CN102489900B - 一种中载中速齿轮断齿修复堆焊用特种焊条及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为wt%：大理石25－35，萤石14－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁4－6，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁2－4，钛铁2－4，钼铁3－5，三氧化二镧4－6，金属镍7－9，中碳铬铁6－8，钒铁3－5。焊芯为H08A钢焊丝。使用时焊前需要对修复的断齿齿轮进行200—300℃预热，焊后在100—200℃进行回火处理。本发明现场使用方便、易于焊接、焊后不开裂、焊后齿轮表面硬度范围为HRC50~55，修复后的齿轮的使用寿命是原齿轮的3-4倍。

Description

一种中载中速齿轮断齿修复堆焊用特种焊条及其使用方法

技术领域

 本发明涉及一种堆焊技术，特别涉及中载、中速锻钢齿轮断齿修复堆焊技术。

背景技术

齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，在汽车、拖拉机、机床、起重机械等产品中不仅有重要的作用，而且用量相当大。齿轮按材料种类主要有锻钢、铸钢、铸铁和有色金属。其中，锻钢应用最广泛，通常重要用途的齿轮都采用锻钢制造。具体齿轮材料的选用主要是根据齿轮工作时载荷的大小、转速的高低及齿轮的精度要求来确定。按齿轮承受载荷一般分为轻载荷、中载荷和高载荷；按齿轮转速一般分为低速齿轮(1～9 m /s)、中速齿轮(6～10 m /s)和高速齿轮(10～15 m /s)；按齿轮精度一般为6～8级(中、低速)和8～12级(高速)，汽车、拖拉机齿轮精度一般为6～8级。

齿轮传动的失效形式及影响因素较多，其中齿轮轮齿断裂（断齿）是较为常见的齿轮损伤形式，也是造成齿轮失效的重要原因。断齿是中载、中速锻钢齿轮损伤的主要形式，特别是断齿一般为突发事件，在没有备用齿轮的情况下，断齿会严重的影响正常的生产，给企业带来巨大的经济损失。

采用堆焊技术，可以修复失效的齿轮，恢复齿轮断齿的形状、尺寸，并获得更高的使用性能。因此，在技术条件允许的情况下，对齿轮断齿进行堆焊修复，既符合“绿色制造”的要求，又可以直接为企业创造经济效益。

近几年来，国内外许多企业试图通过堆焊的方式来堆焊修复断齿的中载、中速锻钢齿轮，但由于中载、中速锻钢齿轮由中碳钢或合金调质钢等低淬透性钢制造，其碳当量高，即使是在焊前预热和焊后热处理的条件下，在齿轮表面上出现裂纹，降低齿轮焊后质量甚至修复失败，从而限制了中载、中速锻钢齿轮断齿堆焊修复技术的广泛应用。

专利“复合双金属大型齿轮再制造技术用堆焊焊条”（专利号ZL200510007159.7），主要针对尺寸直径在3-5米的大型齿轮因表面磨损，通过堆焊恢复其表面尺寸；一种“铸铁齿轮断齿修复堆焊用特种焊条”和一种“铸钢齿轮断齿修复堆焊用特种焊条”，主要针对铸铁和铸钢齿轮断齿修复，而不适用于中载、中速锻钢齿轮。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后抗开裂、寿命长且价格低廉的堆焊修复用特种焊条及其使用方法。

本发明的特种堆焊焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：大理石25－35，萤石14－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁4－6，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁2－4，钛铁2－4，钼铁3－5，三氧化二镧4－6，金属镍7－9，中碳铬铁6－8，钒铁3－5。焊芯为H08A钢焊丝。

