甄明哲 趙忠剛

摘 要： 本文詳細分析了在井下補焊刮板機鏈輪鏈窩磨損面的原始工藝及過程，認真總結(jié)分析了采用原始補焊方式所引發(fā)“軟齒”隱患的主要原因，并結(jié)合井下實際情況摸索出了補焊刮板機圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩磨損面而能夠有效克服鏈輪“軟齒”的工藝措施，保證了井下補焊刮板機鏈輪鏈窩的硬度，進一步提高了鏈輪的使用壽命，使鏈輪在井下實現(xiàn)了再制造過程，是煤礦采掘工區(qū)的節(jié)支降耗工作得到了充分的擴展，獲得了較好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞： 鏈輪鏈窩；磨損面；補焊；軟齒；碳當量；退火

0.引言

煤礦刮板機的鏈輪在井下使用過程中，承載著拉動鏈條及刮板以拖動溜槽內(nèi)大量煤炭的極大扭矩，致使其鏈窩與鏈條在整個刮板機運行過程中一直發(fā)生著嚴重的摩擦式嚙合轉(zhuǎn)動，由于鏈條與溜槽搭接處的頻繁磕碰引發(fā)的鏈窩反復(fù)受到不均勻沖擊力和強力摩擦引起的鏈條每環(huán)彈性變形的不規(guī)則而致使鏈條每環(huán)的長度發(fā)生不一致的現(xiàn)象肯定會最終導(dǎo)致鏈輪與鏈條由于經(jīng)常出現(xiàn)“啃咬”摩擦而發(fā)生鏈輪輪齒損壞的隱患。由于刮板機每天近20小時的運轉(zhuǎn)時間使鏈輪鏈窩的淬硬層很容易被鏈條及夾矸磨損，造成鏈輪鏈窩出現(xiàn)“軟齒”現(xiàn)象。當磨損量接近原鏈輪輪齒周向?qū)挾鹊娜种粫r，鏈輪的齒部強度嚴重降低，輪齒瀕臨受到?jīng)_擊誘發(fā)斷裂的邊緣，礦方一般會及時更換新鏈輪。但目前全社會倡導(dǎo)增收提效和節(jié)支降耗，工區(qū)會在井下直接將鏈窩磨損嚴重的鏈輪軸組進行倒個使用，使其未磨損的鏈窩面再承受帶動刮板機鏈條拖動刮板進行拉煤的作用，并在做好安全防護措施的條件下將鏈窩的磨損部分按照鏈窩的原形先進行補焊、修磨，以保證其齒部強度和延長鏈輪的使用壽命，或再倒個使用，并且還可防止在刮板機拖煤的運行過程中由于刮板機溜槽的彎曲而造成刮板與溜槽接口的卡彈而引發(fā)的鏈條出現(xiàn)頻繁“崩緊”式的磕碰現(xiàn)象而致使鏈輪齒部的扭轉(zhuǎn)阻力突發(fā)增大而造成鏈輪輪齒斷裂的現(xiàn)象。這等于賦予了刮板機鏈輪的二次生命，值得推廣借鑒。但是，根據(jù)礦方對修復(fù)補焊鏈輪的使用情況來看，目前補焊后的鏈輪曾出現(xiàn)在使用過程中發(fā)生卷邊和磨損加速的問題，即“軟齒”現(xiàn)象。為此，筆者經(jīng)過到井下實地觀察和研究礦方補焊鏈輪鏈窩的工藝過程，終于找到了經(jīng)補焊鏈窩的鏈輪發(fā)生“軟齒”的根本原因，并探索出了解決該類問題的施工措施。

1.補焊鏈輪鏈窩磨損面的原始工藝過程及隱患

經(jīng)過在井下觀察發(fā)現(xiàn)：礦方在補焊鏈輪鏈窩時，先拆解刮板機的鏈條，再將鏈輪軸組拆卸并再倒個安裝在刮板機機頭架或機尾架上的原位置，然后掃凈鏈窩的煤粉，使用直徑4mm的J506焊條在清理煤塵后的鏈窩磨損面進行補焊，焊接電流為110A，焊接電壓為27V，焊接速度為12cm/min。將整個鏈窩快速補焊完成后再補焊下一個鏈窩，直至將整個鏈輪的磨損鏈窩全部補焊完成。

根據(jù)對上述補焊鏈輪鏈窩的過程分析總結(jié)后發(fā)現(xiàn)存在諸多施焊不規(guī)范問題及潛在的導(dǎo)致鏈輪軟齒的隱患。首先，補焊鏈窩前衛(wèi)徹底清理鏈輪補焊處的煤塵，導(dǎo)致焊接過程中煤塵被燃燒后會有部分雜質(zhì)和氣體融入焊道的熔池，并在焊道的收尾和局部點焊過程中會有部分雜質(zhì)未被排除熔池而誘發(fā)補焊層出現(xiàn)氣孔或微裂紋，降低鏈窩補焊層的強度；其次，井下巷道風速較大，未采取防護措施；再次，由于鏈輪材質(zhì)為42CrMo，屬于中碳低合金高強度鋼，依據(jù)碳當量公式CE（IIW）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%計算可知，其碳當量0.87%。當碳當量大于0.45%時，材料的淬硬傾向會變得很明顯。其碳當量如此之高，必然在焊接過程中會有大的淬硬性，其焊接性很差，容易在焊接過程中產(chǎn)生脆化傾向，誘發(fā)焊接裂紋的隱患。

