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轴类零件的修复方法与技术应用分析

2021-02-04
孟影
(徐州铁矿集团选矿厂)
【摘 要】对任何设备,轴是决定一台机械设备能否确保正常运行工作质量的主要零件,所以必须有严格的检查要求和及时的良好维修。经详细检查后,有缺陷的轴,必须根据技术要求和具体情况进行分析处理。应本着节约精神,尽量做到修旧利废,延长使用寿命。
轴是关键性配件之一,轴的材料大多数是采用低碳钢、中碳钢、合金钢和铸铁。在使用中产生轴径磨损、轴的弯曲变形、断轴、裂纹等应及时处理。轴径的磨损的修复一般可以用下列几种方法。
电镀:利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺,从而起到防腐、提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。修复轴的电镀材料可以采用铬,铬是一种坚硬而带光泽的金属,经常受到摩擦的轴类,都常用镀铬的方法来延长它们的使用寿命。铬在潮湿的大气中、碱、硝酸、硫化物、碳酸盐的溶液中以及有机酸中非常稳定,易溶于盐酸及硫酸,铬层附着力强,硬度高,耐磨性好,有较高的耐热性,镀铬厚度一般在0.05~0.3mm范围内,有时也达到1mm。
金属喷镀:利用压缩空气将熔融状态的金属雾化成微粒,喷射在预先准备好的工作表面上,形成金属覆盖层的一种机械结合的工艺方法。它能用来喷镀绝大多数的金属和合金,基本上不受设备零件形状的限制,喷镀层硬度高,耐磨性高,可得到从0.02~10mm厚的金属覆盖层,喷镀时零件温度低(70~80℃),基本金属的组织结构未变,强度不会降低。
焊补:利用电弧放电时所产生的热量作为热源,加热、熔化焊条和焊件并使之相互熔化,形成牢固接头的焊接过程。焊补时应将施焊处清理干净,施焊处愈清洁,电弧愈易稳定,如出现磨损的沟槽应将突出部位磨掉,尽量使待焊补面表面平滑。选择焊条,应根据轴所使用材料而定。我们常使用的轴的材料为45#钢,可以用THJ422碳钢焊条焊补,焊补方法:采用圈焊方法,切不可用轴向焊法,以免受热不均匀而使轴弯曲变形,焊补电流要适当选小些,焊补轴径尺寸应比技术要求的公称尺寸高出1~1.5mm为宜,不可焊的太厚,如焊补过厚势必加长焊补时间,容易使金属内部结构过热而使结构组织产生变化,将影响轴的使用寿命,加工焊补完成后,应将轴冷却到正常温度,然后再按照图纸要求进行车削加工。
镶套:从切削轴方面考虑,在车床上将磨损处车去5~6mm,也就是在直径上车去10~12mm,镶套壁厚度在5~6mm,不能太薄,太薄套受振动易脱落,太厚轴的直径截面减少,轴的强度就会降低,甚至将发生断轴,采用H7/s6配合(此法适用于一般钢体或用于薄壁体的冷缩配合),套的毛坯壁厚可以厚一点,在上车床加工外径至图纸所要求的尺寸;从切削配合孔方面考虑,利用现有轴的尺寸,不切削轴,可以保证轴的强度不变,扩大配合孔的尺寸,镶嵌相应厚度的套,根据配合特性选取合适公差配合。
这几种轴类修复方法都有一些缺点。
电镀镀铬:硬,脆,容易脱落,承受多变的冲击负荷时更为明显。适用于磨损不大,体积较小的零件,使用范围小。
金属喷镀:镀层本身的抗拉,抗剪切和抗冲击强度都低(抗压强度高,约为75~85 ㎏/mm²)。因此只能增加零件的几何尺寸,而不能增加或恢复强度,镀层与基体金属的结合强度不如电镀牢固,喷镀层孔隙率大。
焊补:焊补时,焊补厚度不好掌握与控制,焊接过厚时间就要过长,易使轴的金属内部结构过热而使结构组织产生变化,影响轴的寿命。焊接过程中常伴有焊接缺陷,焊接缺陷会导致应力集中,降低承载能力,缩短使用寿命,甚至造成轴脆断,对电焊工操作技术要求高,还要经常更换焊条清理焊道熔渣。
镶套:使轴的断面减少,容易产生断轴,选取公差不合适,容易造成装配困难。
综上对比,电镀镀铬和金属喷镀都需要专用设备,我们是生产单位,如引进设备使用率也不是很高,如需电镀镀铬和金属喷镀处理,我们可以到附近修理厂加工处理,所以在生产实际中常采取焊补与镶套这两种修复方法。重型振筛轴头磨细,最大磨损处有0.25mm,与之配合的配重轮孔径已经椭圆,最大磨损处有2mm,轴与配种轮磨损量相对比,配种轮磨损量大,扩大配重轮孔径镶套比较合适,重型振筛轴已更换过一次,轴上轴承台与轴头处都磨损,经济方面考虑,焊补轴的尺寸参照现在使用轴尺寸加工,两根轴可以通用,实现修旧利废,节约购买新轴费用,降低生产成本。由于轴设计时,考虑到强度,考虑一定的安全系数,所以镶套是处理重型振筛轴的修复方法中比较理想的,只是在加工时一定要将轴台处应留有一定规格的圆角,若圆角半径过小,会使应力集中在该处,当受到大的冲击力时会使轴产生折断。
在选矿厂现场处理问题时,也会根据现场情况采取临时修复轴的方法,皮带滚筒轴基本上都是焊补修复,如果磨损程度不大,需要紧急处理的情况下,在实际操作中常使用胶暂时固定;还有其他修复方法,例如250x1200颚式破碎机轴径磨损,飞轮孔也磨损,都已经椭圆,镶套是解决问题的根本方法,处理起来比较复杂,需要把轴拆卸加工,飞轮需车削加工孔径,需要较长修理时间,为了不影响生产的正常进行,在这种情况下我们采取了紧急措施,根据轴径与飞轮相差尺寸添加相应厚度钢片。
在生产实际中,轴径磨损是比较常见到的轴磨损方式,轴在生产过程中还会产生断轴、裂纹、弯曲变形、更换轴承时的切割损伤等情况。轴产生裂纹、断轴(需要车平断面)一般采用电焊进行焊补,但必须根据轴的材料选用相应的电焊条,在焊接过程中采取一定的技术措施来保证焊补效果。轴的弯曲变形主要采用冷直和热直两种方法,效果比较明显,不影响取直后的正常使用。
轴类修复好在装配时应保证轴与其他相互配合零件的配合质量以及装配精度。随着现在技术的发展,轴类的修复方法还会更多。
【参考文献】
[1]吕光大.电工学基础知识[M].中国建筑工业出版社.
[2]张佐清.矿山机械设备维护与安装[M].机械工业出版社.
[3]朱兆华.焊接与热切割作业[M].中国矿业大学出版社.
本文转自《硅谷》2015年01期
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