大型滚筒轴补焊车削工艺

【摘 要】煤矿胶带机滚筒轴使用过程中出现的磨损、拉伤等现象占轴类失效的70%以上，对于磨损、拉伤严重的大型滚筒轴使用补焊后再车削加工是最常用的修复方法。大型滚筒轴从筒体拆除比较困难，且拆下修复后再安装无法保证筒皮同轴度要求，直接车削加工可通过相关工艺保证滚筒轴在修复后达到尺寸精度，满足使用要求。

【关键词】滚筒轴；磨损；补焊；车削；工艺

0.引言

随着全国煤炭行业煤炭产量的放缓增长，如何在节约成本的前提下高效高质量地完成维修任务，显得尤为重要。本文采用最常用的补焊车削修复方法，针对在车削过程中常出现的加工精度问题，简要介绍了相关工艺要求。

1.焊接部分

1.1滚筒轴类材质

目前神东煤炭集团设备维修中心补焊修复的滚筒轴类材质主要为45#及40Cr。

（1）45# 碳素结构钢含碳量0.42-0.50%，用于一般轴类零件。

（2）40Cr合金结构钢含碳量0.37-0.45%，用于较大受力轴类零件。

表一 45钢和40Cr钢的化学成分

表二 45钢和40Cr钢的物理性能（机械性能）

由表一、表二可以看出45、40Cr钢含碳量较高，并含合金元素，钢的淬硬倾向大，补焊需选择合适的焊材并严格进行工艺控制。

1.2焊接方法及材料选择

（1）焊接方法采用CO2气体保护焊。

（2）根据等强度原则，焊缝强度不低于母材强度即可，焊缝强度过高，会导致焊缝韧性、塑性及接头的抗裂性降低。

45#钢轴焊接焊丝：ER70S-6，含碳量0.06-0.15%，焊接低碳钢及500N/mm2抗拉强度等级的高强钢。

40Cr钢轴焊接焊丝：SLY-7，焊接800N/mm2抗拉强度等级的高强钢。

1.3焊接工艺

1.3.1焊前准备

（1）根据与轴承位配合的轴承确定轴承位原有尺寸及公差。

（2）测量修复部位尺寸，磨损量小于等于1mm可进行焊接修复。

（3）按图纸要求，将轴承位用涤特纯清洗干净并晾干，必要时可采用火焰烘烤去除渗入到轴内部的油污。

（4）进行清理后用砂布打磨去除锈迹，防止堆焊时产生焊接缺陷。

（5）拉伤表面进行车削或用砂轮打磨至金属光泽，尖角处打磨圆滑。

1.3.2焊接步骤

（1）检查轴修复部位是否有裂纹，只对深度为直径5%以内裂纹进行修复，打磨至根部，先对裂纹槽进行补焊。

（2）将补焊部位预热至80-100℃，非被焊表面用石棉布包好，防止飞溅和喷伤。

（3）采用对称焊法对轴承位表面分成的4等分对称施焊，防止因焊接而产生变形。

（4）两条焊道之间结合要紧密，后一焊道要熔化掉前一焊道的1/2-2/3。

（5）补焊期间避免温度持续升高，采取间歇性焊接，焊接时采用小电流分层焊接，待第一层冷却后再焊接上面一层，减小焊接热应力。

（6）除第一层与最后一层焊缝外，每焊完一段焊道，立即用小圆头锤锤击焊道表面，直到温度降至100℃时，再焊下一条焊道。

（7）焊接高度要超过原轴直径2-3mm为宜，为减小轴变形和消除内应力，焊接完毕要对焊接部位用干燥石棉布包好进行保温，自然冷却至室温，不得强制冷却，强制冷却会增加补焊部位的硬度和应力，会造成下一步机加工困难。

（8）冷却后检查，焊缝无裂纹、夹渣、气孔等缺陷。

2.车削部分

2.1主要需要解决的问题

大型滚筒轴滚筒直接在1000mm以上，在筒体未拆卸时重量大，筒皮包胶磨损不均，重心不平衡，因此常出现以下加工问题。

（1）尺寸精度达不到要求，精车留余量最后一刀加工总是出现偏差。

（2）轴颈发生椭圆度。

（3）产生母线不直和锥度。

（4）径向跳动不符合要求。

（5）表面粗糙度达不到要求。

2.2车削工艺

2.2.1车削准备

（1）检查车床安装是否稳固，拖板塞铁是否松动或传动不平衡，消除振动对工件表面粗糙度的影响。

（2）使用试件检查前后顶尖中心线与床面导轨是否平行，消除车床本身对锥度的影响。

（3）检查滚筒轴端中心孔是否完好，清理污垢，如中心孔与顶尖只接触到一边，磨损不均匀会造成轴向窜动而成椭圆。

（4）尽可能选用粗刀杆，减少车刀伸出长度，降低车刀因刚性不足引起的振动。

（5）使用中心架与滚筒胶皮稍有接触，不可过度压紧。

2.2.2车削过程

（1）车床检查及滚筒装夹完成后，考虑滚筒重量，车削时宜将机床转速控制在25-30r/min，转速过高惯性增大容易增加顶尖摆动。

（2）粗车预留单边1mm再进行精车。

（3）精车转速控制在25-30r/min、进给量为0.20mm/r左右、背吃刀量1mm。

（4）车削时操作人员要正确使用刻度盘，在使用时还要注意因为丝杠与螺母之间有间隙，有时刻度盘虽然转动，但车刀不一定会移动，等间隙转完以后车刀才移动。所以在使用时，如果刻度转过格数过头了，绝不允许只倒转几格，而是要倒转一转以后，再重新对准刻度。

（5）在测量时，要认真仔细，使用量具之前，须仔细检查和调整，使用时要放正。

2.2.3表面加工处理

因转速不高，轴表面粗糙度达不到要求，按照要求一般与传动件相配合的轴颈表面粗糙度Ra2.5-0.63μm，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.63-0.16μm，按一般要求需要再进行磨削加工，但大型滚筒无法再磨床装夹，本单位主要采用外圆滚光刀加工工艺代替磨削加工工艺，提高轴颈表面抗疲劳性、耐蚀性、耐磨性，滚压速度控制在10～25M/min，进给量0.08～0.15mm/r，滚压过盈量0.15mm（单边）。为防止表面组织产生疲劳，重复滚压次数不宜超过3次，滚压后表面粗糙度可达到Ra0.4μm。

3.结语

通过以上补焊车削的修复工艺，节约了修复成本，保证了修复质量，确保了煤矿胶带机滚筒的高效运行，延长了滚筒使用寿命。

【参考文献】

[1]周振丰.焊接冶金学（金属焊接性）[M].机械工业出版社，2000.

[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].机械工业出版社，1993.6.

[3]李占海.车削轴类工件时的精度分析[J].安徽文学，2007（08）.