利用焊接技术修复烧结台车车轴的实践

摘要：鞍钢炼铁总厂烧结台车在使用过程中，经常会出现由于台车轮里的轴承损坏，从而造成台车轴严重磨损等故障，严重时会导致台车轮从轴上脱落。由于维修工期要求紧、备品供应不上等原因，利用焊接技术对此类台车轴进行填焊修复。

关键词：焊接技术；烧结台车；台车轴；烧结机；台车装配 文献标识码：A

中图分类号：TF046 文章编号：1009-2374（2015）28-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.039

烧结台车是烧结机的主要运行部件，主要作用是在烧结机头尾轮之间形成回转链。鞍钢炼铁总厂现有6条烧结线，共计830台台车运行。由于烧结线上的作业环境非常恶劣，如温度高、粉尘大、台车载重大等原因，经常会出现由于轴承严重损坏造成台车轴磨损等故障，严重时会导致台车轮从轴上脱落。每当发生此故障时，经厂领导、工程技术人员与焊工技师共同进行探讨，决定可以应用焊接技术对台车轴进行修复使用。

1 台车轴修复工艺的分析及修复方案的确定

1.1 台车轴材料成分及适用

该台车轴材质为45#钢，其45#钢的化学成分C：0.42～0.48；Μn：0.17～0.18；Si：0.17～0.37；P：≤0.04；S：≤0.04。其中力学性能δs：360MPa；δb：610MPa；δ%：16。

45#钢适用于要求强度较高、韧性中等的零件，通常在调质、正火状态下使用。表面淬火硬度一般为HRC40～50，例如齿轮、齿条、链轮、轴、键、销、压缩机及泵的零件和轴辊等。

1.2 焊接材料的选择

台车轴材料为45#钢，根据焊接件的力学性能、成分及焊接的综合因素，选择焊条材料为J506，其化学成分C：≤0.08；Si：≤0.09；Μn≤1.60；Cr：0.20；Ni：0.3；S：≤0.035；P：≤0.04。其中力学性能δs：≥400MPa；δb：≥490MPa；δ%：22。焊接过程选择的电流当焊条直径为2.5mm时，选用电流70～90A；焊条直径为3.2mm时，选用电流90～130A；焊条直径为4.0mm时，选用电流130～150A；焊条直径为6.0mm时，选用电流150～190A。

1.3 焊接位置的确定

与轴承配合的轴台表面如图1所示：

2 台车轴焊接修复工艺

2.1 焊接方法

手工电弧焊。

2.2 裂纹部位的预加工

裂纹两端钻止裂孔，裂纹部位开坡口，坡口应为裂纹全长和全深，以防裂纹再度发生，并保证焊缝与基体良好结合。

2.3 焊条的选择

选择堆焊条前要了解零件的材料、力学性能、热处理状态、堆焊部位的工作条件及技术要求。通常根据磨损面的硬度要求选用相同硬度的堆焊焊条。45#钢使用中碳钢焊条J506，用堆焊方法恢复零件的尺寸，应根据所需堆焊层的厚度选择焊条直径。当焊条层厚度<1.5mm时，焊条直径为3.2mm，1层堆焊；焊条层厚度<5mm时，焊条直径为4～5mm，1～2层堆焊；焊条层厚度>5mm时，焊条直径为5～6mm，>2层堆焊。在焊接时，焊条应保持干燥、清洁，焊条在使用前应在200℃～300℃温度中保温1h进行烘干，以减少堆焊层的气泡。

2.4 焊机

采用交流、直流焊机均可。

2.5 施焊区处理

对台车轴焊接处，进行清理油污、铁锈、氧化皮及其他对焊接有害的物质彻底清除干净。

2.6 电弧长度选择

熔池底到焊条端的距离称为弧长。焊条电弧焊中，电弧过长，会出现电弧燃烧不稳定，增加金属飞溅，熔深减小，而且融化金属从焊条上滴下穿过空气的距离长，易与空气中氧氮发生作用，产生气孔，使焊条缝质量变劣。因此，在焊接时力求使用短弧，一般要求弧长不超过焊条直径。

