專利名稱：一種中載中速齒輪斷齒修復(fù)堆焊用特種焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堆焊技術(shù)，特別涉及中載、中速鍛鋼齒輪斷齒修復(fù)堆焊技術(shù)。
背景技術(shù)：
齒輪是機(jī)械傳動中應(yīng)用最廣泛的零件之一，在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、起重機(jī)械等產(chǎn)品中不僅有重要的作用，而且用量相當(dāng)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(yīng)用最廣泛，通常重要用途的齒輪都采用鍛鋼制造。具體齒輪材料的選用主要是根據(jù)齒輪工作時載荷的大小、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)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。斷齒是中載、中速鍛鋼齒輪損傷的主要形式， 特別是斷齒一般為突發(fā)事件，在沒有備用齒輪的情況下，斷齒會嚴(yán)重的影響正常的生產(chǎn)，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。采用堆焊技術(shù)，可以修復(fù)失效的齒輪，恢復(fù)齒輪斷齒的形狀、尺寸，并獲得更高的使用性能。因此，在技術(shù)條件允許的情況下，對齒輪斷齒進(jìn)行堆焊修復(fù)，既符合“綠色制造” 的要求，又可以直接為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。近幾年來，國內(nèi)外許多企業(yè)試圖通過堆焊的方式來堆焊修復(fù)斷齒的中載、中速鍛鋼齒輪，但由于中載、中速鍛鋼齒輪由中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼等低淬透性鋼制造，其碳當(dāng)量高，即使是在焊前預(yù)熱和焊后熱處理的條件下，在齒輪表面上出現(xiàn)裂紋，降低齒輪焊后質(zhì)量甚至修復(fù)失敗，從而限制了中載、中速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復(fù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。專利“復(fù)合雙金屬大型齒輪再制造技術(shù)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(fù)其表面尺寸；一種“鑄鐵齒輪斷齒修復(fù)堆焊用特種焊條”和一種“鑄鋼齒輪斷齒修復(fù)堆焊用特種焊條”，主要針對鑄鐵和鑄鋼齒輪斷齒修復(fù)，而不適用于中載、中速鍛鋼齒輪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種容易焊接、焊后抗開裂、壽命長且價格低廉的堆焊修復(fù)用特種焊條。本發(fā)明的特種堆焊焊條，其藥皮化學(xué)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4 一 6，高碳錳鐵2 — 4，石墨3 — 5，硅鐵2 — 4，鈦鐵2 - 4，鉬鐵3 — 5，三氧化二鑭4 一 6，金屬鎳7 — 9，中碳鉻鐵6 — 8，釩鐵 3 — 5。焊芯為H08A鋼焊絲。上述藥皮原料中的鈦鐵、高碳錳鐵和硅鐵可以聯(lián)合脫氧，凈化堆焊熔池；高碳鉻鐵可以在堆焊熔池中直接添加Cr7C3碳化物，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(dāng)?shù)膹?qiáng)度；錳鐵可保證堆焊金屬具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能；三氧化二鑭也可以脫氧、脫硫，凈化堆焊熔池， 還可以細(xì)化焊后一次結(jié)晶組織和二次結(jié)晶組織，變質(zhì)夾雜物，改善堆焊金屬的韌性，提高堆焊金屬的抗開裂性能；金屬鎳粉可改善堆焊組織，改善應(yīng)力分布，提高堆焊金屬的抗開裂性能；鉬鐵可以提高堆焊金屬抗回火性，保證堆焊金屬回火后具有較高的硬度；釩鐵可以細(xì)化堆焊金屬組織，進(jìn)一步提高堆焊金屬的抗開裂性能，石墨可以增加堆焊金屬的含碳量，一方面提高堆焊金屬的強(qiáng)度，另一方面與鉻形成碳化物，提高耐磨性。本發(fā)明焊條的制備方法 1、對部分原料進(jìn)行鈍化處理
a、將硅鐵粉末加熱，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(jī)進(jìn)行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 7-3. 0，波美度為48 - 50。3、壓制用焊條涂敷機(jī)將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。4、干燥在100_200°C對焊條進(jìn)行干燥。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(fù)的斷齒齒輪在200-300°C進(jìn)行預(yù)熱，堆焊冷卻過程中可以獲得馬氏體組織和殘余奧氏體，相當(dāng)于對齒輪表面的堆焊金屬進(jìn)行了高頻感應(yīng)淬火處理，焊后在100-200°C進(jìn)行低溫回火處理， 這樣使齒輪心部組織仍然保持著調(diào)質(zhì)組織，具優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，而齒輪表面相當(dāng)與進(jìn)行了表面淬火+低溫回火，使齒輪表面具有較高的硬度和耐磨性。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、現(xiàn)場使用方便，易于焊接，焊后不開裂，焊接質(zhì)量明顯提高，硬度范圍為HRC50飛5。1、通過堆焊的中載、中速鍛鋼齒輪經(jīng)磨削或切削加工后可以代替經(jīng)整體生產(chǎn)的齒輪，不僅減少了制造工序，節(jié)省了原料和能源，同時其使用壽命是原齒輪的3-4倍。3、此特種焊條不僅可以應(yīng)用到中小載荷機(jī)床齒輪，如床頭箱、溜板箱齒輪等，而且也可以應(yīng)用到機(jī)床的走刀箱、變速箱齒輪斷齒堆焊修復(fù)，具有重要的工程意義。
