Ø2,2 mx6.5 m球磨機是中小水泥廠常用磨機之一。中空軸是球磨機非常關鍵的零件，它承受磨體、研磨體和物料的運轉載荷，在交變應力作用下連續(xù)運轉，是磨機機體最薄弱的環(huán)節(jié)。中空軸結構復雜，鑄造時易產生鑄造微小缺陷，加之使用廠家在設備維修中采用不恰當?shù)姆椒ǖ雀鞣矫娴脑�因，容易造成中空軸產生裂紋，影響磨機安全運行。本文介紹某水泥廠在設備檢修中發(fā)現(xiàn)進料端中空軸存在較長的裂紋，在不拆卸中空軸情況下，采取合理的焊接工藝，嚴格細致地對裂紋進行補焊，保證了磨機安全穩(wěn)定運行。
1、中空軸情況簡介
1.1基本情況
    ∮2.2 mx6.5 m球磨機進料端中空軸尺寸∮1500mm／∮930mmx765 mm．質量為1 300 kg，材質為ZG270-500。
1.2缺陷情況
    在設備檢修中發(fā)現(xiàn)進料端中空軸出現(xiàn)一條較長的裂紋，如圖1所示。裂紋在軸面上呈不規(guī)則螺旋線狀，與軸中心線呈約450夾角，延伸范圍約900。經超聲波探傷，裂紋的展開長度約為680mm，裂紋最大深度28 mm，裂紋較淺處深約5—10mm。在裂紋區(qū)域內部有未消除的鑄造缺陷，其材料的致密性較差。
2、焊接處理
2.1焊前準備
首先將研磨體全部倒空，并在磨頭簡體處用千斤頂支撐，以盡量減小中空軸所受的載荷，其次在距裂紋兩端各約10 mm處鉆∮10mm的止裂孔，孔深超過裂紋深度5 mm，以防止裂紋繼續(xù)擴展。
富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機設備。
2.2坡口加工
    為了減少金屬的填充量，選擇較小的坡口角度，用碳弧氣刨開單面U形坡口。為防止中空軸強度嚴重削減，采取分段坡切法，先坡中間，后坡兩端。氣刨時，先在軸頸表面覆蓋石棉布以防止在氣刨和焊接過程中的飛濺物損傷軸面，然后沿裂紋走向進行氣刨。成形的坡口必須消除主裂紋及周邊全部細小的裂紋，氣刨后用鋼絲刷清理刨渣，再用4150 mm拋光機對坡口兩側內壁打磨修整，并去除滲碳層，滿足施焊條件。
2.3焊條選用
    中空軸材質為ZC270-500，屬中碳鋼，焊接性比較差，其主要原因是焊接熱影響區(qū)容易產生脆性淬硬組織。這種淬硬組織隨著鋼中碳含量的增加而增大，當焊件剛性較大，焊接材料及焊接工藝參數(shù)選擇不當時，容易產生冷裂紋。尤其是多層焊的第1層焊縫，因母材金屬熔合到焊縫中的比例較大，使焊縫金屬的碳含量及S，P雜質含量提高，更易產生裂紋。因此，過渡層選用了塑性好、抗冷裂紋能力強的A302，∮3.2mm焊條；工作面選用與母材等強度的J507，∮4.0 mm焊條。
2.4焊前預熱
    待焊接部位采用陶瓷電加熱器預熱，預熱溫度控制在180~300℃。同時A302焊條、J507焊條分別用ZYH-30紅外線烘干爐進行烘干，A302焊條烘干溫度為250℃，保溫時間2h；J507焊條烘干溫度為350℃，保溫時間2h，烘干后放入保溫筒內，以便隨用隨取。
2.5焊接實施
    按裂紋全長將裂紋大致等分為3段，先從中間段開始焊接。采用正刨逆焊，層與層之間必須搭接壓縫，每層焊接需正反向交替進行，選擇直流反極性及小焊接工藝參數(shù)。由于是多層焊接，第1層焊縫易出現(xiàn)裂紋，宜選用小電流低焊速。A302，∮3.2 mm焊條焊接電流90~125 A，J507，∮4.0 mm焊條焊接電流90～125 A。焊接過程中，每層均用小錘錘擊焊縫以消除焊件殘余應力，并用電磨機和擴大鏡，由專責人員反復檢查焊接質量，如發(fā)現(xiàn)有裂紋則按上述方法清理后重新施焊，直到無裂紋為止。
2.6焊后熱處理
    中空軸在設備運轉過程中承受交變載荷作用，因此焊后必須進行熱處理，以消除焊接殘余應力。采用陶瓷電加熱器，軸外覆蓋2層石棉被保溫，加熱區(qū)域為焊道及熱影響區(qū)。以50℃／h的速度升溫，升至550~600℃時保溫8h。冷卻速度為100℃/h，溫度降至100℃時，去除保溫材料自然空冷。
2.7焊后質量檢查
    待焊縫冷卻至室溫后，用角磨機打磨焊縫余高，把焊縫磨光后先用放大鏡檢查，再用超聲波探傷和表面著色探傷檢測，如發(fā)現(xiàn)有裂紋，用角磨機打磨，重新預熱并焊接，工藝參數(shù)同上。
2.8軸面修復
    以加工面為基準，用細砂紙、油石、白布對焊接區(qū)域進行研磨、拋光，并用圓弧板檢查，保證軸面的粗糙度和圓度滿足使用要求。
3、結論
    采用上述方法修復后，該中空軸至今已正常運轉近1年，在修復焊縫處沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，說明該補焊工藝合理，切實可行。