2.7 施焊人员

焊工由经验丰富的师傅进行施焊。

2.8 施焊环境

应在无风、灰尘较小的环境进行施焊。

2.9 焊接应力的释放

当台车轴修补部位堆焊完后，然后对焊接部位进行加温至300℃～400℃左右进行退火，并保温半小时以上，然后进行慢冷，在实际工作中，台车轴埋在石灰中缓慢冷却，使焊接产生的残余应力能够充分释放，便于以后切削加工以致最后装配完成。

常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火。

3 堆焊的操作过程及切削加工

3.1 操作过程

首先把所需堆焊部位清理干净，然后对施焊部位及周边进行预热100℃～150℃左右，再按图1的焊接施焊区域进行堆焊。在施焊过程中，如果堆焊层不能一次性完成，每施焊一层焊缝，就要对焊缝进行清理溶渣，清理干净后，再进行施焊。施焊轴颈到要求尺寸后，然后进行焊接残余应力释放。

3.2 堆焊层的切削加工

3.2.1 刀具材料选择。由于堆焊层有一定的硬度和耐磨性，且切削时振动与冲击较大。因此，粗加工时宜选用韧性较好、抗弯强度高不易崩刃的刀具，如用YG8、YT5等。精加工时宜选用硬度较高、耐磨性好且抗冲击的硬质合金，如YT15。

3.2.2 切削步骤。切削操作时，要遵循先粗车、然后半精车、最后精车的原则，达到图纸的尺寸公差及表面粗糙度要求。提高加工精度是提高装配精度的前提条件之一。

4 台车装配

第一，清点各零件，去毛刺，并自检各零件尺寸，合格后方可装配。

第二，台车的四个车轴与台车孔的装配采用选配法，保证轴与孔的过盈量在0.05～0.09mm范围内，采用热胀配合法装配。用电磁感应加热器同时加热台车四轴孔，温度控制在160℃左右，加热时间50分钟，台车轴孔膨胀量在0.2～0.3mm左右，然后将台车轴迅速装入台车孔内。装配前检查台车轴油孔有无铁屑，油孔是否通畅。车轴与台车孔装配如图2所示：

第三，将滚套和卡轮、定距环依次装入轴上。

第四，轴承的装配应先把车轮加热到200℃，然后把轴承装入车轮里保温，保温30分钟后，轴承内圈温度即可达到100℃以上，然后把车轮和轴承一同装入台车轴上，注入润滑脂量应占整个腔内体积的2/3左右。车轮安装后应转动自如，无卡阻或晃动现象。

第五，将防磨板、密封板、栏板、隔热垫、篦条分别装在台车体上。装配完成的台车如图3所示。

5 加强台车综合管理

（1）修旧利废，少换新件，要求少割多拆，例如各种螺丝尽可能拆下来；（2）勤检查和保养，及时发现问题及时解决；（3）台车轮腔内要定期注入润滑脂，避免轴承缺油损坏；（4）检查密封板是否损坏，如损坏应及时更换；（5）检查栏板联接螺丝是否松动，如松动过大，相邻两栏板会产生错位，导致物料从错位缝隙中脱落；（6）优化技术资源组合，使每个作业组都有能够承担维修主要部位并且修理质量可靠的人才；（7）加强全面质量管理，一方面加强全员质量教育，另一方面加强修理过程中的质量管理，要求管理人员和技术人员要深入现场，加强指导，帮助解决问题；（8）对结构上薄弱环节进行改造；（9）对一些经常性故障要进行分析，找出原因，有针对性地采取措施；（10）有计划地进行逐年更换新台车。

6 结语

2012年有一批台车，由于台车体损坏无法修复，而台车轴有不同程度的磨损，可以利用焊接技术来实现修复。重新装配后，经过一年多的使用，没有发现因台车轴焊补而造成弯曲、断裂等故障，台车运行正常。通过实践检验，利用焊接技术修复的台车轴具有较好的使用效果。

参考文献

[1] 李新合.机械设备维修工程学[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2] 劳动部培训司.金属材料与热处理（第三版）[M].北京：中国劳动出版社，1985.

作者简介：王延朝（1975-），男，鞍钢重机公司冶炼设备厂机械工程师，研究方向：技术管理。

（责任编辑：黄银芳）