顧秀花，張希芬，吳建軍

（神東煤炭集團設(shè)備維修中心，陜西 神木 719315）

JOY連采機是神東礦區(qū)井下進行煤田開采的首要設(shè)備，2019年4月，一臺14型JM9071設(shè)備入廠大修，經(jīng)過檢測人員的檢測，主機架耐磨板的厚度部分已磨損掉2/3，磨損嚴(yán)重，需要更換。由于14型連采機耐磨板在主機架上的分布與15型的不同，15型連采機主機架耐磨板磨損嚴(yán)重可以直接氣割掉進行更換耐磨板，14型的主機架耐磨板每根塞焊三段，每段長度為200mm長，如果氣割需要先將塞焊部位氣割掉，這樣氣割一條耐磨板即時間長，氣體用量大，人工勞動強度也大，經(jīng)過現(xiàn)場分析制定了一種可行的修復(fù)方案。

1 耐磨板的損壞分析及確定

連采機主機架上有6塊耐磨板，左右對稱各3塊。耐磨板與履帶咬合進行行走構(gòu)成了連采機的行走機構(gòu)，由于礦井環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因，連采機經(jīng)過一個工作面后升井大修時，檢測到耐磨板磨損嚴(yán)重。主要原因是耐磨板與行走履帶在工作工程中一直處于行走狀態(tài)，加上井下工作面環(huán)境條件、地質(zhì)條件的特殊性，導(dǎo)致設(shè)備在大修時，耐磨板磨損嚴(yán)重。

2 材料分析及焊接材料選擇

（1）材料分析。久益連采機主機架耐磨板材質(zhì)經(jīng)過取樣進行化學(xué)成分和力學(xué)性能分析，耐磨板材質(zhì)為ABRAZO500，其力學(xué)性能理論要求硬度為500BH，最低保證為477BH，外方以淬火或淬火加回火方式供應(yīng)，屈服強度為1400N/mm2，抗拉強度為1500N/mm2，延伸率為14。

根據(jù)碳當(dāng)量計算Ce=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15計算得知Ce=0.595%，當(dāng)ω(CE)=0.40%～0.60%時，鋼材的淬硬冷裂傾向增大，焊接時需要采取預(yù)熱、控制焊接參數(shù)等工藝措施。通過性能分析得知，該材料為低合金高強度鋼，由于這類鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，焊接過程中如果工藝不當(dāng)，也存在著焊接熱影響區(qū)脆化、熱應(yīng)變脆化及產(chǎn)生焊接裂紋(氫 致裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂)的危險。只有在掌握其焊接性特點和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能正確地選材和制訂正確焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。

（2）焊接材料選擇。連采機耐磨板的材質(zhì)為低合金高強度鋼，低合金高強度鋼氫致裂紋敏感性較強，為使焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到使用時的技術(shù)要求，同時，還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。另外，為了保證焊接接頭具有與母材相當(dāng)?shù)臎_擊韌度，選擇焊接材料時應(yīng)優(yōu)先選用高韌性焊接材料，配以正確的焊接工藝以保證焊縫金屬和熱影響區(qū)具有優(yōu)良的沖擊性能。由于在補焊耐磨板時的焊接材料與母材不同，按照異種鋼焊接低匹配的原則選擇了焊接材料E501T-1焊絲?，F(xiàn)在采用一種新型的焊接方法進行堆焊，從而達到預(yù)期效果。選用的材質(zhì)為底層的堆焊選用E501T-1，最后一層選用WD-2BD350耐磨藥芯焊絲。

E501T-1是氧化鈦型渣系的CO2氣體保護焊藥芯焊絲，焊接工藝優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，脫渣容易，焊縫成形美觀，焊接效率高，擴散氫含量為5ml/100g，焊接低合金高強鋼取得了一定效果。WD-2BD350耐磨藥芯焊絲堆焊金屬件視其使用范圍不同，可不同程度地增加30%～80%的使用壽命，作用大、用途廣、效果優(yōu)。