具體實(shí)施例方式實(shí)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4 千克，高碳錳鐵2千克，石墨3千克，硅鐵2千克，鈦鐵2千克，鉬鐵3千克，三氧化二鑭4千克，金屬鎳7千克，中碳鉻鐵6千克，釩鐵3千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進(jìn)行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，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(jī)進(jìn)行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 7，波美度為48。用焊條涂敷機(jī)將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在100°C對焊芯進(jìn)行干燥。采用上述焊條堆焊修復(fù)中載中速齒輪，焊前進(jìn)行200°C預(yù)熱、焊后在200°C進(jìn)行回火處理，修復(fù)后表面的硬度為HRC50。
實(shí)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5 千克，高碳錳鐵3千克，石墨4千克，硅鐵3千克，鈦鐵3千克，鉬鐵4千克，三氧化二鑭5千克，金屬鎳8千克，中碳鉻鐵7千克，釩鐵4千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進(jìn)行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，在740°C保溫1小時；將中碳鉻鐵粉末加熱，在 580°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在320°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機(jī)進(jìn)行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 9，波美度為49。用焊條涂敷機(jī)將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在150°C對焊芯進(jìn)行干燥。采用上述焊條堆焊修復(fù)中載中速齒輪，焊前進(jìn)行250°C預(yù)熱、焊后在150°C進(jìn)行回火處理，修復(fù)后表面的硬度為HRC53。實(shí)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6 千克，高碳錳鐵4千克，石墨5千克，硅鐵4千克，鈦鐵4千克，鉬鐵5千克，三氧化二鑭6千克，金屬鎳9千克，中碳鉻鐵8千克，釩鐵5千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、中碳鉻鐵和高碳錳鐵進(jìn)行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，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(jī)進(jìn)行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為3. 0，波美度為50。用焊條涂敷機(jī)將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在200°C對焊芯進(jìn)行干燥。采用上述焊條堆焊修復(fù)中載中速齒輪，焊前進(jìn)行300°C預(yù)熱、焊后在100°C進(jìn)行回火處理，修復(fù)后表面的硬度為HRC55。
權(quán)利要求
1.一種中載中速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復(fù)用特種焊條，其藥皮化學(xué)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4 一 6，高碳錳鐵 2 — 4，石墨3 — 5，硅鐵2 - 4，鈦鐵2 — 4，鉬鐵3 — 5，三氧化二鑭4 一 6，金屬鎳7 — 9， 中碳鉻鐵6 - 8，釩鐵 3 - 5 ；其焊芯為H08A鋼焊絲。
2.上述中載中速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復(fù)用特種焊條的使用方法，其特征在于堆焊前進(jìn)行200— 300°C預(yù)熱，焊后在100— 200°C進(jìn)行回火處理。
全文摘要
一種中載中速鍛鋼齒輪斷齒堆焊修復(fù)用特種焊條，其藥皮化學(xué)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4-6，高碳錳鐵2-4，石墨3-5，硅鐵2－4，鈦鐵2-4，鉬鐵3-5，三氧化二鑭4-6，金屬鎳7-9，中碳鉻鐵6-8，釩鐵3-5。焊芯為H08A鋼焊絲。使用時焊前進(jìn)行200-300℃預(yù)熱，焊后在100-200℃進(jìn)行回火處理。本發(fā)明現(xiàn)場使用方便、易于焊接、焊后不開裂、焊后齒輪表面硬度范圍為HRC50~55，修復(fù)后的齒輪的使用壽命是原齒輪的3-4倍。
文檔編號B23K35/40GK102489900SQ20111036337
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者周野飛, 楊慶祥, 楊育林, 齊效文 申請人:燕山大學(xué)