數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒的焊接修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

張衍坤

摘要：數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒運(yùn)用焊接修復(fù)技術(shù)，會(huì)受到齒輪輪齒材料以及焊接技術(shù)特點(diǎn)影響，存在一定的工藝缺陷。利用專業(yè)檢驗(yàn)儀器對焊接技術(shù)工藝進(jìn)行檢驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)斷裂處的齒輪輪齒經(jīng)焊接之后存在焊接面過硬問題，還會(huì)在焊接修復(fù)過程中存在裂紋現(xiàn)象，影響使用性能。本文主要分析數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒材料特點(diǎn)焊接修復(fù)技術(shù)，針對焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程中可能產(chǎn)生的相關(guān)負(fù)面問題，在焊接工藝方面進(jìn)行了應(yīng)用探析，以提升焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效果。同時(shí)，對采取相應(yīng)應(yīng)用策略后的焊接修復(fù)技術(shù)再次進(jìn)行質(zhì)量方面的檢驗(yàn)，來驗(yàn)證應(yīng)用策略的有效性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床齒輪;焊接修復(fù);技術(shù)應(yīng)用;工藝檢驗(yàn)

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0111-02

0? 引言

數(shù)控機(jī)床齒輪發(fā)生斷裂的情況在行業(yè)內(nèi)屬于較為普遍現(xiàn)象，為了降低企業(yè)運(yùn)行成本，通常在發(fā)生數(shù)控機(jī)床齒輪斷裂時(shí)，使用焊接技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。焊接技術(shù)主要是經(jīng)過高壓、加熱等方法使兩者間進(jìn)行融合，該技術(shù)通常應(yīng)用于金屬之間或者金屬與非金屬兩者間的連接。焊接修復(fù)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒修復(fù)中的應(yīng)用，可能受到齒輪自身材料影響、技術(shù)應(yīng)用過程中的操作影響，進(jìn)而降低技術(shù)應(yīng)用效果，影響修復(fù)后的設(shè)備使用。因此，加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)技術(shù)相關(guān)影響因素、工藝特點(diǎn)等方面的分析與研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1? 數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒材料特征分析

數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒結(jié)構(gòu)材料通常為合金材質(zhì)，包含多種化學(xué)物質(zhì)成分，齒輪輪齒表面硬度是58RC。將國際焊接協(xié)會(huì)公布的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，并碳當(dāng)量公式進(jìn)行齒輪輪齒焊接特性方面的計(jì)算，可以得知在數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒結(jié)構(gòu)材質(zhì)中的碳當(dāng)量約為1.673。這一數(shù)值說明齒輪輪齒自身材質(zhì)具有嚴(yán)重的淬硬特征，材料的焊接特性不高，不利于焊接修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。采用焊接修復(fù)技術(shù)過程中極易發(fā)生冷裂紋、淬硬組織等現(xiàn)象。由于焊接材料中所含的碳以及金屬元素含量較多，因此，該材質(zhì)通常會(huì)在不高于500攝氏度的溫度區(qū)域內(nèi)有較為穩(wěn)定的特性。同時(shí)，含量較多的碳與金屬元素使得數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒之間的液態(tài)與固態(tài)區(qū)間不斷增加，進(jìn)而會(huì)發(fā)生偏析現(xiàn)象，進(jìn)而造成熱裂紋現(xiàn)象，影響齒輪使用性能，使得修復(fù)工作難度不斷增加。

2? 數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒的焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用策略探析

結(jié)合上述內(nèi)容中對于數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒自身材料特性的分析，以及參考焊接技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，進(jìn)行以下幾方面的數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒焊接修復(fù)技術(shù)工藝保障措施探析。

2.1 采取焊接修復(fù)技術(shù)前需要采取嚴(yán)格的預(yù)熱措施

在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)之前需要提前對齒輪輪齒進(jìn)行預(yù)熱，并且需要將預(yù)熱溫度調(diào)至200攝氏度至250攝氏度范圍內(nèi)，以確?？梢詫?shí)現(xiàn)最大程度的延緩冷卻速度，減少冷裂紋現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)率。急劇的溫度降低會(huì)對齒輪輪齒晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大影響，導(dǎo)致裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。在實(shí)施焊接技術(shù)之前開展預(yù)熱工作可以降低溫度發(fā)生急劇變化情況，進(jìn)而降低對齒輪輪齒材料的傷害，減少裂紋發(fā)生機(jī)率，提高焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效率，使修復(fù)后的數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒滿足使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 加強(qiáng)對于齒輪輪齒表面污漬的清潔與處理

