雞西煤礦機械有限公司 (黑龍江 158100) 呂鳳雷
采煤機截割部由搖臂、滾筒組成。搖臂殼體內(nèi)安裝電動機、齒輪、行星減速機構(gòu),由電動機直接驅(qū)動,經(jīng)齒輪、行星減速傳動,將動力傳到割煤滾筒上完成落煤、裝煤工作。搖臂殼體在井下直接與煤和矸石接觸,工作環(huán)境十分惡劣,磨損嚴重。為減小磨損,提高殼體使用壽命,決定在殼體表面堆焊耐磨合金。
搖臂殼體外形及堆焊范圍如附圖所示,由圖可見堆焊范圍大,會產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形, 影響殼體精加工尺寸精度。為此我們將殼體加工工藝路線設(shè)計為:鑄造→正火→粗加工→堆焊→熱時效→半精加工→精加工。采取殼體粗加工后堆焊,之后再熱時效以消除焊接應(yīng)力和變形的影響,穩(wěn)定殼體精加工后尺寸精度。
搖臂殼體外形及堆焊范圍示意
搖臂殼體在煤和矸石作用下會產(chǎn)生沖擊磨損。為此我們選擇能承受一定沖擊載荷并耐磨損的合金材料,分別是D212、D65焊條,直徑均為4mm。D212是鈦鈣型藥皮的鉻鉬型耐磨合金焊條,含wC=0.3%~0.6%,wCr≤5%,wMo≤4%,適用于單層和多層堆焊各種受磨損的機件表面。D65是無渣Cr-Si-Mo-B系高絡(luò)鑄鐵型耐磨粒磨損的表面耐磨焊條。含wC=3%~5%,wCr=20%~25%,wSi≤3%,wMo=1.0%~2.0%,wB=2.5%~3.0%,能承受低等沖擊。
(1)試樣準備及試驗參數(shù) 為測定兩種耐磨焊條堆焊層硬度并檢驗熱時效對堆焊層硬度的影響,我們選取四件試樣進行試驗。試驗件基體材料為Q345,尺寸30mm×100mm×100mm(厚×寬×長),采用數(shù)控火焰切割機下料,摩擦壓力機調(diào)平。用φ4mm的D212和D65焊條各焊兩件,每件均焊接兩層。焊接參數(shù)如表1所示。
要求整個堆焊過程連續(xù)進行,盡量縮短每道間斷時間,以保證層間溫度。前道焊縫焊后清理藥皮、氧化皮,堆焊總高度≥4mm。焊后在空氣中自然冷卻到室溫,轉(zhuǎn)加工車間由磨床將堆焊面磨平后,測定熱時效前堆焊層硬度值。之后將試驗件進行600℃熱時效,保溫6h,隨爐冷卻至350℃后出爐空冷,與搖臂殼體熱時效參數(shù)相同。
表1 堆焊參數(shù)
(2)試驗數(shù)據(jù) 每件試樣分別測定周邊和中間部位各4點硬度值,如表2所示。
表2 堆焊層硬度值
通過表2硬度值對比可見, D212焊條堆焊的耐磨層熱時效后硬度值下降趨勢較大,難以達到預(yù)期效果。D65焊條堆焊的耐磨層熱時效后硬度值不降反而略有上升, 因此在粗加工后堆焊耐磨層,再進行600℃熱時效,不僅可以消除焊接應(yīng)力,還可以消除殼體粗加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力,穩(wěn)定殼體精加工尺寸。