减速机输出轴断裂的修复

1台减速机的输出轴直径为80 mm，材料为经过调质处理的45号钢。由于施工时违规操作，该轴出现如附图所示的断裂情况。我们采用现场修复工艺，对该轴实施了修复。

由于45号钢碳当量大，在焊接时热影响区的淬硬倾向较大，容易产生冷裂纹，且该轴焊接量较大，不可避免地存在着较大的焊接变形和焊接应力。为减小焊接变形，提高焊缝质量，采取焊前预热措施，机加工前再对零件进行相应的热处理，以减缓冷却速度，方便氢的扩散逸出，防止产生冷裂纹，消除焊接应力。热处理后再对焊接部位按照要求进行车削加工，即可达到该轴的尺寸要求。

1.焊前准备

(1) 选择设备及材料

鉴于施工现场条件，对该轴采用手工电弧焊焊接方法。焊接设备采用 BX1-330型交流焊弧机。电源采用直流电源，反极连接（焊条接正级）。为提高焊缝的抗裂性能及强度，焊接材料采用低氢型J507（E5015）碱性焊条进行焊接，焊接前将焊条进行1～2 h烘焙，使其温度达到350 ℃，然后存放在100～150 ℃的保温箱中，使用时取出放在干燥筒内。Ⅰ、Ⅱ层焊缝用直径3.2 mm焊条，以减小焊接应力。以后焊缝用直径4 mm焊条，以提高工作效率。

(2) 设计焊接坡口及间隙

焊接前将该轴断裂部位加工平整，同时为减小焊接应力，在焊接坡口的设计上采取了一定措施。首先根据断裂情况及零件直径设计了U型坡口，坡口上宽为20 mm，深度为37 mm 。为使坡口形状一致，将断裂部位端面加工平整后，采用成型车刀进行坡口加工。为避免应力集中，坡口各部位应倒圆，以减少母材熔入焊缝金属中的比例，防止焊接裂纹的产生。焊接间隙对焊缝质量也有重要影响，间隙过小易产生未焊透或焊缝堆积过高的缺陷，间隙过大则容易烧穿。该轴焊接间隙选择为2 mm。

(3) 焊前清理

焊前必须将该轴焊接部位的坡口及钝边表面铁锈、油污、水分及氧化皮清除，先采用火焰烘烤清除水、油，然后用手工砂布或砂轮机打磨，进行除锈处理。氧化皮可直接采用砂轮机打磨进行清除，对于一些较难清洗的油污则采用丙酮或乙醇清洗。

2.焊接

焊接时，为防止焊接变形，应在坡口处加定位块，以保证焊缝间隙相等。为避免该轴产生焊接变形，定位点焊位置选在定位块两侧。由于45号钢的可焊性一般， 焊前采用乙炔火焰将焊缝两侧约50～80 mm的部位预热到150～200 ℃，以降低整个焊接区域的冷却速度，防止产生裂纹。

焊接Ⅰ、Ⅱ层焊缝时，尽量采用小电流、低电压、慢焊速，即小能量焊接法，且焊层应薄些（不大于2 mm），但要焊透，短弧焊不摆动。焊接时应随轴转动均匀施焊，每焊完1层焊缝，应对焊缝进行外观目视检查，若有气孔、夹渣和裂纹等，应使用碳弧气刨清除焊缝缺陷，经补焊后方可以继续施焊。当焊至定位块高度时，待焊缝冷却温度不低于200 ℃时，打掉定位块，继续施焊。堆焊高度应超过原轴直径，留出足够的机加工余量。各道焊缝工艺参数如附表所示。

3.焊后处理及机加工

焊后用石棉被覆盖保温，以降低淬硬程度，避免脆裂。 为消除焊接应力，可用乙炔火焰将焊缝区加热至350～550 ℃，埋在热砂或者白灰中缓慢冷却，直至冷却到常温。 焊接处外观要求整齐美观，焊缝均匀，无气孔、夹渣、未熔合、飞溅和咬边现象。检查外观合格后，将输出轴焊接部位重新车外圆和端面至要求尺寸即可。

上述修复方法简便实用，修复成本低。经验证，修复后的输出轴在强度、精度等方面完全可以满足减速器使用要求。

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责任编辑：Ben