數(shù)據(jù)機(jī)床齒輪輪齒發(fā)生斷裂后，其斷裂部位受到日常運(yùn)行環(huán)境的影響，會(huì)存在著大量污垢，齒輪輪齒表面所附著的大量鐵銹或者油污等會(huì)對焊接技術(shù)的應(yīng)用造成極大負(fù)面影響。因此，在進(jìn)行焊接工作前，需要對齒輪輪齒進(jìn)行清潔工作，處理掉表面附著物，使其達(dá)到潔凈光亮的效果，減少其他物質(zhì)對于焊接工作造成的負(fù)面影響。焊接技術(shù)的應(yīng)用，是利用兩種物件之間原子的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的，由此也可以得知確保數(shù)控機(jī)床斷裂出齒輪輪齒表面清潔度，對于焊接效果的保障所具有的重要作用。特別是焊接接觸部位的污垢會(huì)嚴(yán)重影響焊接面的結(jié)合效果。當(dāng)在焊接過程中，如果焊接部位混入了其他材質(zhì)的物體后還會(huì)影響焊接部件的牢固性，降低數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒的修后使用性能。

2.3 對焊接材料采取烘干處理確保焊接效果

在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)過程中，會(huì)使用焊條進(jìn)行電弧焊以及直流反接焊接工藝，通常選用的是227型號的焊條。并且在進(jìn)行焊接之前需要對焊條采取非常嚴(yán)格的提前烘干措施，以確保焊條表面沒有水分存在，為焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效果奠定基礎(chǔ)，防止焊條本身存在的水分影響焊接牢固性以及焊接工藝。

2.4 加強(qiáng)焊條規(guī)格方面的選擇與控制

在實(shí)施焊接修復(fù)技術(shù)過程中，焊條對于焊接點(diǎn)精準(zhǔn)性的控制起到了至關(guān)重要的作用。當(dāng)前焊接技術(shù)應(yīng)用過程中需要使用直徑在2毫米左右的焊條，可以實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)性要求目標(biāo)，并且在焊接時(shí)所使用的電流要盡量小一些，以120安至150安范圍內(nèi)的電流較為合適，滿足這兩方面的條件會(huì)使焊接工藝更為精密化。數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有十分明顯的精密性特點(diǎn)，其發(fā)生斷裂后，需要經(jīng)過焊接修復(fù)后使其形狀達(dá)到和之前的狀態(tài)高度一致，才可更好地滿足數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以和其他齒輪之間實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，由此可見，對于焊條直徑、尺寸等方面的技術(shù)要求極高。如果所選擇的焊接過于粗大，則在焊接過程中會(huì)無法實(shí)現(xiàn)對焊接點(diǎn)的精準(zhǔn)定位以及精密化焊接，使得修復(fù)后的齒輪形態(tài)發(fā)生偏移，無法滿足數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)需求。如果焊條選擇過細(xì)，則又會(huì)容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，進(jìn)而影響焊接技術(shù)的工作效率，同時(shí)存在影響焊接效果的可能性。

2.5 注重焊接修復(fù)技術(shù)實(shí)施后冷卻環(huán)節(jié)的處理

數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒實(shí)施焊接修復(fù)之后需要進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié)，需要采取相應(yīng)措施降低冷卻速度以避免發(fā)生裂紋現(xiàn)象，比如緩慢冷卻、后加熱等處理措施，可以有效降低數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒在進(jìn)行焊接修復(fù)之后發(fā)生不良影響的機(jī)率。在焊接完畢之后對焊接物體進(jìn)行一定溫度形式的加熱，并采取保溫處理，從而使焊接物件不斷緩慢降溫，可以有效改善焊接部位的金屬性能，降低應(yīng)力帶來的負(fù)面影響。焊接完畢之后的加熱處理措施主要包含加熱、溫度保持以及冷卻三方面環(huán)節(jié)，并需要確保各項(xiàng)措施的連貫性，嚴(yán)禁出現(xiàn)間斷現(xiàn)象。

3? 數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)技術(shù)工藝檢驗(yàn)

在采取上述焊接技術(shù)策略之后，需要對數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接工藝進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量方面的檢驗(yàn)，通過對焊接縫隙、焊接部位周圍部位狀態(tài)的觀察與檢測，出具檢測報(bào)告，并依據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本文研究過程中經(jīng)過相應(yīng)的檢測與檢驗(yàn)工作，未發(fā)現(xiàn)存在焊接造成的數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒缺陷，修復(fù)后的齒輪可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體的檢驗(yàn)及檢測過程如下：

