作者：白玉欣

　　0　引言
　　齒輪類傳動零件如齒輪、鏈輪、齒圈、齒條等是各類設備中常用的零件，其損壞的主要形式是齒面磨損和斷齒。

　　而在球磨機運轉過程中，主要靠齒輪傳動來運轉；如果齒輪存在質量隱患、運行中荷載不均受到沖擊、操作不合理很容易出現斷齒現象。輪齒的折斷有兩種：一種是彎曲疲勞折斷；另一種是過載折斷。引起疲勞折斷的主要原因有：傳動系統的動載荷過大；齒根圓角半徑過小；齒根表面粗糙度值過大；滾切時齒根被拉傷；材料中有缺陷，熱處理產生微小裂紋及其他有害殘余應力等。當齒根處的交變應力超過了材料的疲勞極限時，齒根圓角處產生疲勞裂紋，裂紋又不斷擴展，Z終導致輪齒的彎曲疲勞折斷。而過載折斷則通常是由于短時嚴重過載的沖擊載荷作用，使輪齒承受的應力超過其極限應力所致。載荷嚴重集中、動載荷過大及有較大的硬質異物進入輪齒嚙合處，均可引起過載折斷。輪齒的疲勞折斷是在交變應力的長期作用下逐漸產生的。由于小齒輪齒數少，應力循環次數相對較多，產生疲勞折斷也是有可能的。齒輪磨損或斷齒后可用手工電弧堆焊的方法進行修復，這不僅能及時地保證設備正常運行，而且可節約大量備件費，具有顯著的經濟效益。本文介紹電廠球磨機小牙輪斷齒后的修復實例，供同行參考。

　　某脫硫球磨機型號為M411φ3200×5800筒式鋼球磨煤機，出力為25噸/小時，轉速為18.7r/min，Z大鋼球裝載量為55噸。制造廠家為洛陽礦山機械廠，小牙輪材質為40Cr，總長2330mm（含軸），齒數24個，齒厚為510mm，齒高60mm，齒輪的直徑為670mm；2012年9月份，機組在正常運行時發生斷裂，斷齒的齒形為梯形結構，斷齒上截面寬20mm，下截面寬為60mm，斷齒的齒厚約為180mm左右，齊根部斷裂。斷裂面如圖1所示。

　　該齒輪材質為40Cr，屬于中碳調質鋼。40Cr鋼因含碳量較高，合金元素較多，具有較大的淬硬性。焊接時，發生冷、熱裂紋傾向嚴重，熔合區及熱影響區易產生馬氏體淬硬組織；同時過熱區脆化傾向嚴重，因此易導致堆焊層出現大面積裂紋和局部變形；同時，40Cr鋼的抗拉強度、屈服強度比相應的中碳鋼高，具有良好的機械性能，能承受一定的沖擊載荷和強大的扭矩。經計算出40Cr鋼的碳當量約為0.7%，由此可知，40Cr鋼的焊接性較差。因此，40Cr焊接前應注意預熱，以防止因基體散熱，造成焊縫內部激冷淬裂。焊接后調質前Z好加一遍正火。結晶時易偏析，對結晶裂紋（一種熱裂紋）比較敏感，焊接時容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開裂。含碳量較高，快冷時易得到對冷裂紋很敏感的淬硬組織（馬氏體組織）。過熱區在冷速較大時，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過熱區脆化。

　　1　堆焊材料的選擇
　　根據上述焊接性分析，40Cr鋼含碳量較高、合金元素較多，是其產生裂紋的主要原因，因此應選用含碳量略低、含S、P雜質少且具有良好抗裂性能的焊接材料。另外，根據齒輪在使用過程中主要承受壓應力，選擇焊接材料應滿足堆焊層一定的硬度要求。為此，選用德國卡斯特林XHD646焊條。此焊條適用于焊接和修復錳鋼、碳鋼和異種鋼；具有極高抗沖擊性、抗裂性能；焊道有很高硬度，可完全能滿足焊縫金屬的使用要求。

　　2　具體修復工藝
　　蒸發系統對廢水硬度有嚴格要求，硬度過高，一方面易在蒸發系統內部形成鈣鎂垢，影響噴嘴霧化效果；另一方面易在后續煙風系統與煙氣接觸。
　　3.1徹底清洗齒面以及軸頸等部位的油漬、銹斑層以及疲勞層。

　　3.2除去齒面的疲勞層，露出出金屬光澤，保留齒頂以及齒根的無損傷面。全方位對齒面以及軸頸進行探傷，檢測是否有檢修價值。

　　3.3制作齒形樣板和齒形檢測模塊，根據圖紙以及事物技術要求，繪制該齒輪標準齒形，并齒形樣板，已被檢測使用。

　　3.4軸面非堆焊處用石棉布、鐵絲包扎好，防止飛濺物損傷已加工面，并防止熱量散失過快，降低冷卻速度。

　　3.5對待焊區域做退火處理后再進行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用較大線能量，適當提高預熱溫度，一般預熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

　　3.7焊條的烘干，將直徑為Φ4mm，牌號為XHD646焊條在使用前進行烘烤，保溫，然后放在100℃保溫筒內，隨用隨取，以減少焊縫金屬的含氫量，降低裂紋傾向。

　　3　堆焊工藝
　　3.1徹底清洗齒面以及軸頸等部位的油漬、銹斑層以及疲勞層。

　　3.2除去齒面的疲勞層，露出出金屬光澤，保留齒頂以及齒根的無損傷面。全方位對齒面以及軸頸進行探傷，檢測是否有檢修價值。

　　3.3制作齒形樣板和齒形檢測模塊，根據圖紙以及事物技術要求，繪制該齒輪標準齒形，并齒形樣板，已被檢測使用。

　　3.4軸面非堆焊處用石棉布、鐵絲包扎好，防止飛濺物損傷已加工面，并防止熱量散失過快，降低冷卻速度。

　　3.5對待焊區域做退火處理后再進行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用較大線能量，適當提高預熱溫度，一般預熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

　　3.7焊條的烘干，將直徑為Φ4mm，牌號為XHD646焊條在使用前進行烘烤，保溫，然后放在100℃保溫筒內，隨用隨取，以減少焊縫金屬的含氫量，降低裂紋傾向。

　　4　焊接后實驗效果
　　球磨機小齒輪修復進行為期6個月的運行后檢查，堆焊層沒有發現任何異常現象，進行著色探傷檢查，無發現任何焊接缺陷，焊接后使用效果良好。

　　5　結束語

　　脫硫球磨機齒輪斷齒修復技術已經進過現場實踐證明，是可行可靠，比較經濟。節省設備維護費用，降低生產成本，有重要的意義。

（來源：除灰脫硫脫硝技術聯盟）