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脫硫球磨機(jī)小牙輪齒輪斷齒的修復(fù)方法

2019-04-25

作者：白玉欣

　　0　引言
　　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。

　　而在球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，主要靠齒輪傳動來運(yùn)轉(zhuǎn)；如果齒輪存在質(zhì)量隱患、運(yùn)行中荷載不均受到?jīng)_擊、操作不合理很容易出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象。輪齒的折斷有兩種：一種是彎曲疲勞折斷；另一種是過載折斷。引起疲勞折斷的主要原因有：傳動系統(tǒng)的動載荷過大；齒根圓角半徑過??；齒根表面粗糙度值過大；滾切時(shí)齒根被拉傷；材料中有缺陷，熱處理產(chǎn)生微小裂紋及其他有害殘余應(yīng)力等。當(dāng)齒根處的交變應(yīng)力超過了材料的疲勞極限時(shí)，齒根圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋又不斷擴(kuò)展，Z終導(dǎo)致輪齒的彎曲疲勞折斷。而過載折斷則通常是由于短時(shí)嚴(yán)重過載的沖擊載荷作用，使輪齒承受的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力所致。載荷嚴(yán)重集中、動載荷過大及有較大的硬質(zhì)異物進(jìn)入輪齒嚙合處，均可引起過載折斷。輪齒的疲勞折斷是在交變應(yīng)力的長期作用下逐漸產(chǎn)生的。由于小齒輪齒數(shù)少，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)相對較多，產(chǎn)生疲勞折斷也是有可能的。齒輪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。本文介紹電廠球磨機(jī)小牙輪斷齒后的修復(fù)實(shí)例，供同行參考。

　　某脫硫球磨機(jī)型號為M411φ3200×5800筒式鋼球磨煤機(jī)，出力為25噸/小時(shí)，轉(zhuǎn)速為18.7r/min，Z大鋼球裝載量為55噸。制造廠家為洛陽礦山機(jī)械廠，小牙輪材質(zhì)為40Cr，總長2330mm（含軸），齒數(shù)24個(gè)，齒厚為510mm，齒高60mm，齒輪的直徑為670mm；2012年9月份，機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生斷裂，斷齒的齒形為梯形結(jié)構(gòu)，斷齒上截面寬20mm，下截面寬為60mm，斷齒的齒厚約為180mm左右，齊根部斷裂。斷裂面如圖1所示。

　　該齒輪材質(zhì)為40Cr，屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼。40Cr鋼因含碳量較高，合金元素較多，具有較大的淬硬性。焊接時(shí)，發(fā)生冷、熱裂紋傾向嚴(yán)重，熔合區(qū)及熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體淬硬組織；同時(shí)過熱區(qū)脆化傾向嚴(yán)重，因此易導(dǎo)致堆焊層出現(xiàn)大面積裂紋和局部變形；同時(shí)，40Cr鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度比相應(yīng)的中碳鋼高，具有良好的機(jī)械性能，能承受一定的沖擊載荷和強(qiáng)大的扭矩。經(jīng)計(jì)算出40Cr鋼的碳當(dāng)量約為0.7%，由此可知，40Cr鋼的焊接性較差。因此，40Cr焊接前應(yīng)注意預(yù)熱，以防止因基體散熱，造成焊縫內(nèi)部激冷淬裂。焊接后調(diào)質(zhì)前Z好加一遍正火。結(jié)晶時(shí)易偏析，對結(jié)晶裂紋（一種熱裂紋）比較敏感，焊接時(shí)容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高，快冷時(shí)易得到對冷裂紋很敏感的淬硬組織（馬氏體組織）。過熱區(qū)在冷速較大時(shí)，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區(qū)脆化。

　　1　堆焊材料的選擇
　　根據(jù)上述焊接性分析，40Cr鋼含碳量較高、合金元素較多，是其產(chǎn)生裂紋的主要原因，因此應(yīng)選用含碳量略低、含S、P雜質(zhì)少且具有良好抗裂性能的焊接材料。另外，根據(jù)齒輪在使用過程中主要承受壓應(yīng)力，選擇焊接材料應(yīng)滿足堆焊層一定的硬度要求。為此，選用德國卡斯特林XHD646焊條。此焊條適用于焊接和修復(fù)錳鋼、碳鋼和異種鋼；具有極高抗沖擊性、抗裂性能；焊道有很高硬度，可完全能滿足焊縫金屬的使用要求。

　　2　具體修復(fù)工藝
　　蒸發(fā)系統(tǒng)對廢水硬度有嚴(yán)格要求，硬度過高，一方面易在蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部形成鈣鎂垢，影響噴嘴霧化效果；另一方面易在后續(xù)煙風(fēng)系統(tǒng)與煙氣接觸。
　　3.1徹底清洗齒面以及軸頸等部位的油漬、銹斑層以及疲勞層。

　　3.2除去齒面的疲勞層，露出出金屬光澤，保留齒頂以及齒根的無損傷面。全方位對齒面以及軸頸進(jìn)行探傷，檢測是否有檢修價(jià)值。

　　3.3制作齒形樣板和齒形檢測模塊，根據(jù)圖紙以及事物技術(shù)要求，繪制該齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒形，并齒形樣板，已被檢測使用。

　　3.4軸面非堆焊處用石棉布、鐵絲包扎好，防止飛濺物損傷已加工面，并防止熱量散失過快，降低冷卻速度。

　　3.5對待焊區(qū)域做退火處理后再進(jìn)行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用較大線能量，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，一般預(yù)熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

　　3.7焊條的烘干，將直徑為Φ4mm，牌號為XHD646焊條在使用前進(jìn)行烘烤，保溫，然后放在100℃保溫筒內(nèi)，隨用隨取，以減少焊縫金屬的含氫量，降低裂紋傾向。

　　3　堆焊工藝
　　3.1徹底清洗齒面以及軸頸等部位的油漬、銹斑層以及疲勞層。

　　3.2除去齒面的疲勞層，露出出金屬光澤，保留齒頂以及齒根的無損傷面。全方位對齒面以及軸頸進(jìn)行探傷，檢測是否有檢修價(jià)值。

　　3.3制作齒形樣板和齒形檢測模塊，根據(jù)圖紙以及事物技術(shù)要求，繪制該齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒形，并齒形樣板，已被檢測使用。

　　3.4軸面非堆焊處用石棉布、鐵絲包扎好，防止飛濺物損傷已加工面，并防止熱量散失過快，降低冷卻速度。

　　3.5對待焊區(qū)域做退火處理后再進(jìn)行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用較大線能量，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，一般預(yù)熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

　　3.7焊條的烘干，將直徑為Φ4mm，牌號為XHD646焊條在使用前進(jìn)行烘烤，保溫，然后放在100℃保溫筒內(nèi)，隨用隨取，以減少焊縫金屬的含氫量，降低裂紋傾向。

　　4　焊接后實(shí)驗(yàn)效果
　　球磨機(jī)小齒輪修復(fù)進(jìn)行為期6個(gè)月的運(yùn)行后檢查，堆焊層沒有發(fā)現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象，進(jìn)行著色探傷檢查，無發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷，焊接后使用效果良好。

　　5　結(jié)束語

　　脫硫球磨機(jī)齒輪斷齒修復(fù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)過現(xiàn)場實(shí)踐證明，是可行可靠，比較經(jīng)濟(jì)。節(jié)省設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，有重要的意義。

（來源：除灰脫硫脫硝技術(shù)聯(lián)盟）