| 标题 | 风电齿轮箱的维修工艺 |
| 范文 | 杨斌 王文涛 摘 要：随着近年来国家大力发展风力发电事业，全国新增机组和发电容量都不断提高，其中风电齿轮箱作为故障率较高的部件正受到广大业内人士的关注，箱体又是齿轮箱最为重要的零件之一，箱体的好坏直接影响整个齿轮箱的可靠度。针对下塔维修的齿轮箱箱体如何有效、快速、可靠的修理，我们需要有一套完善的方法，以便能快速解决塔下维修周期。 关键词：齿轮箱箱体；热喷涂；补焊 中图分类号：TH132 文献标志码：A 齿轮箱箱体的修复手段有很多种，但是需要针对箱体的损坏程度来确定维修方法，维修方法不当可能会使箱体难以还原。下面就列举几种箱体维修的方法： 1 风电齿轮箱具体维修方法 1.1 维修标准快速判 1.1.1 目测箱体是否有裂纹、变形等缺陷，如有先用磁粉着色探伤，看看裂纹的延伸长度，如果只是局部微小裂纹则可以进行补焊处理，处理后再进行退火去应力；一旦裂纹穿透箱体或轴承孔，则箱体将无法修复。 1.1.2 检查箱体上的螺纹孔，方法是用相同型号的丝锥过一遍孔，然后用螺纹规检测，止端旋入不应超过两圈。 1.1.3 主轴轴承座孔偏载磨损深度>0.05mm，<2mm，面积占孔壁85%以下，采用等离子热喷涂或者补焊堆焊再机械加工。 1.1.4 箱体孔偏载磨损、拉划伤、挤压伤深度>2mm面积占孔壁10%以上，采用配加工镶套，箱体有裂纹及各个孔严重磨损变形，目前条件下报废不能修复，风险大无利用价值。 1.2 风电齿輪箱维修的具体方法 1.2.2 轴承孔放孔镶套修复法 镶套修复是零部件修理修复方式方法中所能达到最大修补厚度的方法，理论上只要强度刚度允许，可以到几何尺寸限度内的最大厚度。因此此方法适用于轴承孔变形或磨损较严重的情况（变形量超过2mm）。但是我们应该先考虑轴承孔的强度是否满足要求，因为此方法要先将变形处加工掉，一般单边加工掉3mm～5mm，所以要考虑加工后的孔在强度和刚度上是否依然满足。按照以往经验，当轴承孔直径大于40mm的时候才使用此方法进行修复，以保证修复后轴承孔的强度和刚度仍满足原有设计，其具体步骤如下： （1） 首先是放孔，即将轴承孔根据需要加工到嵌套后等同于原设计名义尺寸的加工过程，即将直径扩大至原设计孔径加上两个套的厚度。镶套就是将符合齿轮箱强度刚度等各种机械性能所加工的钢套嵌入箱体孔中，并加以固定这个过程。 （2） 箱体和所镶钢套机械加工是零件修复过程中最基本和最主要的程序，它既可以作为一种独立的手段直接修复不合格零件（主要是孔的各种偏差问题），也可以是和其他方法复合加工的重要手段。放孔镶套法是对较严重损伤的不合格轴承孔的孔壁进行加固并机械加工，把内衬套以合理的过盈量装在孔内，从而恢复到原来的尺寸的修复方法。这种方法具有工艺简单、操作方便和节省材料等优点，被广泛应用于零件孔系修复中。镶套工件材料要根据镶套部位的工作条件进行选择，如在高温下工作，套的材料应与原零件一致，保证二者的热膨胀系数相同或相近，保证良好的热稳定性。一般箱体类零件材质为铸铁-灰铁或球墨铸铁，以母材做套强度不足，所以常选用45或40Gr钢作为镶套材料。 （3） 放孔镶套法用于箱体类零件修复时一般多用薄壁衬套，镶套的过盈量应选择合适。齿轮箱轴承孔钢套的厚度一般应在3mm～10mm，镗削原孔时应注意留有原孔未损伤部分和台肩作为修复箱体的定位基准。 （4） 在考虑套的过盈量时，应事先计算套的强度，比如镶上去的套能承受最大的压应力是多少，然后判断该孔隙应该需要多大过盈量，当套能承受的压力大于过盈量产生的压力时才是合理的设计方案。如果盲目地选择过盈量，选的过大会使套压坏，过盈量过小会使套松动失效。所以，箱套过程中选择合适的过盈量是这种修理方法的关键。