一種重載高速齒輪斷齒修復堆焊用特種焊條的製作方法

2023-09-19 09:56:55 1

專利名稱：一種重載高速齒輪斷齒修復堆焊用特種焊條的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種焊條，特別是堆焊用特種焊條。
背景技術：
齒輪是機械傳動中應用最廣泛的零件之一，在汽車、拖拉機、工具機、起重機械等產品中不僅有重要的作用，而且用量相當大。齒輪按材料種類主要有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵和有色金屬。其中，鍛鋼應用最廣泛，通常重要用途的齒輪都採用鍛鋼製造。具體齒輪材料的選用主要是根據齒輪工作時載荷的大小、轉速的高低及齒輪的精度要求來確定。按齒輪承受載荷一般分為輕載荷、中載荷和高載荷；按齒輪轉速一般分為低速齒輪(1、m /S)、中速齒輪 (6^10 m /s)和高速齒輪(1(T15 m /s)；按齒輪精度一般為6、級(中、低速)和8 12級 (高速)，汽車、拖拉機齒輪精度一般為6、級。齒輪傳動的失效形式及影響因素較多，其中齒輪輪齒斷裂(斷齒)是較為常見的齒輪損傷形式，也是造成齒輪失效的重要原因。斷齒是重載、高速鍛鋼齒輪損傷的主要形式， 特別是斷齒一般為突發事件，在沒有備用齒輪的情況下，斷齒會嚴重的影響正常的生產，給企業帶來巨大的經濟損失。採用堆焊技術，可以修復失效的齒輪，恢復齒輪斷齒的形狀、尺寸，並獲得更高的使用性能。因此，在技術條件允許的情況下，對齒輪斷齒進行堆焊修復，既符合「綠色製造」 的要求，又可以直接為企業創造經濟效益。近幾年來，國內外許多企業試圖通過堆焊的方式來堆焊修復斷齒的重載、高速鍛鋼齒輪，但由於重載、高速鍛鋼齒輪由低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼製造，滲碳或碳氮共滲後其碳當量相當高，即使是在焊前預熱和焊後熱處理的條件下，在齒輪表面上很容易出現裂紋，降低齒輪焊後質量甚至修復失敗，從而限制了重載、高速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復技術的廣泛應用。專利「複合雙金屬大型齒輪再製造技術用堆焊焊條」(專利號ZL200510007159. 7)， 主要針對尺寸直徑在3-5米的大型齒輪因表面磨損，通過堆焊恢復其表面尺寸；一種「鑄鐵齒輪斷齒修復堆焊用特種焊條」和一種「鑄鋼齒輪斷齒修復堆焊用特種焊條」，主要針對鑄鐵和鑄鋼齒輪斷齒修復，而不適用於重載、高速鍛鋼齒輪。

