散货装船机回转大齿圈堆焊齿形技术的应用

胡军

摘 要：本文对连云港港口SZJ3000型散货装船机回转大齿圈断齿的修复工艺进行探讨，采用在断齿部位堆焊齿形的办法以解决齿轮的修补问题，应用定位氩弧焊接技术，完成断齿的修复，此技术的避免了更换大齿圈的繁重工作，取得了良好的技术经济效益。

关键词：镶齿；焊接；定位；装配

1 概述

连云港港口SZJ3000型散货装船机是煤炭装船输出的专业化大型港机，装船机回转大齿圈的作用是支撑整个设备以及通过立式行星减速机小齿轮沿大齿圈周向啮合旋转运动，带动装船机回转机构工作。由于装船机回转机构的大齿圈齿轮的疲劳磨损较为严重，工作齿面由于长期啮合磨损和挤压，局部齿面受到磨损和挤压变形严重，从而导致断齿的发生。

在使用过程中大齿圈上有四只齿断裂，详见图片1：

2 技术可行分析

大齿圈上有四只齿从根部断裂，导致装船机无法旋转运动，由于该大齿圈规格大、制造周期长，为确保尽快缩短维修时间和降低成本，对大齿圈断裂的四只齿部位采用镶齿修复的工艺。该大齿圈材质为中碳合金钢（42CrMo），工作齿面为软齿面（制造工艺为淬火+高温回火，硬度为HB240-280），断裂齿修复的最大难点是断齿部位堆焊后的强度问题，以及齿轮啮合的刚性及扭矩作用力的问题。理论上可以对大齿圈进行堆焊作业，但必须进行焊前预热以及焊后热处理退火处理，控制焊接区域热影响区以及消除焊接残余应力。

3 镶齿工艺的实施

3.1 准备工作

（1）清洁焊接区域的油污、断齿裂层、疲劳层、原淬火层；

（2）对大齿圈断裂部位四只齿根部进行打磨，要求平面度、垂直度<0.10mm；为便于画线控制齿距尺寸；

（3）按齿轮主体的齿轮距高做出大样板，断齿左右的两侧各有三至四个齿。断齿部分分布均匀确定尺寸并找线以确定螺丝孔定位，按齿形配钻定位螺栓分别在齿轮径向钻定位螺栓孔M12×75深；

（4）焊接前用铁皮做出单齿小样板便于焊接时控制齿型；

（5）单齿小样要给留出堆焊层尺寸≥5mm；

（6）焊接前要做好防风、防火等安全准备工作。

3.2 螺丝孔的数量尺寸分布

（1）按总体大样板给断齿部位确定螺丝孔中心线，必须与邻齿平行；

（2）螺丝上端留出大约6至8mm距离，以便焊接堆焊层；

（3）螺丝孔的下端口与邻齿在一个平面上，不能焊接；

（4）两螺丝上下距离约牙底距离50cm为准。（螺丝的数量与后补齿的强度有关，螺柱之间的距离太大，与焊接难度有关）。

3.3 焊接

（1）螺柱定位后，焊接工件；

（2）打底层焊接材料的选用应与齿轮本体的材质相匹配；

（3）打底层焊完后应给堆焊层留出3层以上的堆焊层；

（4）焊接过程的层间温度应不低于150摄氏度；

（5）焊接过程应用齿轮小样板控制齿型及邻齿的距离；

（6）堆焊层及打底层的整个焊接工艺应按焊条的工艺要求做，焊接电流不宜过大，不应出现气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷；

（7）整个焊接堆焊面应控制平整，利用好小样板，给下一道打磨工序打好基础；

（8）焊接过程中，小齿样板和整体大样板要配合用好，以控制好小齿尺寸和整体尺寸的距离。

3.4 焊后处理。

（1）焊接完毕后对补好的齿加热至150摄氏度以上。随后用石灰覆盖全部补齿，使焊接区域缓冷，提高焊接强度确保齿的质量。

（2）清理石灰对后补的齿按齿轮大样板及小样板的尺寸，进行磨削到标准齿型为准。

4 效果检查

通过采用堆焊齿形技术成功修复了装船机回转大齿圈的断齿，取得了较好地效果，经过试运行，新制的轮齿啮合性能良好，运行平稳，较好地解决了断齿齿形再生的问题。

参考文献：

[1]张质文编著.起重机设计手册[K].中国铁道工业出版社出版.

[2]王文翰编著.焊接技术手册[K].河南科学技术出版社出版.endprint