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脱硫球磨机小牙轮齿轮断齿的修复方法

首页 > 新闻中心 > 技术资料    发布时间:2019/10/25 21:38:39 点击量:

齿轮类传动零件如齿轮、链轮、齿圈、齿条等是各类设备中常用的零件,其损坏的主要形式是齿面磨损和断齿。

  而在球磨机运转过程中,主要靠齿轮传动来运转;如果齿轮存在质量隐患、运行中荷载不均受到冲击、操作不合理很容易出现断齿现象。轮齿的折断有两种:一种是弯曲疲劳折断;另一种是过载折断。引起疲劳折断的主要原因有:传动系统的动载荷过大;齿根圆角半径过小;齿根表面粗糙度值过大;滚切时齿根被拉伤;材料中有缺陷,热处理产生微小裂纹及其他有害残余应力等。当齿根处的交变应力超过了材料的疲劳极限时,齿根圆角处产生疲劳裂纹,裂纹又不断扩展,最终导致轮齿的弯曲疲劳折断。而过载折断则通常是由于短时严重过载的冲击载荷作用,使轮齿承受的应力超过其极限应力所致。载荷严重集中、动载荷过大及有较大的硬质异物进入轮齿啮合处,均可引起过载折断。轮齿的疲劳折断是在交变应力的长期作用下逐渐产生的。由于小齿轮齿数少,应力循环次数相对较多,产生疲劳折断也是有可能的。齿轮磨损或断齿后可用手工电弧堆焊的方法进行修复,这不仅能及时地保证设备正常运行,而且可节约大量备件费,具有显著的经济效益。本文介绍电厂球磨机小牙轮断齿后的修复实例,供同行参考。
  某脱硫球磨机型号为M411φ3200×5800筒式钢球磨煤机,出力为25吨/小时,转速为18.7r/min,最大钢球装载量为55吨。制造厂家为洛阳矿山机械厂,小牙轮材质为40Cr,总长2330mm(含轴),齿数24个,齿厚为510mm,齿高60mm,齿轮的直径为670mm;2012年9月份,机组在正常运行时发生断裂,断齿的齿形为梯形结构,断齿上截面宽20mm,下截面宽为60mm,断齿的齿厚约为180mm左右,齐根部断裂。断裂面如图1所示。
  该齿轮材质为40Cr,属于中碳调质钢。40Cr钢因含碳量较高,合金元素较多,具有较大的淬硬性。焊接时,发生冷、热裂纹倾向严重,熔合区及热影响区易产生马氏体淬硬组织;同时过热区脆化倾向严重,因此易导致堆焊层出现大面积裂纹和局部变形;同时,40Cr钢的抗拉强度、屈服强度比相应的中碳钢高,具有良好的机械性能,能承受一定的冲击载荷和强大的扭矩。经计算出40Cr钢的碳当量约为0.7%,由此可知,40Cr钢的焊接性较差。因此,40Cr焊接前应注意预热,以防止因基体散热,造成焊缝内部激冷淬裂。焊接后调质前最好加一遍正火。结晶时易偏析,对结晶裂纹(一种热裂纹)比较敏感,焊接时容易在弧坑和焊缝中凹下的部分开裂。含碳量较高,快冷时易得到对冷裂纹很敏感的淬硬组织(马氏体组织)。过热区在冷速较大时,很容易形成硬脆的高碳马氏体而使过热区脆化。
  1 堆焊材料的选择
根据上述焊接性分析,40Cr钢含碳量较高、合金元素较多,是其产生裂纹的主要原因,因此应选用含碳量略低、含S、P杂质少且具有良好抗裂性能的焊接材料。另外,根据齿轮在使用过程中主要承受压应力,选择焊接材料应满足堆焊层一定的硬度要求。为此,选用德国卡斯特林XHD646焊条。此焊条适用于焊接和修复锰钢、碳钢和异种钢;具有极高抗冲击性、抗裂性能;焊道有很高硬度,可完全能满足焊缝金属的使用要求。
  2 具体修复工艺
蒸发系统对废水硬度有严格要求,硬度过高,一方面易在蒸发系统内部形成钙镁垢,影响喷嘴雾化效果;另一方面易在后续烟风系统与烟气接触。
3.1彻底清洗齿面以及轴颈等部位的油渍、锈斑层以及疲劳层。
  3.2除去齿面的疲劳层,露出出金属光泽,保留齿顶以及齿根的无损伤面。全方位对齿面以及轴颈进行探伤,检测是否有检修价值。
  3.3制作齿形样板和齿形检测模块,根据图纸以及事物技术要求,绘制该齿轮标准齿形,并齿形样板,已被检测使用。
  3.4轴面非堆焊处用石棉布、铁丝包扎好,防止飞溅物损伤已加工面,并防止热量散失过快,降低冷却速度。
  3.5对待焊区域做退火处理后再进行焊接,采用直流堆焊的方式。
  3.6用较大线能量,适当提高预热温度,一般预热温度及层间温度可控制在250~300℃之间。
  3.7焊条的烘干,将直径为Φ4mm,牌号为XHD646焊条在使用前进行烘烤,保温,然后放在100℃保温筒内,随用随取,以减少焊缝金属的含氢量,降低裂纹倾向。
  3 堆焊工艺
3.1彻底清洗齿面以及轴颈等部位的油渍、锈斑层以及疲劳层。
  3.2除去齿面的疲劳层,露出出金属光泽,保留齿顶以及齿根的无损伤面。全方位对齿面以及轴颈进行探伤,检测是否有检修价值。
  3.3制作齿形样板和齿形检测模块,根据图纸以及事物技术要求,绘制该齿轮标准齿形,并齿形样板,已被检测使用。
  3.4轴面非堆焊处用石棉布、铁丝包扎好,防止飞溅物损伤已加工面,并防止热量散失过快,降低冷却速度。
  3.5对待焊区域做退火处理后再进行焊接,采用直流堆焊的方式。
  3.6用较大线能量,适当提高预热温度,一般预热温度及层间温度可控制在250~300℃之间。
  3.7焊条的烘干,将直径为Φ4mm,牌号为XHD646焊条在使用前进行烘烤,保温,然后放在100℃保温筒内,随用随取,以减少焊缝金属的含氢量,降低裂纹倾向。
  4 焊接后实验效果
球磨机小齿轮修复进行为期6个月的运行后检查,堆焊层没有发现任何异常现象,进行着色探伤检查,无发现任何焊接缺陷,焊接后使用效果良好。
  5 结束语
  脱硫球磨机齿轮断齿修复技术已经进过现场实践证明,是可行可靠,比较经济。节省设备维护费用,降低生产成本,有重要的意义。
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