摘　要：立磨減速機輸出軸花鍵及相配合（hé）的齒套齒麵出現磨損、裂縫及局部斷裂等問題（tí），拆裝更換費用較高（gāo），通過在線堆焊對其進行修（xiū）複，既節約資金又達（dá）到了正常使用（yòng）的效果。
關鍵詞：立磨；減速機（jī）；花鍵齒（chǐ）；磨損；裂縫；在線修複
1　概述
我公司二線原料立磨為1996年引進（jìn）丹麥史（shǐ）密斯的ATOX.R-50型立磨（mó），立磨減速機型號TTVL3980A，輸入功率4000kW，輸入轉速（sù）995r/min，速比1∶40.36，其結構示意見圖1。
立磨減速機輸（shū）出軸花鍵及齒套齒麵長期（qī）使用出現較大程度損傷，共計72套齒齒（chǐ）麵均（jun1）存在2~3mm磨損，從（cóng）而導致配合出現約3mm的相互錯位移動（dòng），配（pèi）合間隙超標，且花鍵齒已斷裂或（huò）裂縫共計10處（見圖2），齒套齒斷裂或裂縫共計16處，嚴重影響設（shè）備安全正常（cháng）使用。
此減速機為史（shǐ）密斯ATOX50立（lì）磨首批（pī）配套減速機，屬平行軸式結（jié）構，整體體積及重量較（jiào）大，整體抽出進行（háng）解體更換（huàn）損壞輸出軸難度極大，且修複工期長、費（fèi）用高，同時對各級齒輪齧合調整恢複技術風險（xiǎn）大，綜合分析決定對減速機輸出（chū）軸（zhóu）花鍵齒實施現場堆焊及工裝專用銑床修形修複（fù），齒套齒離線熔敷及機加（jiā）工修複方案。 2　修複方案設（shè）計
（1）對（duì）於減速機輸出軸花鍵齒麵進行現（xiàn）場手工堆焊（hàn），需對部件進行預熱及保溫等，根（gēn）據減速機相關圖紙核實，輸出軸下（xià）部裝配組件含（hán）有上軸瓦、大齒圈及（jí）下軸瓦，花鍵焊接預熱及保溫熱量（liàng）傳導到上軸瓦位置，輸（shū）出軸在此部位的熱膨脹（zhàng）量可（kě）能會損壞軸瓦，存在輸出軸熱膨脹損壞軸瓦的風險，下部大齒圈及下軸瓦組件遠離花鍵修複區，必要時可以通過冷卻手段控製下（xià）部大齒（chǐ）圈及下軸瓦組件與輸出（chū）軸的溫度，避免因為溫度（dù）過高導致軸瓦燒毀，Z終采取將減速機整體抽出至立磨殼體外部，對減速機輸出法（fǎ）蘭、輸出軸上軸瓦進行拆除以解決熱量傳（chuán）遞造成軸瓦損壞的問題，亦可增大（dà）現場修複的操作空間。
（2）減速機輸出軸母材材質為30CrNiMo8（原圖紙標注），可焊性較差。經綜合分析，決定采用藥芯焊絲氣體保護堆焊，焊接質量控製重點包括：①堆焊材（cái）料選用梯度材料，即過渡層+工（gōng）作層方式；②修（xiū）複時采用雙人對稱焊接以控製焊接變形；③采用超高（gāo）能高頻消應力方式逐層去除焊接應力。
（3）減速機輸出軸花鍵齒共計72個，除部分齒斷裂或裂縫（féng）外，每個齒工作麵磨損約2~3mm，堆焊後的修形（xíng）工作量大，同步必須保證齒位及齒廓等齒形的修複精度，經多方（fāng）麵研究，采取對此花（huā）鍵（jiàn）齒修形（xíng）研製組（zǔ）裝專用小銑床，安（ān）裝固定（dìng）在輸出軸（zhóu）頂部，對72個齒進（jìn）行現（xiàn）場機加工，不僅可（kě）保證齒（chǐ）形精度，還可提高工作效率。
（4）對於相（xiàng）配合的齒套，在減速機輸出法蘭拆除（chú）後，再（zài）行單獨拆除，在上述期間實施離線激（jī）光（guāng）熔（róng）敷及機加工修複（fù）方案（以下不再贅述（shù））。
3　輸出軸花鍵（jiàn）齒麵焊接工藝
3.1　減速機輸出軸母材材質（zhì）分析
母材30CrNiMo8鋼係中碳調質高強鋼，鋼的Ceq值高達0.95%，可焊性較差，當Ceq≥0.4%，冷裂紋敏感性將增大，焊接時容易產生（shēng）焊接裂紋和淬硬組織。
3.2　母（mǔ）材可焊性分析
3.2.1　熱裂紋（wén）