發明內容
本發明的目的在於提供一種容易焊接、焊後抗開裂、壽命長的重載高速齒輪斷齒修復堆焊用特種焊條。本發明的特種堆焊焊條，其藥皮化學成分的重量百分比為(wt%):大理石25 - 35， 螢石14 - 20，石英3 - 5，白土子2 - 4，高碳鉻鐵6 — 8，高碳錳鐵1 一 3，石墨5 — 7，矽鐵1 一 3，鈦鐵1 一 3，鉬鐵5 — 7，三氧化二鑭3 — 5，金屬鎳7 — 9，中碳鉻鐵4 一 6，釩鐵 3 — 5。焊芯為H08A鋼焊絲。上述藥皮原料中的鈦鐵、高碳錳鐵和矽鐵可以聯合脫氧，淨化堆焊熔池；添加了較多的高碳鉻鐵，可以在堆焊熔池中獲得更多的Cr7C3碳化物，進一步提高堆焊層金屬的耐磨性；中碳鉻鐵可以控制一定的碳含量和鉻含量，提高堆焊金屬的淬透性，保證堆焊金屬基體適當的強度；錳鐵可保證堆焊金屬具有較高的強度和抗疲勞性能；三氧化二鑭也可以脫氧、脫硫，淨化堆焊熔池，還可以細化焊後一次結晶組織和二次結晶組織，變質夾雜物，改善堆焊金屬的韌性，提高堆焊金屬的抗開裂性能；金屬鎳粉可以改善堆焊組織，改善應力分布，進一步提高堆焊金屬的抗開裂性能；添加了較多的鉬鐵，可以提高堆焊金屬抗回火性， 保證堆焊金屬回火後具有較高的硬度；釩鐵可以細化堆焊金屬組織，進一步提高堆焊金屬的抗開裂性能，添加了較多的石墨，可以進一步增加堆焊金屬的含碳量，一方面提高堆焊金屬的強度，另一方面與鉻形成碳化物，提高耐磨性。本發明焊條的製備方法 1、對部分原料進行鈍化處理
a、將矽鐵粉末加熱，在720- 750°C保溫1小時，
b、將中碳鉻鐵粉末加熱，在550- 600°C保溫1小時，
c、將高碳錳鐵粉末加熱，在300- 350°C保溫1小時。2、混合將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然後再加入水玻璃粘結劑攪拌均勻，該水玻璃的模數為2. 7-3. 0，波美度為48 - 50。3、壓制用焊條塗敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。4、乾燥在100_200°C對焊條進行乾燥。上述特種焊條使用方法除像普通焊條一樣正常使用外，需要焊前對需要修復的斷齒齒輪在300-400°C進行預熱，堆焊冷卻過程，可以獲得馬氏體組織，相當於對齒輪表面的堆焊金屬進行了淬火處理，焊後在100-200°C進行低溫回火處理，這樣使齒輪心部組織仍然具優良的綜合力學性能，而齒輪表面相當與進行了表面淬火+低溫回火，使齒輪表面的硬度和耐磨性可以達到滲碳處理的硬度和耐磨性。本發明與現有技術相比具有如下優點
1、現場使用方便，易於焊接，焊後不開裂，焊接質量明顯提高，硬度範圍為HRC58飛3。2、通過堆焊的重載、高速鍛鋼齒輪經磨削或切削加工後可以代替經整體生產的齒輪，不僅減少了製造工序，節省了原料和能源，同時其使用壽命是原齒輪的3倍。3、此特種焊條不僅可以應用到汽車、拖拉機、摩託車、礦山機械等民用齒輪的斷齒堆焊修復，而且還可以應用到航空發動機等齒輪斷齒堆焊修復。
具體實施例方式實施例1
取藥皮的原料，大理石35千克，螢石20千克，石英5千克，白土子4千克，高碳鉻鐵6 千克，高碳錳鐵1千克，石墨5千克，矽鐵1千克，鈦鐵1千克，鉬鐵5千克，三氧化二鑭3千克，金屬鎳7千克，中碳鉻鐵4千克，釩鐵3千克及H08A鋼焊絲。先對矽鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將矽鐵粉末加熱，在720°C保溫1小時；將中碳鉻鐵粉末加熱，在 550°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在300°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然後再加入水玻璃粘結劑攪拌均勻，該水玻璃的模數為2. 7，波美度為48。用焊條塗敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在100°C對焊芯進行乾燥。採用上述焊條堆焊修復重載、高速齒輪，焊前在300°C預熱、焊後在200°C回火處理，修復後表面的硬度為HRC58。實施例2:
取藥皮的原料，大理石30千克，螢石17千克，石英4千克，白土子3千克，高碳鉻鐵7 千克，高碳錳鐵2千克，石墨6千克，矽鐵2千克，鈦鐵2千克，鉬鐵6千克，三氧化二鑭4千克，金屬鎳8千克，中碳鉻鐵5千克，釩鐵4千克及H08A鋼焊絲。先對矽鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將矽鐵粉末加熱，在730°C保溫1小時；將中碳鉻鐵粉末加熱，在 570°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在350°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然後再加入水玻璃粘結劑攪拌均勻，該水玻璃的模數為2. 8，波美度為49。用焊條塗敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在150°C對焊芯進行乾燥。採用上述焊條堆焊修復重載、高速齒輪，經焊前在350°C預熱、焊後在150°C回火處理， 修復後表面的硬度為HRC60。實施例3
取藥皮的原料，大理石25千克，螢石14千克，石英3千克，白土子2千克，高碳鉻鐵8 千克，高碳錳鐵3千克，石墨7千克，矽鐵3千克，鈦鐵3千克，鉬鐵7千克，三氧化二鑭5千克，金屬鎳9千克，中碳鉻鐵6千克，釩鐵5千克及H08A鋼焊絲。先對矽鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將矽鐵粉末加熱，在750°C保溫1小時；將中碳鉻鐵粉末加熱，在 600°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在350°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然後再加入水玻璃粘結劑攪拌均勻，該水玻璃的模數為3. 0，波美度為50。用焊條塗敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在400°C對焊芯進行乾燥。採用上述焊條堆焊修復重載、高速齒輪，經焊前在300°C預熱、焊後在100°C回火處理， 修復後表面的硬度為HRC63。
權利要求
1.一種重載、高速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復用特種焊條，其藥皮化學成分的重量百分比為wt% 大理石25 — 35，螢石14 — 20，石英3 — 5，白土子2 — 4，高碳鉻鐵6 — 8，高碳錳鐵1 一 3，石墨5 — 7，矽鐵1 一 3，鈦鐵1 一 3，鉬鐵5 — 7，三氧化二鑭3 — 5，金屬鎳7 — 9，中碳鉻鐵4 - 6，釩鐵3 - 5 ；焊芯為H08A鋼焊絲。
2.上述重載、高速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復用特種焊條的使用方法，其特徵在於堆焊前要在300— 400°C下預熱，焊後在100— 200°C下進行回火處理。
全文摘要
一種重載高速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復用特種焊條，其藥皮化學成分的重量百分比為wt%大理石25－35，螢石14－20，石英3－5，白土子2－4，高碳鉻鐵6－8，高碳錳鐵1－3，石墨5－7，矽鐵1－3，鈦鐵1－3，鉬鐵5－7，三氧化二鑭3－5，金屬鎳7－9，中碳鉻鐵4－6，釩鐵3－5；焊芯為H08A鋼焊絲。焊前對需要修復的斷齒齒輪在300-400℃進行預熱，焊後在100—200℃進行回火處理。本發明現場使用方便、易於焊接、焊後不開裂、焊接質量明顯提高，焊後齒輪表面硬度範圍為HRC58~63，修復後的齒輪的使用壽命是原齒輪的3-4倍。
文檔編號B23K35/40GK102441748SQ201110363359
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者周野飛, 楊慶祥, 楊育林, 齊效文 申請人:燕山大學