輥磨磨輥軸焊接修復(fù)工藝

劉春，周建，王道強

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輥磨磨輥軸焊接修復(fù)工藝

Welding Repair Technology of Roller Shaft in Roller Mill

劉春，周建，王道強

近年來輥磨磨輥裝置維修量越來越多，原因各種各樣，有的油封損壞漏油、有的軸承損壞磨輥無法正常運轉(zhuǎn)。若維修不及時，繼續(xù)使用將導(dǎo)致磨輥軸、輪轂等磨損越來越嚴重。磨輥軸、輪轂?zāi)p到一定程度，需要對成套磨輥裝置進行徹底維修，并更換配件，損壞嚴重的磨輥裝置一般需返回生產(chǎn)廠家進行維修。磨輥裝置維修需要進行的主要工作是維修輪轂、磨輥軸及更換軸承、油封、軸套等配件。維修中磨輥軸維修工作量最大，維修技術(shù)含量和成本也較高。我公司近幾年維修了不少磨輥裝置，也積累了一定經(jīng)驗，現(xiàn)將祁連山項目磨輥軸磨損維修方案闡述如下。

1　問題描述

祁連山項目生料磨TRMR53.4輥磨磨輥軸（MR5341.2-5）從現(xiàn)場運回徐州中材裝備維修，其中圓錐軸承位φA1、圓柱軸承位φA2處磨損嚴重，出現(xiàn)大量溝槽。

該磨輥軸材質(zhì)要求40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度≥240HB，總長度L mm，最小直徑φ460mm，最大直徑φ556mm，表面粗糙度最高要求1.6，軸承位同軸度0.025，具體見圖1。

圖1　輥磨磨輥軸

2　修復(fù)方案

2.1磨輥軸主要修復(fù)過程

由于該軸中間有φ60mm的通孔，在軸精車完后，需要轉(zhuǎn)入后道工序深孔鉆將φ60mm的通孔打出來，這樣軸的兩端中心孔便不復(fù)存在，給后續(xù)磨輥軸維修帶來很大困難。該磨輥軸圓柱軸承位φA2，磨損較嚴重，軸承內(nèi)圈抱死在軸表面上，且該軸承位有大面積凹坑，對該軸部位進行車加工去除直徑3mm，小面積無法加工的地方，進行清理打磨，見金屬光澤后進行堆焊處理；由于該軸的中心孔已被中間通孔取代，兩端通孔同心度誤差在0.5～5mm，即中心孔已經(jīng)不存在，維修時無法使用中心孔，該軸的圓錐軸承位φA1與圓柱軸承位同軸度要求0.025mm，為保證兩軸承位的同軸度，需要將圓錐軸承位φA1的外圓車加工去除直徑3mm，一起堆焊處理；堆焊前要將該軸放在電加熱爐中預(yù)熱至200～250℃進行焊接，再保溫8h以上，緩冷至常溫；然后上機床車加工堆焊軸承位處，在上車床前需要做一件與φ60mm的通孔配合的堵頭（裝在直徑φA1端），按照軸套φA3尺寸找正做中心孔后，上車床車加工軸承位至圖紙要求尺寸。

2.2磨輥軸焊接性分析

該磨輥軸材質(zhì)為40Cr，其化學(xué)成分見表1，機械性能分析見表2。

該材料含碳量高，抗裂性差，即焊接性能有限，有形成裂紋的傾向，用常規(guī)法補焊，在熔池及周圍由于溫差及溫度突變，極易產(chǎn)生裂紋，達不到補焊要求。

2.3焊接材料的選擇

為了保證磨輥軸的使用性能，焊接材料宜選擇等強或弱強的高韌性材料，同時根據(jù)磨輥軸的實際使用情況及磨輥軸的磨損面積整體考慮，焊接材料選擇用CO2氣體保護焊焊接，焊絲選用ER50-6。其優(yōu)點是電弧穩(wěn)定、飛濺小、煙霧少、易脫渣，其熔融金屬有很好的力學(xué)性能和抗裂性能。ER50-6焊絲化學(xué)成分及力學(xué)性能見表3和表4。

表1　40Cr鍛件的化學(xué)成分，%

表2　0Cr鍛件機械性能

3　具體工藝方案

3.1焊接修復(fù)工藝

3.1.1焊接前準備

（1）對磨輥軸進行全部清洗工作以去除軸表面油污、銹等臟雜物。

（2）對該軸的圓錐軸承位φA1和圓柱軸承位φA2（磨損嚴重）處上機床車加工單面2mm。在上C61100機床車加工之前，先做一件堵頭（與中間直徑60通孔配合）置于圓錐軸承位φA1端中間直徑60通孔處，將其點焊在軸端處；然后上中心架選好位置，并對其進行調(diào)整，使其中心與卡盤、尾座頂尖處于同一中心上；機床四爪卡盤夾住磨輥軸直徑φA4端，用中心架支撐軸套φA3處并找正其外圓，使主軸轉(zhuǎn)動靈活，不能有卡滯現(xiàn)象，找好后將帶堵頭端中心孔打出來，然后用尾座頂住中心孔車加工軸承位φA1和φA2處，尺寸加工至φA1-4和φA2-4；若有個別處車加工不到，仍然帶有凹坑，直接打磨見金屬光澤即可。

