压力机飞轮主轴的一种修复方法——堆焊法

窦宝东，田晨光

（江西昌河汽车有限责任公司设备动力处，江西景德镇333000）

1 引言

堆焊技术在我国起源于20世纪50年代末，发展初期主要用于修复、恢复零件的形状尺寸，后逐步扩展到制造业与零部件强化表面和表面改性相结合。堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。因此，堆焊可以用于修复材料因服役而导致的失效部位。

焊条电弧堆焊的特点及应用范围有：①设备便宜，通用性强，移动方便，适合现场堆焊。②机动灵活，特别适合形状不规则零件的堆焊及难以做自动化堆焊的场合，如大型设备的维修堆焊。③生产率较高，采用大直径的焊条效率进一步提高。④堆焊层外形尺寸难以保证，劳动条件较差；对堆焊工作量很大且要求完成周期短的堆焊难以适应，如辊子堆焊。

冷焊机 ESD（ELECTRO SPARK DEPOSITION），主要用途是使用高硬度的碳化钨等材料对模具/金属表面进行涂层加工，提高耐磨性、耐热性、耐烧粘等性能。冷焊机是通过微电瞬间放电产生的高热能将专用焊丝熔覆到工件的破损部位，与原有基材牢固熔接，焊后只需经过很少打磨抛光的后期处理。

模具/金属修补冷焊机的特点有：①修复过程中工件无须预热或保温，工件不变形、不需进行热处理。②修复接合强度高。由于焊条是在瞬间被电弧离子化并转移到与其接触的工件上面，因此结合强度高，不会脱落。③修复精度高，涂层厚度从几微米到几毫米。也可进行后期加工。可一机多用，可进行堆焊修复、表面强化等功能。④可修补材料有低碳钢、中碳钢、模具钢、铸铁、铸钢、铸铝、铝合金、铜合金等，以及所有可以导电的导电体。⑤修复堆焊层即使被磨损，在同一部位可以进行多次修复堆焊。

2 压力机飞轮主轴主要故障

压力机飞轮起着储存和释放能量的作用。飞轮与主电机通过皮带连接，随主电机一起转动，每分钟在300～500转之间。飞轮通过轴承安装在主轴上，离合器、制动器骨架盘通过平键与主轴连接。压力机正常工作时，制动器通风脱开，离合器通风结合带动主轴转动，从而实现滑块上下往复运动。

由于磨损的存在，特别是微动磨损的影响（机械零件配合较紧的部位在载荷及一定频率的振动作用下，表面产生微小滑动引起的磨损称为微动磨损，如紧配合的轴颈等。微动磨损是疲劳磨损、粘着磨损甚至磨料磨损、腐蚀磨损综合形成的磨损），压力机长时间运行后可能会造成如下问题：

（1）主轴与离合器、制动器骨架盘装配处严重不规则变形。在有高速离合器的压力机上磨损会更明显。

（2）主轴与有紧配合要求的轴承装配处轻微磨损（轴承跑“内环”）。

我厂有一台产于20世纪40年代的英国压力机。由于设备使用时间较长，且高速运行使用时对飞轮主轴冲击力大，造成主轴上与制动器骨架盘装配处两键槽严重变形（变形尺寸长约340mm），两个键被磨成了椭圆形；且有轴承出现了“跑内环”现象，经过实际测量磨损量约为0.20mm。

3 堆焊工艺

轴材料为40Cr，属于中碳钢，且经过调质处理，焊接性能较差。焊接中的主要问题是防止冷裂纹的产生。

焊条电弧堆焊步骤为：工件预热（整体240℃左右）→第一层堆焊→第二层堆焊→退火热处理。

参数选择及注意事项：

（1）焊接前要清理焊接部位杂物。焊机选用直流焊机，且反接。

（2）第一层焊接时，焊机电流约80A；焊条选用ø3.2mm的结507焊条，且焊条要提前烘焙和保温。

（3）为了避免焊接过程中气孔、焊渣的产生，使用短弧且最好不横向移动。

（4）为减少焊接变形，第一层焊接要沿轴环向焊接；换焊条时要快，但焊接过程中焊速要慢一点、均匀。焊道接头需重叠约10mm。

（5）第一层焊接完成应清理焊渣，若有裂纹需尽快补焊。

（6）第二层焊接电流约150A；焊条选用ø4mm的焊条，沿轴向方向焊接。

（7）利用测温枪检测温度，并不低于200℃。否则用氧乙炔加热。

（8）焊接完成后应尽快进行退火处理，整体检查后无问题进行粗精加工。

冷焊机堆焊工艺为：

（1）堆焊前应清理堆焊部位的杂物及油污等，并检查焊机各部分连接正确与否，确保地线可靠地连接在主轴上，且导电良好（选用SH系列模具/金属缺陷修补冷焊机）。

（2）采用沿主轴轴向方向，低频率、低功率进行打底，电压调节50V、频率120Hz。

（3）调节电极旋钮，以与主轴不粘连为佳，堆焊过程中用木榔头反复敲打。

（4）堆焊过程中一定要双手持焊枪，电极与主轴焊接部位保持 10°～90°角度。

（5）每堆焊一层后应进行清扫，并用外径千分尺进行测量，直到符合轴承装配要求为止。

经过上述方法修复后，该压力机满负荷使用已超过两年，且运行正常。为公司缩短了维修周期，节约了资金。

[1]孙 国.堆焊修复锻模新工艺.锻压装备与制造技术，2006，46（1）.

[2]中国机械工程学会焊接学会，编.焊接手册（第三版）.北京：机械工业出版社，2008.

[3]陶大尧.锻压设备大件修复.锻压装备与制造技术，1983，（6）.