母材金屬（shǔ）中含碳量高，結晶（jīng）溫度區間寬，容易出現偏析，因此對結晶裂紋比較敏感，焊接（jiē）時容易在弧坑及焊縫中凹（āo）下部（bù）位開裂。為（wéi）防止產生熱裂紋，要（yào）求采用低碳鋼焊絲，一般焊絲含（hán）碳量<0.15%。
3.2.2　冷裂紋
母材的成分和淬火透性，都決定了（le）它在（zài）快速冷卻時極易得（dé）到對冷裂紋很敏感的（de）淬硬組織。焊接時為防止冷裂紋（wén）必須提高預熱溫度，焊後及時（shí）進行去應力（lì）處理。
3.2.3　焊接材料選擇
根據母材的化學成分、力學性能、焊接性能，焊材的選（xuǎn）擇應（yīng）保證其力學性能，且不應超過母材的抗拉強度上限，綜合考慮選用（yòng）焊（hàn）接材料焊（hàn）接材料牌（pái）號：過渡層（NiMo11G）、工（gōng）作（zuò）層（Fluxofil42）。
3.2.4　堆焊後硬度匹配
母材硬度HB270，Fluxofil42焊材堆焊後（hòu）硬度HB266，可用於堆焊承受載荷（hé）大的花鍵齒麵（miàn）。
3.3　焊接工藝
3.3.1　焊前準備
（1）PT探傷，確（què）定裂紋走向及位置。
（2）氣刨前，待刨部位預（yù）熱80~100℃，保溫0.5h。氣刨（páo）要（yào）平整，邊緣處要圓滑過渡（dù），氣刨成U型坡口，打磨徹底清除滲碳層。
（3）將花（huā）鍵齒麵用角向砂輪機整體打磨1.5~2mm，去除硬化層。
3.3.2　焊接
（1）預熱：焊（hàn）前預熱采用局部加熱方式，加熱裝置采用LWK-180型電加熱（rè）溫度（dù）控製設備（bèi），用履帶式加熱片（piàn）局部加熱（rè）待焊部位，加熱片（piàn）外（wài）包覆矽酸鹽（yán）保溫材料。工件預熱溫度≥350℃，並持續（xù）保持，焊接層間溫（wēn）度不低於預熱溫（wēn）度。
（2）焊接方式采用混合氣體保（bǎo）護焊，混合氣體：80%Ar+20%CO2。
（3）為防止工件變（biàn）形，雙（shuāng）人（rén）對稱操作，焊（hàn）接時需采用小（xiǎo）線能量的方式焊接，斷續焊（hàn），焊接電流90~110A，單層焊道不大於2mm。
（4）焊接工藝參數：過渡層焊接I=90~110A，U=20~22V；工作焊接I=120~150A，U=22~24V。
（5）采用超能高頻消（xiāo）應力設備逐層消除焊接應力，防止裂紋萌生同時控製（zhì）焊接變形。通過超（chāo）能高頻消應力處理，能夠消除焊趾處的微小裂（liè）紋（wén）及熔渣缺陷（xiàn），降低焊趾處應力集中（zhōng），同時產生理想的壓（yā）應力狀態。
（6）焊（hàn）接時，注意與母材充分熔合，隨時觀察是否存在氣孔（kǒng）、夾渣（zhā）等焊接缺陷，若有則（zé）及時清（qīng）除。
3.3.3　焊後熱處理
焊接後熱處理溫度控製見圖3。 4　花鍵齒形在線加（jiā）工及裝配研磨
根據現場空間，將專用銑床設備經過調整（zhěng）現（xiàn）場加工（gōng）齒麵（見圖4），將銑床固定在軸（zhóu）中心（xīn）位置，用百分表（biǎo）的針頭靠近花鍵齒齒根位置（此位（wèi）置未焊接，為原始形狀）調整好後，提前按圖線切割製作寬（kuān）體齒形樣塊進行齒形（xíng）梯度檢查，同步進行磁粉探傷檢查，不得有裂紋、未熔合、夾渣等缺陷。加工完成後，在已離線機加工完畢的齒套及輸出軸花鍵齒麵塗抹紅（hóng）丹粉，進行手工配研，同時使用手動（dòng）盤動減速機輸入軸使花鍵軸與花鍵套貼合，此時使用塞尺測量間隙，使（shǐ）整體齒麵配合與原始安裝要求相近（jìn）。 5　修複效（xiào）果
立磨（mó）減（jiǎn）速機輸（shū）出軸花鍵齒修複完成後（hòu），經探傷檢測無缺陷，表麵硬度（dù）值與原齒麵硬度值相近（原始母材硬度HB270，堆焊後硬度HB266），花鍵齒與齒套配合間隙（xì）與原始安裝（zhuāng）間隙相差不大（見圖5、圖6、圖7）。立（lì）磨目前已正常投產運行一年，檢查各齒麵無磨損及裂紋，齒麵配合（hé）間隙正常，符合生產使用要求。
證明立磨減（jiǎn）速機（jī）輸出軸花鍵齒麵修複成功。