1、中空轴情况简介
1.1基本情况
∮2.2 mx6.5 m球磨机进料端中空轴尺寸∮1500mm／∮930mmx765 mm．质量为1 300 kg，材质为ZG270-500。
1.2缺陷情况
在设备检修中发现进料端中空轴出现一条较长的裂纹，如图1所示。裂纹在轴面上呈不规则螺旋线状，与轴中心线呈约450夹角，延伸范围约900。经超声波探伤，裂纹的展开长度约为680mm，裂纹最大深度28 mm，裂纹较浅处深约5—10mm。在裂纹区域内部有未消除的铸造缺陷，其材料的致密性较差。
2、焊接处理
2.1焊前准备
首先将研磨体全部倒空，并在磨头简体处用千斤顶支撑，以尽量减小中空轴所受的载荷，其次在距裂纹两端各约10 mm处钻∮10mm的止裂孔，孔深超过裂纹深度5 mm，以防止裂纹继续扩展。
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2.2坡口加工
为了减少金属的填充量，选择较小的坡口角度，用碳弧气刨开单面U形坡口。为防止中空轴强度严重削减，采取分段坡切法，先坡中间，后坡两端。气刨时，先在轴颈表面覆盖石棉布以防止在气刨和焊接过程中的飞溅物损伤轴面，然后沿裂纹走向进行气刨。成形的坡口必须消除主裂纹及周边全部细小的裂纹，气刨后用钢丝刷清理刨渣，再用4150 mm抛光机对坡口两侧内壁打磨修整，并去除渗碳层，满足施焊条件。
2.3焊条选用
中空轴材质为ZC270-500，属中碳钢，焊接性比较差，其主要原因是焊接热影响区容易产生脆性淬硬组织。这种淬硬组织随着钢中碳含量的增加而增大，当焊件刚性较大，焊接材料及焊接工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。尤其是多层焊的第1层焊缝，因母材金属熔合到焊缝中的比例较大，使焊缝金属的碳含量及S，P杂质含量提高，更易产生裂纹。因此，过渡层选用了塑性好、抗冷裂纹能力强的A302，∮3.2mm焊条；工作面选用与母材等强度的J507，∮4.0 mm焊条。
2.4焊前预热
待焊接部位采用陶瓷电加热器预热，预热温度控制在180~300℃。同时A302焊条、J507焊条分别用ZYH-30红外线烘干炉进行烘干，A302焊条烘干温度为250℃，保温时间2h；J507焊条烘干温度为350℃，保温时间2h，烘干后放入保温筒内，以便随用随取。
2.5焊接实施
按裂纹全长将裂纹大致等分为3段，先从中间段开始焊接。采用正刨逆焊，层与层之间必须搭接压缝，每层焊接需正反向交替进行，选择直流反极性及小焊接工艺参数。由于是多层焊接，第1层焊缝易出现裂纹，宜选用小电流低焊速。A302，∮3.2 mm焊条焊接电流90~125 A，J507，∮4.0 mm焊条焊接电流90～125 A。焊接过程中，每层均用小锤锤击焊缝以消除焊件残余应力，并用电磨机和扩大镜，由专责人员反复检查焊接质量，如发现有裂纹则按上述方法清理后重新施焊，直到无裂纹为止。
2.6焊后热处理
中空轴在设备运转过程中承受交变载荷作用，因此焊后必须进行热处理，以消除焊接残余应力。采用陶瓷电加热器，轴外覆盖2层石棉被保温，加热区域为焊道及热影响区。以50℃／h的速度升温，升至550~600℃时保温8h。冷却速度为100℃/h，温度降至100℃时，去除保温材料自然空冷。
2.7焊后质量检查
待焊缝冷却至室温后，用角磨机打磨焊缝余高，把焊缝磨光后先用放大镜检查，再用超声波探伤和表面着色探伤检测，如发现有裂纹，用角磨机打磨，重新预热并焊接，工艺参数同上。
2.8轴面修复
以加工面为基准，用细砂纸、油石、白布对焊接区域进行研磨、抛光，并用圆弧板检查，保证轴面的粗糙度和圆度满足使用要求。
3、结论
采用上述方法修复后，该中空轴至今已正常运转近1年，在修复焊缝处没有发现异常情况，说明该补焊工艺合理，切实可行。
