而在球磨机运转过程中，主要靠齿轮传动来运转；如果齿轮存在质量隐患、运行中荷载不均受到冲击、操作不合理很容易出现断齿现象。轮齿的折断有两种：一种是弯曲疲劳折断；另一种是过载折断。引起疲劳折断的主要原因有：传动系统的动载荷过大；齿根圆角半径过小；齿根表面粗糙度值过大；滚切时齿根被拉伤；材料中有缺陷，热处理产生微小裂纹及其他有害残余应力等。当齿根处的交变应力超过了材料的疲劳极限时，齿根圆角处产生疲劳裂纹，裂纹又不断扩展，最终导致轮齿的弯曲疲劳折断。而过载折断则通常是由于短时严重过载的冲击载荷作用，使轮齿承受的应力超过其极限应力所致。载荷严重集中、动载荷过大及有较大的硬质异物进入轮齿啮合处，均可引起过载折断。轮齿的疲劳折断是在交变应力的长期作用下逐渐产生的。由于小齿轮齿数少，应力循环次数相对较多，产生疲劳折断也是有可能的。齿轮磨损或断齿后可用手工电弧堆焊的方法进行修复，这不仅能及时地保证设备正常运行，而且可节约大量备件费，具有显著的经济效益。本文介绍电厂球磨机小牙轮断齿后的修复实例，供同行参考。

　　某脱硫球磨机型号为M411φ3200×5800筒式钢球磨煤机，出力为25吨/小时，转速为18.7r/min，最大钢球装载量为55吨。制造厂家为洛阳矿山机械厂，小牙轮材质为40Cr，总长2330mm（含轴），齿数24个，齿厚为510mm，齿高60mm，齿轮的直径为670mm；2012年9月份，机组在正常运行时发生断裂，断齿的齿形为梯形结构，断齿上截面宽20mm，下截面宽为60mm，断齿的齿厚约为180mm左右，齐根部断裂。断裂面如图1所示。

　　该齿轮材质为40Cr，属于中碳调质钢。40Cr钢因含碳量较高，合金元素较多，具有较大的淬硬性。焊接时，发生冷、热裂纹倾向严重，熔合区及热影响区易产生马氏体淬硬组织；同时过热区脆化倾向严重，因此易导致堆焊层出现大面积裂纹和局部变形；同时，40Cr钢的抗拉强度、屈服强度比相应的中碳钢高，具有良好的机械性能，能承受一定的冲击载荷和强大的扭矩。经计算出40Cr钢的碳当量约为0.7%，由此可知，40Cr钢的焊接性较差。因此，40Cr焊接前应注意预热，以防止因基体散热，造成焊缝内部激冷淬裂。焊接后调质前最好加一遍正火。结晶时易偏析，对结晶裂纹（一种热裂纹）比较敏感，焊接时容易在弧坑和焊缝中凹下的部分开裂。含碳量较高，快冷时易得到对冷裂纹很敏感的淬硬组织（马氏体组织）。过热区在冷速较大时，很容易形成硬脆的高碳马氏体而使过热区脆化。

　　1　堆焊材料的选择
根据上述焊接性分析，40Cr钢含碳量较高、合金元素较多，是其产生裂纹的主要原因，因此应选用含碳量略低、含S、P杂质少且具有良好抗裂性能的焊接材料。另外，根据齿轮在使用过程中主要承受压应力，选择焊接材料应满足堆焊层一定的硬度要求。为此，选用德国卡斯特林XHD646焊条。此焊条适用于焊接和修复锰钢、碳钢和异种钢；具有极高抗冲击性、抗裂性能；焊道有很高硬度，可完全能满足焊缝金属的使用要求。

　　2　具体修复工艺
蒸发系统对废水硬度有严格要求，硬度过高，一方面易在蒸发系统内部形成钙镁垢，影响喷嘴雾化效果；另一方面易在后续烟风系统与烟气接触。
3.1彻底清洗齿面以及轴颈等部位的油渍、锈斑层以及疲劳层。

　　3.2除去齿面的疲劳层，露出出金属光泽，保留齿顶以及齿根的无损伤面。全方位对齿面以及轴颈进行探伤，检测是否有检修价值。

　　3.3制作齿形样板和齿形检测模块，根据图纸以及事物技术要求，绘制该齿轮标准齿形，并齿形样板，已被检测使用。

　　3.4轴面非堆焊处用石棉布、铁丝包扎好，防止飞溅物损伤已加工面，并防止热量散失过快，降低冷却速度。

　　3.5对待焊区域做退火处理后再进行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用较大线能量，适当提高预热温度，一般预热温度及层间温度可控制在250～300℃之间。

　　3.7焊条的烘干，将直径为Φ4mm，牌号为XHD646焊条在使用前进行烘烤，保温，然后放在100℃保温筒内，随用随取，以减少焊缝金属的含氢量，降低裂纹倾向。

　　3　堆焊工艺
3.1彻底清洗齿面以及轴颈等部位的油渍、锈斑层以及疲劳层。

　　3.2除去齿面的疲劳层，露出出金属光泽，保留齿顶以及齿根的无损伤面。全方位对齿面以及轴颈进行探伤，检测是否有检修价值。

　　3.3制作齿形样板和齿形检测模块，根据图纸以及事物技术要求，绘制该齿轮标准齿形，并齿形样板，已被检测使用。

　　3.4轴面非堆焊处用石棉布、铁丝包扎好，防止飞溅物损伤已加工面，并防止热量散失过快，降低冷却速度。

　　3.5对待焊区域做退火处理后再进行焊接，采用直流堆焊的方式。

　　3.6用较大线能量，适当提高预热温度，一般预热温度及层间温度可控制在250～300℃之间。

　　3.7焊条的烘干，将直径为Φ4mm，牌号为XHD646焊条在使用前进行烘烤，保温，然后放在100℃保温筒内，随用随取，以减少焊缝金属的含氢量，降低裂纹倾向。

　　4　焊接后实验效果
球磨机小齿轮修复进行为期6个月的运行后检查，堆焊层没有发现任何异常现象，进行着色探伤检查，无发现任何焊接缺陷，焊接后使用效果良好。

　　5　结束语

　　脱硫球磨机齿轮断齿修复技术已经进过现场实践证明，是可行可靠，比较经济。节省设备维护费用，降低生产成本，有重要的意义。