专利名称：一种中载中速齿轮断齿修复堆焊用特种焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种堆焊技术，特别涉及中载、中速锻钢齿轮断齿修复堆焊技术。
背景技术：
齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，在汽车、拖拉机、机床、起重机械等产品中不仅有重要的作用，而且用量相当大。齿轮按材料种类主要有锻钢、铸钢、铸铁和有色金属。其中，锻钢应用最广泛，通常重要用途的齿轮都采用锻钢制造。具体齿轮材料的选用主要是根据齿轮工作时载荷的大小、转速的高低及齿轮的精度要求来确定。按齿轮承受载荷一般分为轻载荷、中载荷和高载荷；按齿轮转速一般分为低速齿轮(1、m /S)、中速齿轮 (6^10 m /s)和高速齿轮(1(T15 m /s)；按齿轮精度一般为6、级(中、低速)和8 12级 (高速)，汽车、拖拉机齿轮精度一般为6、级。齿轮传动的失效形式及影响因素较多，其中齿轮轮齿断裂(断齿)是较为常见的齿轮损伤形式，也是造成齿轮失效的重要原因。断齿是中载、中速锻钢齿轮损伤的主要形式， 特别是断齿一般为突发事件，在没有备用齿轮的情况下，断齿会严重的影响正常的生产，给企业带来巨大的经济损失。采用堆焊技术，可以修复失效的齿轮，恢复齿轮断齿的形状、尺寸，并获得更高的使用性能。因此，在技术条件允许的情况下，对齿轮断齿进行堆焊修复，既符合“绿色制造” 的要求，又可以直接为企业创造经济效益。近几年来，国内外许多企业试图通过堆焊的方式来堆焊修复断齿的中载、中速锻钢齿轮，但由于中载、中速锻钢齿轮由中碳钢或合金调质钢等低淬透性钢制造，其碳当量高，即使是在焊前预热和焊后热处理的条件下，在齿轮表面上出现裂纹，降低齿轮焊后质量甚至修复失败，从而限制了中载、中速锻钢齿轮断齿堆焊修复技术的广泛应用。专利“复合双金属大型齿轮再制造技术用堆焊焊条”(专利号ZL200510007159. 7)， 主要针对尺寸直径在3-5米的大型齿轮因表面磨损，通过堆焊恢复其表面尺寸；一种“铸铁齿轮断齿修复堆焊用特种焊条”和一种“铸钢齿轮断齿修复堆焊用特种焊条”，主要针对铸铁和铸钢齿轮断齿修复，而不适用于中载、中速锻钢齿轮。
发明内容
本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后抗开裂、寿命长且价格低廉的堆焊修复用特种焊条。本发明的特种堆焊焊条，其药皮化学成分的重量百分比为(wt%):大理石25 - 35， 萤石14 - 20，石英3 — 5，白土子2 — 4，高碳铬铁4 一 6，高碳锰铁2 — 4，石墨3 — 5，硅铁2 — 4，钛铁2 - 4，钼铁3 — 5，三氧化二镧4 一 6，金属镍7 — 9，中碳铬铁6 — 8，钒铁 3 — 5。焊芯为H08A钢焊丝。上述药皮原料中的钛铁、高碳锰铁和硅铁可以联合脱氧，净化堆焊熔池；高碳铬铁可以在堆焊熔池中直接添加Cr7C3碳化物，提高堆焊层金属的耐磨性；中碳铬铁可以控制一定的碳含量和铬含量，提高堆焊金属的淬透性，保证堆焊金属基体适当的强度；锰铁可保证堆焊金属具有较高的强度和抗疲劳性能；三氧化二镧也可以脱氧、脱硫，净化堆焊熔池， 还可以细化焊后一次结晶组织和二次结晶组织，变质夹杂物，改善堆焊金属的韧性，提高堆焊金属的抗开裂性能；金属镍粉可改善堆焊组织，改善应力分布，提高堆焊金属的抗开裂性能；钼铁可以提高堆焊金属抗回火性，保证堆焊金属回火后具有较高的硬度；钒铁可以细化堆焊金属组织，进一步提高堆焊金属的抗开裂性能，石墨可以增加堆焊金属的含碳量，一方面提高堆焊金属的强度，另一方面与铬形成碳化物，提高耐磨性。本发明焊条的制备方法 1、对部分原料进行钝化处理
a、将硅铁粉末加热，在720- 750°C保温1小时，
b、将中碳铬铁粉末加热，在550- 600°C保温1小时，
c、将高碳锰铁粉末加热，在300- 350°C保温1小时。2、混合将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均勻，该水玻璃的模数为2. 7-3. 0，波美度为48 - 50。3、压制用焊条涂敷机将上述混勻的物料挤压在H08A钢焊丝上。4、干燥在100_200°C对焊条进行干燥。上述特种焊条使用方法除像普通焊条一样正常使用外，需要焊前对需要修复的断齿齿轮在200-300°C进行预热，堆焊冷却过程中可以获得马氏体组织和残余奥氏体，相当于对齿轮表面的堆焊金属进行了高频感应淬火处理，焊后在100-200°C进行低温回火处理， 这样使齿轮心部组织仍然保持着调质组织，具优良的综合力学性能，而齿轮表面相当与进行了表面淬火+低温回火，使齿轮表面具有较高的硬度和耐磨性。本发明具有如下优点
1、现场使用方便，易于焊接，焊后不开裂，焊接质量明显提高，硬度范围为HRC50飞5。1、通过堆焊的中载、中速锻钢齿轮经磨削或切削加工后可以代替经整体生产的齿轮，不仅减少了制造工序，节省了原料和能源，同时其使用寿命是原齿轮的3-4倍。3、此特种焊条不仅可以应用到中小载荷机床齿轮，如床头箱、溜板箱齿轮等，而且也可以应用到机床的走刀箱、变速箱齿轮断齿堆焊修复，具有重要的工程意义。
具体实施例方式实施例1