3 焊接工藝及控制要點

3．1 焊接方法的選用

手工電弧焊在焊接時電流小時無法焊透，電流大時，焊縫周圍的熱影響區(qū)增加，對整個部件的變形有影響。采用CO2氣體保護焊進行焊接具有熱量集中、熔敷效率高、稀釋率低、焊接變形小及抗裂性好的特點，因此，選用CO2氣體保護焊。設(shè)備采用KRII-350松下焊機。

3．2 焊接修復(fù)工藝

（1）焊前準(zhǔn)備：①將磨損嚴(yán)重的耐磨板進行清理及打磨，將銹蝕、油污先用割槍加熱燃燒，再用角磨機進行打磨，打磨出金屬光澤為宜。②根據(jù)檢測出的磨損程度，對需要先補焊的部位做好標(biāo)記，先焊接磨損最深處，然后，逐步進行焊接找平。（2）預(yù)熱：焊前預(yù)熱能降低焊后冷卻速度，避免出現(xiàn)淬硬組織，減小焊接應(yīng)力，是防止裂紋的有效措施，也有助于改善接頭組織與性能，是低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時常用的工藝措施。此文將耐磨板補焊部位及周圍用割槍進行預(yù)熱，采用中性火焰，預(yù)熱溫度為100～150℃即可。采取局部預(yù)熱時，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。（3）控制層間線能量：主機架耐磨板材質(zhì)通過對碳當(dāng)量計算知Ce=0.595%，因碳當(dāng)量0.6%≥Ce≥0.4%時焊接性一般，焊接時初焊前預(yù)熱外，要考慮層間溫度不得高于預(yù)熱溫度的最高值，控制層間線能量。對于強度級別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，淬硬傾向增大，應(yīng)選擇較大的線能量，但線能量不能過大，以免增大粗晶區(qū)脆化傾向。如果為防止裂紋而采取預(yù)熱時，可采用小線能量焊接。小線能量可防止粗晶區(qū)脆化，并能減小焊接應(yīng)力：①堆焊：先將磨損部位進行多層多道焊接進行找平。②確定磨損量（尺寸）。采用相同材料下料并氣割出塞焊孔，點固在已焊接找平的耐磨板部位進行點固與焊接。（4）選擇焊接工藝參數(shù)及焊接。①焊接工藝參數(shù)如表1所示。②焊接。在補焊的耐磨板上再加固一層具有塞焊孔的加強板，可以延長耐磨板的磨損壽命，延長設(shè)備的使用周期。因耐磨板的厚度為50mm，所以補焊至離最高點差5mm時，將補焊的耐磨板整體尺寸效驗，尺寸一致時再焊接最后一層。焊接時，根據(jù)磨損程度進行補焊，補焊時采用小的線能量進行焊接，有利于減小焊接應(yīng)力，細化晶粒，改善組織，提高沖擊韌性。為了防止變形，采用分段、對的方式稱進行補焊。最后一層采用耐磨堆焊藥芯焊絲進行焊接并焊接成網(wǎng)狀。焊接完畢，所有焊縫外形均勻、成形良好。焊道與焊道、焊道與基本金屬間過渡平滑，焊渣與飛濺清除干凈。所有焊縫均不得存有裂紋、熔合不良等缺陷。把焊縫及焊縫周圍用角磨機打磨光滑即可，保證補焊后耐磨板的厚度達到標(biāo)準(zhǔn)50mm，見圖1。（5）焊后熱處理。從焊接結(jié)束到焊后熱處理裝爐這段時間內(nèi)，焊接接頭產(chǎn)生剝離的危險性最大。因此，焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)保溫，使其緩慢冷卻。防止接頭裂紋的簡單而可靠的措施是將接頭按層間溫度(預(yù)熱溫度上限)保溫2～3h的低溫后熱處理，可基本上消除焊縫中的擴散氫。

表1 焊接工藝參數(shù)

圖1 補焊完成的耐磨板

4 結(jié)語

用補焊的方法進行焊接修復(fù)連采機主機架耐磨板，既節(jié)約了氧乙炔氣體，又減少了操作者的勞動強度，提高了效率，可觀的是能夠節(jié)約6根耐磨板，每根價格按10萬元計算，共節(jié)約資金達60萬元，現(xiàn)已入井使用，效果良好。