上述药皮原料中的钛铁、高碳锰铁和硅铁可以联合脱氧，净化堆焊熔池；高碳铬铁可以在堆焊熔池中直接添加Cr₇C₃碳化物，提高堆焊层金属的耐磨性；中碳铬铁可以控制一定的碳含量和铬含量，提高堆焊金属的淬透性，保证堆焊金属基体适当的强度；锰铁可保证堆焊金属具有较高的强度和抗疲劳性能；三氧化二镧也可以脱氧、脱硫，净化堆焊熔池，还可以细化焊后一次结晶组织和二次结晶组织，变质夹杂物，改善堆焊金属的韧性，提高堆焊金属的抗开裂性能；金属镍粉可改善堆焊组织，改善应力分布，提高堆焊金属的抗开裂性能；钼铁可以提高堆焊金属抗回火性，保证堆焊金属回火后具有较高的硬度；钒铁可以细化堆焊金属组织，进一步提高堆焊金属的抗开裂性能，石墨可以增加堆焊金属的含碳量，一方面提高堆焊金属的强度，另一方面与铬形成碳化物，提高耐磨性。

本发明焊条的制备方法：

1、对部分原料进行钝化处理：

ａ、将硅铁粉末加热，在720－750℃保温1小时，

ｂ、将中碳铬铁粉末加热，在550－600℃保温1小时，

ｃ、将高碳锰铁粉末加热，在300－350℃保温1小时。

2、混合：将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7-3.0，波美度为48－50。

3、压制：用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。

4、干燥：在100-200℃对焊条进行干燥。

上述特种焊条使用方法：除像普通焊条一样正常使用外，需要焊前对需要修复的断齿齿轮在200-300℃进行预热，堆焊冷却过程中可以获得马氏体组织和残余奥氏体，相当于对齿轮表面的堆焊金属进行了高频感应淬火处理，焊后在100-200℃进行低温回火处理，这样使齿轮心部组织仍然保持着调质组织，具优良的综合力学性能，而齿轮表面相当与进行了表面淬火+低温回火，使齿轮表面具有较高的硬度和耐磨性。

本发明具有如下优点：

1、现场使用方便，易于焊接，焊后不开裂，焊接质量明显提高，硬度范围为HRC50 ~55。

2、通过堆焊的中载、中速锻钢齿轮经磨削或切削加工后可以代替经整体生产的齿轮，不仅减少了制造工序，节省了原料和能源，同时其使用寿命是原齿轮的3-4倍。

3、此特种焊条不仅可以应用到中小载荷机床齿轮，如床头箱、溜板箱齿轮等，而且也可以应用到机床的走刀箱、变速箱齿轮断齿堆焊修复，具有重要的工程意义。

具体实施方式

实施例1：

取药皮的原料，大理石35千克，萤石20千克，石英5千克，白土子4千克，高碳铬铁4千克，高碳锰铁2千克，石墨3千克，硅铁2千克，钛铁2千克，钼铁3千克，三氧化二镧4千克，金属镍7千克，中碳铬铁6千克，钒铁3千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在720℃保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在550℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7，波美度为48。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在100℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行200℃预热、焊后在200℃进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC50。

实施例2：

取药皮的原料，大理石30千克，萤石17千克，石英4千克，白土子3千克，高碳铬铁5千克，高碳锰铁3千克，石墨4千克，硅铁3千克，钛铁3千克，钼铁4千克，三氧化二镧5千克，金属镍8千克，中碳铬铁7千克，钒铁4千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在740℃保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在580℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.9，波美度为49。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在150℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行250℃预热、焊后在150℃进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC53。

实施例3：

取药皮的原料，大理石25千克，萤石14千克，石英3千克，白土子2千克，高碳铬铁6千克，高碳锰铁4千克，石墨5千克，硅铁4千克，钛铁4千克，钼铁5千克，三氧化二镧6千克，金属镍9千克，中碳铬铁8千克，钒铁5千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750℃保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在600℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为3.0，波美度为50。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在200℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行300℃预热、焊后在100℃进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC55。

Claims (2)

1.一种中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为wt％：大理石25－35，萤石14－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁4－6，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁2－4，钛铁2－4，钼铁3－5，三氧化二镧4－6，金属镍7－9，中碳铬铁6－8，钒铁3－5；其焊芯为H08A钢焊丝。

2.如权利要求1所述的中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条的使用方法，其特征在于：堆焊前需要对修复的断齿齿轮进行200—300℃预热，焊后在100—200℃进行回火处理。