取药皮的原料，大理石35千克，萤石20千克，石英5千克，白土子4千克，高碳铬铁4 千克，高碳锰铁2千克，石墨3千克，硅铁2千克，钛铁2千克，钼铁3千克，三氧化二镧4千克，金属镍7千克，中碳铬铁6千克，钒铁3千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在720°C保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在 550°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300°C保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均勻，该水玻璃的模数为2. 7，波美度为48。用焊条涂敷机将上述混勻的物料挤压在H08A钢焊丝上。在100°C对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行200°C预热、焊后在200°C进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC50。
实施例2:
取药皮的原料，大理石30千克，萤石17千克，石英4千克，白土子3千克，高碳铬铁5 千克，高碳锰铁3千克，石墨4千克，硅铁3千克，钛铁3千克，钼铁4千克，三氧化二镧5千克，金属镍8千克，中碳铬铁7千克，钒铁4千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在740°C保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在 580°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320°C保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均勻，该水玻璃的模数为2. 9，波美度为49。用焊条涂敷机将上述混勻的物料挤压在H08A钢焊丝上。在150°C对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行250°C预热、焊后在150°C进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC53。实施例3
取药皮的原料，大理石25千克，萤石14千克，石英3千克，白土子2千克，高碳铬铁6 千克，高碳锰铁4千克，石墨5千克，硅铁4千克，钛铁4千克，钼铁5千克，三氧化二镧6千克，金属镍9千克，中碳铬铁8千克，钒铁5千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、中碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750°C保温1小时；将中碳铬铁粉末加热，在 600°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350°C保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均勻，该水玻璃的模数为3. 0，波美度为50。用焊条涂敷机将上述混勻的物料挤压在H08A钢焊丝上。在200°C对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复中载中速齿轮，焊前进行300°C预热、焊后在100°C进行回火处理，修复后表面的硬度为HRC55。
权利要求
1.一种中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为 wt% 大理石25 — 35，萤石14 - 20，石英3 — 5，白土子2 — 4，高碳铬铁4 一 6，高碳锰铁 2 — 4，石墨3 — 5，硅铁2 - 4，钛铁2 — 4，钼铁3 — 5，三氧化二镧4 一 6，金属镍7 — 9， 中碳铬铁6 - 8，钒铁 3 - 5 ；其焊芯为H08A钢焊丝。
2.上述中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条的使用方法，其特征在于堆焊前进行200— 300°C预热，焊后在100— 200°C进行回火处理。
全文摘要
一种中载中速锻钢齿轮断齿堆焊修复用特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为wt%大理石25-35，萤石14-20，石英3-5，白土子2-4，高碳铬铁4-6，高碳锰铁2-4，石墨3-5，硅铁2－4，钛铁2-4，钼铁3-5，三氧化二镧4-6，金属镍7-9，中碳铬铁6-8，钒铁3-5。焊芯为H08A钢焊丝。使用时焊前进行200-300℃预热，焊后在100-200℃进行回火处理。本发明现场使用方便、易于焊接、焊后不开裂、焊后齿轮表面硬度范围为HRC50~55，修复后的齿轮的使用寿命是原齿轮的3-4倍。
文档编号B23K35/40GK102489900SQ20111036337
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者周野飞, 杨庆祥, 杨育林, 齐效文 申请人:燕山大学