①對焊接修復(fù)后的數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒開展檢測過程中，使用的是DM12000M型金項(xiàng)顯微鏡，利用該儀器對齒輪焊接縫隙、接頭部位進(jìn)行微觀組織方面的觀察，發(fā)現(xiàn)可以十分清晰的觀察到齒輪焊接部位微觀組織相關(guān)結(jié)構(gòu)。依據(jù)觀察結(jié)果可知，焊接木材晶粒非常細(xì)小，而融合區(qū)域、過熱部位晶粒存在著較為明顯的粗大現(xiàn)象。融合區(qū)域，加熱溫度處于固定和液體中間范圍，進(jìn)而使得數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒自身材質(zhì)物理及化學(xué)性能均十分不穩(wěn)，存在較為明顯的不均勻特點(diǎn)，進(jìn)而影響齒輪輪齒焊接部位物理強(qiáng)度以及韌性。進(jìn)而使得融合區(qū)域成為了焊接缺陷較為容易發(fā)生的關(guān)鍵性位置。

在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)時(shí)，其溫度范圍為固相線溫度之下，1100攝氏度以上，在此溫度區(qū)域中，金屬物體存在過熱現(xiàn)象，受到熱脹冷縮現(xiàn)象的影響，使得金屬物體的晶粒不斷膨脹，冷卻后就變成了粗大的組織。該類型組織使得金屬物體強(qiáng)度下降，也就造成了融合區(qū)域和過熱部位變成了焊接接頭位置最為脆弱環(huán)節(jié)。

以微觀結(jié)構(gòu)角度分析數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接部位組織特點(diǎn)，可以看到焊接縫隙部位的機(jī)構(gòu)組織屬于下貝氏組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性等方面均有較強(qiáng)特性，受到力學(xué)特性的影響，使得斷裂齒輪輪齒性能較好，進(jìn)而可以保障數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)正常工作。

②數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒焊接修復(fù)部位硬度檢測

利用THSV-800型號適應(yīng)度量計(jì)，開展數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒實(shí)施焊接修復(fù)后焊縫部位的硬度測試，其結(jié)果顯示687HV，這一結(jié)果數(shù)值和59HRC具有等同效率特點(diǎn)。同時(shí)從數(shù)值方面分析可以知道修復(fù)后的數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒自身硬度相比于斷裂之前的硬度有略微升高，進(jìn)而充分表明焊接技術(shù)的應(yīng)用，可以使數(shù)控機(jī)床齒輪輪齒表面硬度符合正常運(yùn)行需求，進(jìn)而使修復(fù)后的數(shù)控機(jī)床投入到正常工作中去。

由上述兩方面檢測結(jié)果的分析可以看到，通過采取本文提出的，在焊接修復(fù)技術(shù)前采取嚴(yán)格的預(yù)熱措施、加強(qiáng)對齒輪輪齒表面污漬的清潔與處理、對焊接材料采取烘干處理確保焊接效果、加強(qiáng)焊條規(guī)格方面的選擇與控制、注重焊接修復(fù)技術(shù)實(shí)施后冷卻環(huán)節(jié)的處理等應(yīng)用策略的實(shí)施，可以有效防止和降低裂紋、偏移、薄弱部位的現(xiàn)象發(fā)生。

4? 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中發(fā)生齒輪輪齒斷裂情況極為常見，焊接修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，可以在很大程度上降低企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本。但是因?yàn)辇X輪輪齒自身材質(zhì)方面的影響因素，使得焊接修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用存在著較多的缺陷特征，嚴(yán)重時(shí)不僅降低修復(fù)后設(shè)備的使用壽命，甚至還可能發(fā)生無法運(yùn)行等現(xiàn)象。較為常見的技術(shù)應(yīng)用缺陷有冷裂紋、熱裂紋、偏移等。本文分析與研究過程中通過加強(qiáng)緩慢降溫冷卻、后期加熱等技術(shù)措施的應(yīng)用，在很大程度上減少了裂縫問題的發(fā)生機(jī)率，確保了經(jīng)焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用后，數(shù)控機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行和使用。本文通過利用有關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行焊接修復(fù)技術(shù)的檢測，可以看到修復(fù)后的齒輪輪齒焊接縫隙處的硬度相比于齒輪正常狀態(tài)時(shí)要稍高，符合設(shè)備運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)。由此可見，對焊接修復(fù)技術(shù)通過加強(qiáng)工藝策略，可以使焊接修復(fù)技術(shù)滿足數(shù)控機(jī)床斷裂齒輪輪齒的修復(fù)要求，保障修復(fù)后的設(shè)備可以正常投入生產(chǎn)，降低企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本，提升企業(yè)效益。

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