我公司TLPC 20. 22A单段锤式破碎机主轴采用优质合金钢制造、正方形横断面，以适应破碎大块矿石和传递大扭矩的需要。经过多年的使用后，轴表面磨损严重，形位和尺寸公差己严重超标，经超声波探伤检查，未发现有影响强度的缺陷存在，如报废会造成较大浪费。为节约成本，我们决定采用堆焊修复的方法，恢复其原有尺寸精度，继续使用该轴。
1、主要技术参数
主轴外形尺寸见图2，材质37SiMn2MoVA，硬度HB228～269，质量4600kg。主要化学成分见表1，主要力学性能见表2。
2、工艺要点
1)由于工件厚度大，焊接过程中会产生较大的温度应力和组织应力，如果修复工艺不当，则会出现裂纹、变形和较大的内应力，因而修复过程中应力的消除应得到足够的重视。
2)主轴的外形尺寸较大，因此堆焊修复量较大．如果采用手工焊，势必增加堆焊时间和焊工的劳动强度．焊接工艺的质量也较难保证。如采用C02气体保护焊和自动埋弧焊，虽然可以减轻劳动强度和缩短工艺操作时间，但方轴部分如何实现既能连续焊接、成行美观、结合良好，又能保证对称焊接，是修复工艺成功的关键。
3)该材料的焊接碳当量较高，焊接性能差，如何在焊接工艺中，改善母材的焊接性，是修复工艺的另一个关键。这主要从两方面入手，一是如何改善母材的焊接性，二是选择最佳焊材，从而改善母材和焊材的可焊性。
4)焊材的选择以母材和焊材的适用性和焊后机件的机械性能为核心，还要考虑到焊接方法和工装的制作。
3、修复工艺和堆焊工艺
3.1修复工艺
1)测量和计算主轴的各项技术参数，并填入相应的表格．供备用。
2)超声波探伤。采用CTS - 33型超声波探伤仪，具体技术参数见表3。
3)堆焊工艺制定。由焊接材料和母材的可焊性确定焊接材料，这主要根据母材的金相组织、理论计算和2种材料的可焊性决定。由材料的焊接特点和焊材的种类确定焊接方法。
4)疲劳层去除。采取机加工的方法，彻底清除疲劳层。
5)工装的设计制作应能满足工艺的要求，具体由材料的焊接工艺来设计制作工装。
6)焊前预热。采取合理的预热方法，确保达到焊接条件的要求。
7)堆焊温度、层间温度控制。在施工过程中，严格控制温度，确保焊接质量。
8)焊后热处理。严格控制温度曲线变化，既能彻底去除应力，又能保证焊层的材质。
9)机加工。合理使用加工设备，确保形位和尺寸公差达到图纸要求。同时进行合理的调质处理。
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适应物料：≤300Mpa物料
设备类型：矿山机械
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适应物料：强度300Mpa以下矿石
设备类型：矿山机械
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适应物料：≤300Mpa物料
设备类型：矿山机械
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适应物料：≤160Mpa物料
设备类型：矿山机械
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适应物料：≤300Mpa物料
设备类型：矿山机械
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适应物料：硬度300Mpa以下物料
设备类型：矿山机械
10)硬度检查、超声波探伤。
3.2堆焊实施
1)采用JMZ -1 - 1000型直流埋弧焊机进行埋弧自动堆焊，该机的焊接小车经过自己改装，可在X-Y两个自由度上运动。焊接时小车沿轴母线方向运动，而送丝机构可以和小车成900运动，形成在一个平面焊接时的连续焊接。
2)焊接材料为30CrMnSi，焊剂为431。
3)焊接工艺参数：焊接速度300mm/min，焊接电流300A，焊接电压30V。
4)温度：预热温度≥250℃，层向温度≥250℃，热处理温度400~ 500℃。
5)加热方式：采用煤气加热，在保温箱内置加热喷嘴预热。其中去应力采用缓慢加热，层向加热时应根据堆焊情况及时调整。
6)焊接次序：焊接采取对称焊接，焊完一个平面的几道焊道，马上反转堆焊相对称平面的对称焊道。要求连续翻转、对称平焊。
7)锤击：施焊过程中，在应力集中部位锤击消除应力，其它位置均匀消除。
8)工装：工装是一个可以把工件安装上，能够翻转的滚轮架。滚轮架外部设有保温箱，但滚轮不在保温箱内，滚轮架和一套无级变速的传动装置相连，受直流调速电动机操纵。
9)焊接效果：按规定的堆焊工艺施工，堆焊过程中未出现焊接缺陷，焊后也未出现任何缺陷。
焊接装置结构见图2。
修复后的方轴，经机加工达到原图纸尺寸，超声波探伤后未发现任何新增缺陷，2002年8月投入运行后，运转正常，机械性能良好。
4、结论
此方轴修复，较圆轴修复有其特殊性。除了要注意材质的可焊性，轴的力学性能，金相组织的变化，应力分布的变化外，对工装的设计制作提出了更高的要求。总之，科学的工装夹具，准确的对称平动焊接，焊接过程中层向温度的保持，焊剂的回收和加入，恰到好处的做好锤击等等，都是堆焊成功的必备条件。