另外，為使用耐磨焊條，是補焊層硬度較低；補焊完成后的鏈輪鏈窩在自然冷卻的同時，施工人員在未采取對鏈輪未磨損鏈窩冷卻控制措施的情況下對其相鄰鏈窩的磨損處接著進行補焊，雖然對后補焊鏈窩有了焊前預(yù)熱的功效，但也導(dǎo)致了先補焊的鏈窩焊道發(fā)生了高溫回火的隱患，造成了鏈輪在補焊磨損鏈窩后發(fā)生“軟齒”的現(xiàn)象，加速了其在使用過程中的磨損速度，降低了其正常的使用壽命。

2.補焊鏈輪鏈窩導(dǎo)致“軟齒”的解決措施

焊材和焊接參數(shù)與上述保持不變。42CrMo的抗拉強度為110公斤級，屈服強度為95公斤級，淬火再低溫回火后其硬度可達55HRC以上。抗拉強度50公斤級的J506焊條適用于中碳鋼及低合金鋼結(jié)構(gòu)的全位置焊接，焊縫具有良好的力學及抗裂性能，其淬火后硬度可達26HRC。因此，選擇J506焊條只能作為過渡性的鏈窩打底焊，然后采用耐磨焊條D707對鏈窩磨損處進行堆焊，其硬度可達60HRC，能有效保證鏈輪磨損鏈窩的修復(fù)效果。由于鏈輪材質(zhì)的碳當量較大和井下焊接條件惡劣，補焊過程中注意保溫，防止出現(xiàn)焊道的冷裂現(xiàn)象。焊條直徑為3.2mm，焊接電流為90A～100A。

如圖1.鏈輪鏈窩磨損焊接中所示，圖中紅色部分為磨損量，也是所需補焊的焊道厚度。補焊鏈輪鏈窩的磨損處前，首先，將鏈輪掃凈煤粉后并用水清洗整個鏈輪，徹底清理干凈所有待補焊鏈窩的煤塵、油污和銹蝕，并做好擋風防護，將帶水的棉紗包括好鏈輪與軸組配合部位，防止焊接產(chǎn)生的高溫使其內(nèi)部油封燒損或提前老化；其次，有條件的話將鏈輪用燃氣烘烤一下，否則，將兩鋼板（即圖1中的預(yù)熱引導(dǎo)板）點焊在先被補焊的鏈窩輪齒的兩側(cè)，對該鋼板進行大電流施焊，使其熱影響區(qū)直達待補焊鏈窩，溫度達到300℃～400℃時并保持3分鐘以上；然后，采取已經(jīng)被烘干后密封儲存的J506焊條對被加熱了的鏈窩的磨損面進行打底補焊，再用D707焊條堆焊，焊接過程中做好對焊道的錘擊，以減輕焊道的收縮狀態(tài)，緩解冷裂現(xiàn)象，焊接過程中保持焊道的層間溫度控制在350±20℃之間；補焊完成第一個鏈窩后，及時敲掉其兩側(cè)的預(yù)熱引導(dǎo)鋼板，按照相同的方式依次補焊后續(xù)鏈窩的磨損面即可。

注意：為防止鏈輪輪齒曾經(jīng)淬硬的原始面發(fā)生退火造成“軟齒”現(xiàn)象，在補焊鏈窩的磨損面過程中，調(diào)整好待補焊鏈窩的角度，并用濕透的棉紗保護好被補焊輪齒鏈窩的原始面，注意及時注水冷卻，但不要使水流入正在補焊的鏈窩；應(yīng)將鏈輪的所有磨損鏈窩一次補焊完成，使其整體保溫350℃以上，焊后注意保溫、緩冷，冷卻后將補焊處修磨光滑。

3.結(jié)尾語

通過該種方式補焊的鏈輪鏈窩磨損面能有效提高鏈窩的硬度，進一步延長其使用壽命，為礦方采掘工區(qū)的節(jié)支降耗起到了較好的效果。

參考文獻

[1]王先逵. 機械制造工藝學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]陳祝年 焊接工程師手冊 機械工業(yè)出版社 2002.1.

作者簡介內(nèi)容：甄明哲（1985年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學：自動化專業(yè)，本科。助理工程師，伊旗新廟鄉(xiāng)石場灣煤礦有限公司機電科副科長。