用該軸。
1、主要技術(shù)參數(shù)
主軸外形尺寸見圖2，材質(zhì)37SiMn2MoVA，硬度HB228～269，質(zhì)量4600kg。主要化學成分見表1，主要力學性能見表2。
2、工藝要點
1)由于工件厚度大，焊接過程中會產(chǎn)生較大的溫度應力和組織應力，如果修復工藝不當，則會出現(xiàn)裂紋、變形和較大的內(nèi)應力，因而修復過程中應力的消除應得到足夠的重視。
2)主軸的外形尺寸較大，因此堆焊修復量較大．如果采用手工焊，勢必增加堆焊時間和焊工的勞動強度．焊接工藝的質(zhì)量也較難保證。如采用C02氣體保護焊和自動埋弧焊，雖然可以減輕勞動強度和縮短工藝操作時間，但方軸部分如何實現(xiàn)既能連續(xù)焊接、成行美觀、結(jié)合良好，又能保證對稱焊接，是修復工藝成功的關(guān)鍵。
3)該材料的焊接碳當量較高，焊接性能差，如何在焊接工藝中，改善母材的焊接性，是修復工藝的另一個關(guān)鍵。這主要從兩方面入手，一是如何改善母材的焊接性，二是選擇最佳焊材，從而改善母材和焊材的可焊性。
4)焊材的選擇以母材和焊材的適用性和焊后機件的機械性能為核心，還要考慮到焊接方法和工裝的制作。
3、修復工藝和堆焊工藝
3.1修復工藝
1)測量和計算主軸的各項技術(shù)參數(shù)，并填入相應的表格．供備用。
2)超聲波探傷。采用CTS - 33型超聲波探傷儀，具體技術(shù)參數(shù)見表3。
3)堆焊工藝制定。由焊接材料和母材的可焊性確定焊接材料，這主要根據(jù)母材的金相組織、理論計算和2種材料的可焊性決定。由材料的焊接特點和焊材的種類確定焊接方法。
4)疲勞層去除。采取機加工的方法，徹底清除疲勞層。
5)工裝的設計制作應能滿足工藝的要求，具體由材料的焊接工藝來設計制作工裝。
6)焊前預熱。采取合理的預熱方法，確保達到焊接條件的要求。
7)堆焊溫度、層間溫度控制。在施工過程中，嚴格控制溫度，確保焊接質(zhì)量。
8)焊后熱處理。嚴格控制溫度曲線變化，既能徹底去除應力，又能保證焊層的材質(zhì)。
9)機加工。合理使用加工設備，確保形位和尺寸公差達到圖紙要求。同時進行合理的調(diào)質(zhì)處理。
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適應物料：≤300Mpa物料
設備類型：礦山機械
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適應物料：強度300Mpa以下礦石
設備類型：礦山機械
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適應物料：≤300Mpa物料
設備類型：礦山機械
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適應物料：≤160Mpa物料
設備類型：礦山機械
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適應物料：≤300Mpa物料
設備類型：礦山機械
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適應物料：硬度300Mpa以下物料
設備類型：礦山機械
10)硬度檢查、超聲波探傷。
3.2堆焊實施
1)采用JMZ -1 - 1000型直流埋弧焊機進行埋弧自動堆焊，該機的焊接小車經(jīng)過自己改裝，可在X-Y兩個自由度上運動。焊接時小車沿軸母線方向運動，而送絲機構(gòu)可以和小車成900運動，形成在一個平面焊接時的連續(xù)焊接。
2)焊接材料為30CrMnSi，焊劑為431。
3)焊接工藝參數(shù)：焊接速度300mm/min，焊接電流300A，焊接電壓30V。
4)溫度：預熱溫度≥250℃，層向溫度≥250℃，熱處理溫度400~ 500℃。
5)加熱方式：采用煤氣加熱，在保溫箱內(nèi)置加熱噴嘴預熱。其中去應力采用緩慢加熱，層向加熱時應根據(jù)堆焊情況及時調(diào)整。
6)焊接次序：焊接采取對稱焊接，焊完一個平面的幾道焊道，馬上反轉(zhuǎn)堆焊相對稱平面的對稱焊道。要求連續(xù)翻轉(zhuǎn)、對稱平焊。
7)錘擊：施焊過程中，在應力集中部位錘擊消除應力，其它位置均勻消除。
8)工裝：工裝是一個可以把工件安裝上，能夠翻轉(zhuǎn)的滾輪架。滾輪架外部設有保溫箱，但滾輪不在保溫箱內(nèi)，滾輪架和一套無級變速的傳動裝置相連，受直流調(diào)速電動機操縱。
9)焊接效果：按規(guī)定的堆焊工藝施工，堆焊過程中未出現(xiàn)焊接缺陷，焊后也未出現(xiàn)任何缺陷。
焊接裝置結(jié)構(gòu)見圖2。
修復后的方軸，經(jīng)機加工達到原圖紙尺寸，超聲波探傷后未發(fā)現(xiàn)任何新增缺陷，2002年8月投入運行后，運轉(zhuǎn)正常，機械性能良好。
4、結(jié)論
此方軸修復，較圓軸修復有其特殊性。除了要注意材質(zhì)的可焊性，軸的力學性能，金相組織的變化，應力分布的變化外，對工裝的設計制作提出了更高的要求。總之，科學的工裝夾具，準確的對稱平動焊接，焊接過程中層向溫度的保持，焊劑的回收和加入，恰到好處的做好錘擊等等，都是堆焊成功的必備條件。
