1.齿轮轴结构特点

焊接齿轮轴的结构如图6-58所示，其由齿圈和轴组焊而成，齿圈材料为34CrNiMo6钢，轴的材料为42CrMo4钢，这两种钢均为德国钢种，属于中碳调质高强度钢，其化学成分和力学性能列于表6-91和表6-92。

图6-58 齿轮轴结构简图

焊缝质量应符合德国DIN 8563135级标准。

表6-91 齿轮轴钢材的标准化学成分

表6-92 齿轮轴钢材的力学性能要求

2.钢材焊接性试验

34CrNiMo6和42CrMo4中碳调质高强度钢的碳当量相应为0.77％和0.90％，焊接性很差，近缝区组织为高碳马氏体，冷裂倾向较大。由于这两种钢的碳含量较高，结晶温度区间较大，杂质偏析严重，故对焊接热裂纹存在一定的敏感性。为测定这两种钢对焊接裂纹的敏感性，进行了T形接头热裂纹试验和Y形坡口对接裂纹试验。试验结果表明，其热裂倾向不大，但冷裂倾向较严重。

为可靠地防止焊接冷裂纹的形成，进行了预堆焊碳钢过渡层的试验，结果列于表6-93。(www.daowen.com)

表6-93 堆焊碳钢过渡层试样力学性能试验结果

表载数据表明，预堆焊碳钢过渡层的接头抗拉强度略有下降，而塑性和韧性明显改善，有利于提高焊接齿轴的工作可靠性。

3.产品焊接工艺

1）焊前准备。毛坯件调质处理，850～870℃淬火＋600℃回火，钢材调质处理后的硬度范围为230～270HBW。

2）主轴台阶部位车削加工φ130mm×30mm的堆焊区。齿圈加工φ140mm内孔及直边坡口。

3）预堆焊。在主轴φ130mm×30mm堆焊区采用直径φ3.2mm的E5015碳钢焊预堆焊，焊前预热250～300℃，以短弧、不摆动操作法堆焊。焊后在150～200℃下保温1～2h，空冷。堆焊过程中逐层检查堆焊层，确认无超标缺陷后将轴肩车到φ140mm，保留5mm堆焊层。

4）齿圈与轴组焊。焊前预热250～300℃，选用E10015-G（J107Cr）焊条两面交替焊接，焊后立即进行630～650℃回火处理。

5）焊后热处理。齿圈与轴组焊后，先滚齿加工，再进行调质处理（860℃±10℃淬火＋500℃回火），超声波检测合格后将齿磨削到图样规定的尺寸。

按上述焊接工艺成功地焊接了多批齿轮轴，经长期使用证明，焊接质量完全满足要求。