ZG45CrMo 大齒輪是磨機傳動裝置中的主要部件，大齒輪為"T"型結(jié)構(gòu)，齒頂圓直徑為7648mm，齒寬為610mm，重達20445kg。由于結(jié)構(gòu)尺寸大，為兩半把合結(jié)構(gòu)， 母材為ZG45CrMo， 正火態(tài)，280～320HB，模數(shù)為30。該齒輪在使用過程中由于操作失誤，造成齒面上有1 個深約55mm、寬約50mm 的溝需要修補。大齒輪修補工作難度很大，為圓滿完成修補工作，制訂了詳細的焊接修補方案，采取修補全程質(zhì)量跟蹤等措施，首例成功地修復(fù)了大齒輪，挽回了經(jīng)濟損失，為同類大齒輪的修復(fù)提供了寶貴經(jīng)驗。
1 焊接方法及材料
根據(jù)該大型齒輪的材料、結(jié)構(gòu)特點、缺陷情況及焊補的拘束度等實際狀況， 決定采用焊條電弧焊方法。選擇焊接材料時，首先考慮錳的影響，錳是重要的淬透性元素， 對焊縫金屬的韌性有很大影響。錳含量在1.5%附近時焊縫金屬有最好的韌性。鎳的作用與錳相似，較錳作用弱，與錳共存時，鎳更有利于針狀鐵素體的形成，先共析鐵素體減少，組織進一步細化，在低碳低硫含量的條件下，鎳對提高金屬韌性是有利的。錳和鎳都能提高鋼材的淬透性， 且隨著錳和鎳含量的增加，焊補金屬的強度、硬度也隨之提高，當錳含量在1.5%左右、鎳含量在1.3 左右時韌性最好。因此，焊條選用J857CrNi，直徑為4.0mm。J857CrNi 的化學(xué)成分及性能如表1 所示，大齒輪化學(xué)成分及力學(xué)性能要求如表2 所示。
2 焊補工藝方案
大齒輪修補難度大，為圓滿完成修補工作，我們制訂了詳細的修補方案， 如根據(jù)需焊補部位的結(jié)構(gòu)特點，有針對性的選擇預(yù)熱形式和方法，同時結(jié)合設(shè)備的精度制定詳細的焊接監(jiān)控措施， 又根據(jù)待修復(fù)部位需焊補的大小采用層間錘擊釋放應(yīng)力和焊后去應(yīng)力退火等方案，有效的解決了施焊空間深而窄小、預(yù)熱困難、焊縫質(zhì)量不易保證等難題。為確保修復(fù)質(zhì)量，又制定了詳細的大齒輪修補過程質(zhì)量跟蹤卡。具體焊補工藝方案如下：
(1) 焊接位置采用立向上焊接， 焊接過程中整個大齒輪仍然兩半把合。
(2) 焊前焊條在400℃保溫1 h 烘干，烘干后裝入保溫筒通電保溫。焊接電流：130～180A， 電壓24～28V，焊道寬度小于12mm。 (3) 焊前用履帶式加熱片采用遠紅外預(yù)熱，輪緣內(nèi)外面、端面（即待焊區(qū)域附近齒輪的寬度和厚度方向）都預(yù)熱，范圍約1.5m，其他部位全部包上保溫材料。預(yù)熱溫度400℃，保溫8h 后開始焊接。
(4) 焊接時， 輪緣內(nèi)面、上端面繼續(xù)遠紅外加熱，下端面增設(shè)煤氣預(yù)熱裝置，焊接過程中不關(guān)閉，以保證焊接層間溫度不低于300℃。焊接過程中每一次起弧前都要測量層間溫度， 必須保證300℃以上，否則停止施焊加大煤氣繼續(xù)加熱到溫度。焊接過程連續(xù)進行， 焊接規(guī)范統(tǒng)一化。焊接采用多層多道焊，短弧焊接，每道焊縫寬度小于15mm。除第一層和最后一層外， 其余焊道焊后用電動沖擊錘錘擊焊道。每焊1 層都用風槍擊打焊縫至變形，以釋放焊接應(yīng)力。錘擊焊縫的關(guān)鍵點在"每一層最后一道與上端斜坡口熔合的焊道"，錘擊一定要細致均勻。清理干凈焊渣，仔細觀察，保證肉眼看不到缺陷再進行下一層的焊接。相鄰兩焊層間的錘擊方向要相反，然后繼續(xù)施焊。焊接過程中注意起弧和收弧，要填滿弧坑，且不允許在弧坑上再次起弧和收弧。蓋面層要高出母材2mm 以上。
(5) 焊接完成后立即進行遠紅外退火， 退火區(qū)域約1.5m，退火溫度(560±10)℃，保溫時間8 h，升降溫速度≤40℃/h， 降至200℃以下打開遠紅外和保溫材料空冷至室溫。然后打磨焊縫區(qū)域進行無損檢測，對焊補區(qū)域?qū)影碐B/T1135B-1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的探傷標準進行超聲波探傷檢驗，一次焊補合格。
3 結(jié)語
該大齒輪經(jīng)修復(fù)加工各項指標都符合要求，三年來使用至今工作情況良好，用戶非常滿意。大齒輪首次成功修復(fù)， 為同類結(jié)構(gòu)大齒輪的修復(fù)提供了寶貴經(jīng)驗。
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