根据轴和孔的公称直径计算并确定轴、孔间的过盈量。对于镶套的壁厚，一般至少应大于3mm，实际应用中一般根据实际情况，一般在5 mm～10mm。并且注意留有镗削余量2mm以上。一般镶套的过盈量可分为轻、中、重及特种4种情况，其具体过盈量如下： （5） 轻型配合的过盈量为≤0.0025mm，此配合只用于扭矩或轴向力很小的场合。如果受到力较大时，需另加紧固件或焊牢；中型配合相对过盈量为0.005，此配合比轻型配合过盈量大一倍，能承受一定的转矩和冲击载荷，受力较大时需加紧固件固定；重型配合相对过盈量0.01；特重型配合相对过盈量为大于0.01，可承受很大的转矩和冲击载荷，可以不加紧固件。 1.2.3 轴承孔补焊堆焊修复法 此方法适用于轴承孔位偏载造成变形——椭圆、锥孔、斜孔以及严重拉划伤和磨损总量不能超过2mm～3mm。 风电齿轮箱箱体一般材料为QT400-18AL 也有用QT600-3球墨铸铁，球墨铸铁是在熔炼过程中加入一定量的球化剂，使石墨以球状存在，从而使力学性能明显提高。 （1） 球墨铸铁的焊接性 球墨铸铁的焊接性能很差，它和灰铸铁一样，其焊接工艺主要用于缺陷焊补或旧件修复。 从理论上讲，球墨铸铁比灰铸铁还难焊接，因为球墨铸铁属于高强度铸铁，它的焊接接头在焊补重熔时不仅要求碳的石墨化，还要保证石墨呈球状（即球化），这在焊接条件下是很难完成的。因此，球墨铸铁接头经焊接后，一般很难达到与母材的强度或塑性相等的要求。 （2） 球墨铸铁电弧补焊 采用Z238或Z238sncu焊条，焊条为低碳钢芯、强石墨化的铸铁焊条，由于加入一定量的球化剂或锡铜强化元素，使熔敷金属中的石墨在缓冷过程中呈球状析出，力学性能好，交、直流两用。由于电弧温度较高，球化元素氧化、蒸发严重，给焊缝的稳定球化带来困难，力学性能很难达到指标。用Z238焊条时，会使焊接区域形成白口、淬硬组织及焊接裂纹。焊接前应先做预热处理（一般加热到400℃～700℃）。 钢芯石墨球化通用铸铁焊条补焊： 该种类焊条采用钢芯，药皮中加入脱氧元素、孕育剂及少量的球化剂。这种焊条对水分、空气和铁锈等不敏感，球化稳定性很高，白口倾向低，焊缝的塑性及抗裂性都较好。对于刚性较小的部位，可以采用冷焊工艺补焊较长的焊缝或较大的面积，但是，刚性较大的部位应进行预热或采用加热减应区法，焊缝的力学性能较好。 （3） 补焊后修复 补焊后的箱体需要有内应力的释放，因此最好都进行退火处理。处理后加工补焊后的轴承孔，由于补焊后孔的圆心已经失去，所以需要借助其他手段恢复轴承孔的圆心。最简单的方法就是按照与修复轴承孔同心的孔来找正加工，此外还可以借助图纸去数控加工中心还原。还原后的表面光洁度和尺寸公差应与原设计相符，如检验不合格应重新加工。 1.2.4 其他修复技术 其他修复方法还有热喷涂、激光熔覆和电刷镀等。其中热喷涂又分为：火焰喷涂、等离子喷涂等，这些方法也是比较成熟和有效的修复手段，可以使工件表面达到各种性能要求。但是，这些方法比较上面的两种来说成本会大大增加，从对一个公司的经济效益来讲是要慎重衡量的。所以这里就不展开介绍了。 结论 上面介绍的两种方法都是很成熟可靠的维修手段，无论从维修时间还是维修成本上都有很大优势。同时，对于报废的齿轮箱，如果箱体可以进行修复也是一种节能减排、变废为宝的选择。 参考文献 [1]黄政.汽车发动机缸体的铸造工艺[J].铸造，2008（10）：1078-1080. [2]康宽滋.缸体铸造工艺[J].现代铸铁，2007，27（5）：13-17. [3]刘绍忠.液压泵壳体气孔缺陷产生原因与防止措施[J].铸造技术，2007（7）：1002-1004. |
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