（3）在磨輥軸兩軸承位車加工好后，將該磨輥軸置于電加熱爐中預(yù)熱至250～300℃，然后施焊。

3.1.2磨輥軸兩軸承位堆焊

（1）對兩軸承位進行堆焊處理，單面焊高3mm。

（2）采用CO2氣體保護焊補焊，焊絲選用ER50-6，焊接時應(yīng)采用短弧、小電流焊接，層間溫度控制在250～300℃，要求每焊完一層即打磨處理，并錘擊敲打，以消除焊接產(chǎn)生的應(yīng)力。在焊接時要對稱焊接，以防變形將軸拉伸彎曲。焊接參數(shù)見表5。

（3）焊接注意事項。在焊接時電流盡量選用下限I=240A，用短弧法、熱能密度高的焊接熱源焊接，減少熔合比，降低焊縫中含碳量，減少裂紋傾向，同時在焊透的條件下，盡量用小線能量，以減少熱影響區(qū)軟化。焊接時各層的每道焊縫應(yīng)用小錘進行錘擊以減小焊接應(yīng)力。焊接時每層焊縫的高度不宜過大，以≯3mm為宜。另外，焊接過程中每焊完一道后要清渣及錘擊，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并處理，焊后對焊縫進行超生波檢查，要求無裂紋產(chǎn)生。

（4）補焊完成后，應(yīng)將該補焊軸置于電加熱爐中保溫300℃8h以上，然后緩冷至常溫，以避免因為氫擴散而軟化軸組織結(jié)構(gòu)。

表3　ER50-6氣體保護焊實芯焊絲

表4　熔敷金屬力學(xué)性能

表5　焊接參數(shù)

3.2磨輥軸補焊完經(jīng)冷卻至常溫后車加工工藝

（1）將補好的磨輥軸直徑φA4處用四爪卡盤夾住，頂住尾座端補焊前做好的堵頭中心孔，按照軸套部位φA3處進行找正外圓。

（2）找正后對圓錐軸承φA1和圓柱軸承位φA2進行粗加工，圓錐軸承位尺寸車加工至φA1-1，圓柱軸承位尺寸車加工至φA2-1；然后對兩軸承位進行精加工至圖紙要求尺寸，為確保該磨輥軸軸承位的公差尺寸及表面光潔度，在精加工時留余量0.15～0.20mm，最后用砂帶工裝拋光處理至圖紙要求尺寸及表面要求的光潔度1.6。

（3）車加工刀具材料的選擇。刀具材料選用YT15硬質(zhì)合金刀，主偏角選用75°～90°，前角選20°～25°，后角取2°～3°。實踐證明，選擇此種刀具集合參數(shù)，可有效減少振動和彎曲變形。

（4）切削參數(shù)的選擇。

a切削速度

提高切削速度有利于降低切削力，但切削速度過大容易使軸彎曲，破壞切削過程的平穩(wěn)性。因此在加工時，粗加工切削速度范圍40～50m/ min，精加工切削速度范圍50～60m/ min。

b切削深度

隨著切削深度的增大，切削力及切削熱隨之增加，容易引起軸受力變形增加。在加工時，粗加工切削深度2～6mm，精加工切削深度 0.05～0.3mm。

c進給量

進給量增大會使切削厚度增加，切削力大，精加工時切削深度小，采用大進給量會提高零件表面質(zhì)量，粗加工進給量0.3～0.35mm/r，精加工進給量1～3mm/r。

4　實際效果

通過采取上述工藝措施，最終將磨損嚴重的輥磨磨輥軸修復(fù)好，并發(fā)運到現(xiàn)場使用。按照以往經(jīng)驗，該磨輥軸若重新制作一件，從毛坯采購到加工完成，至少需要2至3個月時間，而采用這種工藝修復(fù)方案，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，既節(jié)省時間，也節(jié)約資金，最為重要的是能確保水泥廠按期正常運轉(zhuǎn)，將水泥廠的損失降到最低。

參考文獻：

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［2］李亞江.特殊及難焊材料的焊接［M］.北京：北京化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［3］杜國華.實用工程材料焊接手冊〔M〕.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

中圖分類號：TQ172.632.5

文獻標識碼：A

文章編號：1001-6171（2016）01-0037-03

通訊地址：徐州中材裝備重型機械有限公司，江蘇 徐州 221131；

收稿日期：2015-04-27； 編輯：趙 蓮