数控机床断裂齿轮轮齿的焊接修复技术的应用

张衍坤

摘要：数控机床断裂齿轮轮齿运用焊接修复技术，会受到齿轮轮齿材料以及焊接技术特点影响，存在一定的工艺缺陷。利用专业检验仪器对焊接技术工艺进行检验，会发现断裂处的齿轮轮齿经焊接之后存在焊接面过硬问题，还会在焊接修复过程中存在裂纹现象，影响使用性能。本文主要分析数控机床齿轮轮齿材料特点焊接修复技术，针对焊接修复技术应用过程中可能产生的相关负面问题，在焊接工艺方面进行了应用探析，以提升焊接修复技术应用效果。同时，对采取相应应用策略后的焊接修复技术再次进行质量方面的检验，来验证应用策略的有效性。

关键词：数控机床齿轮;焊接修复;技术应用;工艺检验

中图分类号：TG659                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）15-0111-02

0  引言

数控机床齿轮发生断裂的情况在行业内属于较为普遍现象，为了降低企业运行成本，通常在发生数控机床齿轮断裂时，使用焊接技术进行修复。焊接技术主要是经过高压、加热等方法使两者间进行融合，该技术通常应用于金属之间或者金属与非金属两者间的连接。焊接修复技术在数控机床断裂齿轮轮齿修复中的应用，可能受到齿轮自身材料影响、技术应用过程中的操作影响，进而降低技术应用效果，影响修复后的设备使用。因此，加强数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复技术相关影响因素、工艺特点等方面的分析与研究有着十分重要的现实意义。

1  数控机床齿轮轮齿材料特征分析

数控机床齿轮轮齿结构材料通常为合金材质，包含多种化学物质成分，齿轮轮齿表面硬度是58RC。将国际焊接协会公布的检验标准作为依据，并碳当量公式进行齿轮轮齿焊接特性方面的计算，可以得知在数控机床齿轮轮齿结构材质中的碳当量约为1.673。这一数值说明齿轮轮齿自身材质具有严重的淬硬特征，材料的焊接特性不高，不利于焊接修复技术的应用。采用焊接修复技术过程中极易发生冷裂纹、淬硬组织等现象。由于焊接材料中所含的碳以及金属元素含量较多，因此，该材质通常会在不高于500摄氏度的温度区域内有较为稳定的特性。同时，含量较多的碳与金属元素使得数控机床齿轮轮齒之间的液态与固态区间不断增加，进而会发生偏析现象，进而造成热裂纹现象，影响齿轮使用性能，使得修复工作难度不断增加。

2  数控机床齿轮轮齿的焊接修复技术应用策略探析

结合上述内容中对于数控机床齿轮轮齿自身材料特性的分析，以及参考焊接技术应用特点，进行以下几方面的数控机床齿轮轮齿焊接修复技术工艺保障措施探析。

2.1 采取焊接修复技术前需要采取严格的预热措施

在进行数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复之前需要提前对齿轮轮齿进行预热，并且需要将预热温度调至200摄氏度至250摄氏度范围内，以确保可以实现最大程度的延缓冷却速度，减少冷裂纹现象的发生机率。急剧的温度降低会对齿轮轮齿晶体结构产生极大影响，导致裂纹现象的发生。在实施焊接技术之前开展预热工作可以降低温度发生急剧变化情况，进而降低对齿轮轮齿材料的伤害，减少裂纹发生机率，提高焊接修复技术应用效率，使修复后的数控机床齿轮轮齿满足使用技术标准。

2.2 加强对于齿轮轮齿表面污渍的清洁与处理

数据机床齿轮轮齿发生断裂后，其断裂部位受到日常运行环境的影响，会存在着大量污垢，齿轮轮齿表面所附着的大量铁锈或者油污等会对焊接技术的应用造成极大负面影响。因此，在进行焊接工作前，需要对齿轮轮齿进行清洁工作，处理掉表面附着物，使其达到洁净光亮的效果，减少其他物质对于焊接工作造成的负面影响。焊接技术的应用，是利用两种物件之间原子的结合来实现的，由此也可以得知确保数控机床断裂出齿轮轮齿表面清洁度，对于焊接效果的保障所具有的重要作用。特别是焊接接触部位的污垢会严重影响焊接面的结合效果。当在焊接过程中，如果焊接部位混入了其他材质的物体后还会影响焊接部件的牢固性，降低数控机床齿轮轮齿的修后使用性能。

2.3 对焊接材料采取烘干处理确保焊接效果

在进行数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复过程中，会使用焊条进行电弧焊以及直流反接焊接工艺，通常选用的是227型号的焊条。并且在进行焊接之前需要对焊条采取非常严格的提前烘干措施，以确保焊条表面没有水分存在，为焊接修复技术应用效果奠定基础，防止焊条本身存在的水分影响焊接牢固性以及焊接工艺。

