齿轮轴的堆焊修复
一 焊接性分析
齿轮轴材质为40Cr，属于中碳调质钢。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。按焊接协会提出的公式，计算出40Cr钢的碳当量为0.735%，由此可知，40Cr钢的焊接性较差。
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。
二 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，根据轴面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J857Cr焊条。此焊条属于低氢型焊条，具有良好的抗压强度，完全能满足焊缝金属的使用要求。
三 堆焊前的准备
1 车削处理堆焊轴表面的滚伤疲劳层，深度为1.5~2mm，并将堆焊表面和周围热影响区表面的油污、铁锈和水分彻底清除。
2 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 焊前预热，预热时用氧乙炔焰缓慢加热到250~300℃ 。并注意保持层间温度，抑制脆硬组织的产生。用数字红外表面温度仪测温。
4 焊条的烘干，将直径为Φ3.2mm、Φ4mm，牌号为J875Cr焊条在使用前进行350~400℃烘烤，保温2h，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。
四 堆焊工艺
1 选用AX-500直流焊机，采用反极性接法。
2 将轴颈预热到250~300℃，开始施焊，在打底层时，焊接电流为160A，焊条直径为Φ3.2mm，焊接电压为23 ~25V。采用短道焊，焊速稍快，减小线能量和母材熔入量。焊完一根焊条, 转向轴对面，分段分散对称施焊，防止轴发生弯曲变形。
3 底层施焊后，改用Φ4mm焊条，焊接电流为150A，仍分散对称施焊, 焊速稍慢，对底层起到回火、退火效应，减少淬硬组织的发生。
4 堆焊过程中，注意保持层间温度（250~300℃）。采用连续堆焊，中途不能停歇。运条时左右摆动，起弧、收弧时略作停留以填满弧坑。堆焊层高度大于加工直径4mm为止。
5 焊后热处理，轴表面堆焊完毕后, 加热至300℃，保温1h后，放入石棉灰里缓冷，一方面减少冷裂敏感性；另一方面起到消氢的作用。
五 焊后检验
用低倍放大镜检查，堆焊层表面没有发现裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷；用磁粉探伤检查，没有发现任何焊接缺陷。经硬度计检测，HB为214 ~267，达到图纸技术要求。将轴车削、磨削加工后，装配轴承投入运行。
40Cr钢采用合理堆焊工艺修复，不会产生马氏体淬硬组织及裂纹，易于车削加工。使用两年以来，无开裂、剥离现象，正常运行工作。