2.4 加强焊条规格方面的选择与控制

在实施焊接修复技术过程中，焊条对于焊接点精准性的控制起到了至关重要的作用。当前焊接技术应用过程中需要使用直径在2毫米左右的焊条，可以实现更为精准性要求目标，并且在焊接时所使用的电流要尽量小一些，以120安至150安范围内的电流较为合适，满足这两方面的条件会使焊接工艺更为精密化。数控机床齿轮轮齿自身的结构设计具有十分明显的精密性特点，其发生断裂后，需要经过焊接修复后使其形状达到和之前的状态高度一致，才可更好地满足数控机床正常运转时可以和其他齿轮之间实现紧密结合，由此可见，对于焊条直径、尺寸等方面的技术要求极高。如果所选择的焊接过于粗大，则在焊接过程中会无法实现对焊接点的精准定位以及精密化焊接，使得修复后的齿轮形态发生偏移，无法满足数控机床正常运转需求。如果焊条选择过细，则又会容易发生断裂现象，进而影响焊接技术的工作效率，同时存在影响焊接效果的可能性。

2.5 注重焊接修复技术实施后冷却环节的处理

数控机床齿轮轮齿实施焊接修复之后需要进入冷却环节，需要采取相应措施降低冷却速度以避免发生裂纹现象，比如缓慢冷却、后加热等处理措施，可以有效降低数控机床断裂齿轮轮齿在进行焊接修复之后发生不良影响的机率。在焊接完毕之后对焊接物体进行一定温度形式的加热，并采取保温处理，从而使焊接物件不断缓慢降温，可以有效改善焊接部位的金属性能，降低应力带来的负面影响。焊接完毕之后的加热处理措施主要包含加热、温度保持以及冷却三方面环节，并需要确保各项措施的连贯性，严禁出现间断现象。

3  数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复技术工艺检验

在采取上述焊接技术策略之后，需要对数控机床断裂齿轮轮齿焊接工艺进行相关质量方面的检验，通过对焊接缝隙、焊接部位周围部位状态的观察与检测，出具检测报告，并依据检测结果进行经验总结。本文研究过程中经过相应的检测与检验工作，未发现存在焊接造成的数控机床齿轮轮齿缺陷，修复后的齿轮可以实现正常运转。具体的检验及检测过程如下：

①对焊接修复后的数控机床断裂齿轮轮齿开展检测过程中，使用的是DM12000M型金项显微镜，利用该仪器对齿轮焊接缝隙、接头部位进行微观组织方面的观察，发现可以十分清晰的观察到齿轮焊接部位微观组织相关结构。依据观察结果可知，焊接木材晶粒非常细小，而融合区域、过热部位晶粒存在着较为明显的粗大现象。融合区域，加热温度处于固定和液体中间范围，进而使得数控机床齿轮轮齿自身材质物理及化学性能均十分不稳，存在较为明显的不均匀特点，进而影响齿轮轮齿焊接部位物理强度以及韧性。进而使得融合区域成为了焊接缺陷较为容易发生的关键性位置。

在进行数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复时，其温度范围为固相线温度之下，1100摄氏度以上，在此温度区域中，金属物体存在过热现象，受到热胀冷缩现象的影响，使得金属物体的晶粒不断膨胀，冷却后就变成了粗大的组织。该类型组织使得金属物体强度下降，也就造成了融合区域和过热部位变成了焊接接头位置最为脆弱环节。

以微观结构角度分析数控机床断裂齿轮轮齿焊接部位组织特点，可以看到焊接缝隙部位的机构组织属于下贝氏组织结构特点，在强度、塑性、硬度、韧性等方面均有较强特性，受到力学特性的影响，使得断裂齿轮轮齿性能较好，进而可以保障数控机床实现正常工作。

②数控机床断裂齿轮轮齿焊接修复部位硬度检测

利用THSV-800型号适应度量计，开展数控机床断裂齿轮轮齿实施焊接修复后焊缝部位的硬度测试，其结果显示687HV，这一结果数值和59HRC具有等同效率特點。同时从数值方面分析可以知道修复后的数控机床齿轮轮齿自身硬度相比于断裂之前的硬度有略微升高，进而充分表明焊接技术的应用，可以使数控机床齿轮轮齿表面硬度符合正常运行需求，进而使修复后的数控机床投入到正常工作中去。

由上述两方面检测结果的分析可以看到，通过采取本文提出的，在焊接修复技术前采取严格的预热措施、加强对齿轮轮齿表面污渍的清洁与处理、对焊接材料采取烘干处理确保焊接效果、加强焊条规格方面的选择与控制、注重焊接修复技术实施后冷却环节的处理等应用策略的实施，可以有效防止和降低裂纹、偏移、薄弱部位的现象发生。

4  结束语

数控机床在运行过程中发生齿轮轮齿断裂情况极为常见，焊接修复技术的应用，可以在很大程度上降低企业设备维护成本。但是因为齿轮轮齿自身材质方面的影响因素，使得焊接修复技术的应用存在着较多的缺陷特征，严重时不仅降低修复后设备的使用寿命，甚至还可能发生无法运行等现象。较为常见的技术应用缺陷有冷裂纹、热裂纹、偏移等。本文分析与研究过程中通过加强缓慢降温冷却、后期加热等技术措施的应用，在很大程度上减少了裂缝问题的发生机率，确保了经焊接修复技术应用后，数控机设备的正常运行和使用。本文通过利用有关仪器设备进行焊接修复技术的检测，可以看到修复后的齿轮轮齿焊接缝隙处的硬度相比于齿轮正常状态时要稍高，符合设备运行技术指标。由此可见，对焊接修复技术通过加强工艺策略，可以使焊接修复技术满足数控机床断裂齿轮轮齿的修复要求，保障修复后的设备可以正常投入生产，降低企业设备维护成本，提升企业效益。

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