白凱

摘要：針對(duì)礦用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)鏈輪易磨損，采用傳統(tǒng)的堆焊修復(fù)工藝有熱輸入量大，焊接飛濺大，焊后加工余量大等缺陷，現(xiàn)探究采用CMT焊接技術(shù)對(duì)鏈輪磨損部位進(jìn)行堆焊修復(fù)，由于CMT焊接具有熱輸入小、飛濺小、焊接速度快的特點(diǎn)，在堆焊修復(fù)鏈輪時(shí)對(duì)基體材料強(qiáng)度影響小，工作環(huán)境得到改善，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：礦用鏈輪;焊接;修復(fù)

Abstract： The chain wheel of mine chain conveyor and transfer machine is easy to wear. The traditional surfacing repair process has defects such as large heat input， large welding spatter and large machining allowance after welding. This paper explores the application of CMT welding technology to repair the worn parts of chain wheel. Because CMT welding has the characteristics of small heat input， small spatter and fast welding speed， it has little influence on the strength of base material when repairing sprocket wheel by surfacing welding， the working environment is improved and the working efficiency is improved.

1? 傳統(tǒng)鏈輪堆焊修復(fù)方法存在的問題

鏈輪運(yùn)行時(shí)承受高速、重載、振動(dòng)、沖擊、摩擦、推拉力等載荷，工作環(huán)境惡劣，時(shí)刻處于粉塵、水汽以及有害氣體的包圍之中，潤(rùn)滑條件差。在工作中還要承受整個(gè)設(shè)備的最大扭矩，承受刮板及刮板鏈的脈動(dòng)載荷與附加載荷。當(dāng)鏈輪鏈窩磨損量達(dá)到一定程度時(shí)（見圖1），會(huì)發(fā)生跳齒、牙形變形等，這是就需要將設(shè)備升井修復(fù)或者更換鏈輪組件。

傳統(tǒng)的修復(fù)方法是采用堆焊焊條對(duì)鏈窩磨損處進(jìn)行堆焊修復(fù)（見圖2），堆焊完成后再進(jìn)行機(jī)加工完成鏈輪修復(fù)（見圖3）。這樣的傳統(tǒng)修復(fù)方法存在一些不足，首先采用手工堆焊時(shí)熱輸入量大，導(dǎo)致鏈輪基體材料強(qiáng)度下降，堆焊耐磨層微觀金相組織晶粒粗大，焊接時(shí)煙塵、飛濺較大，導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境差，易產(chǎn)生夾渣等缺陷，由于是手工操作，為保證堆焊完成后有加工余量，堆焊層余量一般較大，造成了材料浪費(fèi)同時(shí)也給后續(xù)機(jī)加工帶來了不便。

2? CMT焊接修復(fù)鏈輪的探究

2.1 CMT焊接特點(diǎn)

CMT（冷金屬過渡）焊接是一種全新的MIG/MAG焊接工藝，是Cold Metal Transfer的縮寫，由于其相比較傳統(tǒng)的MIG/MAG焊熱輸入量低，因此命名為Cold。普通的短路過渡是電弧將焊絲和母材熔化形成熔池，熔滴進(jìn)入熔池時(shí)焊絲通過熔滴與熔池“短路連接”，電流增大使熔滴爆斷，實(shí)現(xiàn)熔滴過渡，伴有大量的熱輸入與飛濺。焊接過程中最主要的熱量來源為電弧，CMT焊接技術(shù)是當(dāng)熔滴滴入熔池中形成短路時(shí)，焊接電路電流驟降，同時(shí)焊絲停止送絲并回抽，熔滴與焊絲分離在重力作用下自動(dòng)進(jìn)入熔池，熔滴從焊絲上滴落了之后，控制系統(tǒng)再次提高焊接電流，并進(jìn)一步將焊絲向前送出，重新產(chǎn)生焊接電弧，開始新一輪的焊接過程。這種“冷-熱”之間的交替縮短了電弧熱輸入的時(shí)間，減少了熱輸入量，同時(shí)大大減少了焊接飛濺，能較好的控制熔滴參數(shù)，得到更好的焊接成型。

2.2 CMT焊接修復(fù)鏈輪試驗(yàn)

本次試驗(yàn)的鏈輪為材料為42CrMo，這種材料強(qiáng)度好、淬透性高，韌性好、淬火后變形小，高溫下材料強(qiáng)度衰減不明顯，是一種理想的鏈輪制造材料，在淬火處理后硬度可以達(dá)到60HRC。其化學(xué)成分見表1。

本次試驗(yàn)焊接設(shè)備采用TransPuls Synergic 4000 CMT焊機(jī)，在磨損后的鏈輪上堆焊耐磨層，鏈輪材料為40CrMo，焊絲采用藥芯耐磨焊絲。由于42CrMo鋼的化學(xué)成分可知其是一種高合金鋼，焊前需要進(jìn)行預(yù)熱。按照國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式計(jì)算，42CrMo鋼的碳當(dāng)量CE=0.76，需要進(jìn)行預(yù)熱。試驗(yàn)件在臺(tái)車爐預(yù)熱1.5h后開始堆焊耐磨層，預(yù)熱溫度為220℃，3層堆焊層完成焊接后送入加熱爐隨爐冷卻4h，共進(jìn)行3組試驗(yàn)，焊接完成后用線切割垂直于堆焊層切割牙形，對(duì)試樣進(jìn)行硬度和抗剪強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，工藝試驗(yàn)參數(shù)見表2。

由于42CrMo鋼的化學(xué)成分可知其是一種高合金鋼，焊前需要進(jìn)行預(yù)熱。按照國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式計(jì)算，42CrMo鋼的碳當(dāng)量CE=0.76，需要其因?yàn)镃MT焊機(jī)電源控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性，其焊接參數(shù)主要與焊接速度相匹配，本次試驗(yàn)主要探究焊接速度對(duì)堆焊層硬度的影響。測(cè)試點(diǎn)起始位置選在熔合線附近，分別向木材基體和堆焊層進(jìn)行硬度測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)相距1mm。如圖4所示，在熔合線以下距離-5mm到-3mm處，試樣硬度基本與母材硬度一致保持不變，在-3mm到-2mm區(qū)域內(nèi)，硬度緩慢上升，在-2mm到1mm區(qū)域內(nèi)硬度快速提高，在1mm至5mm區(qū)域內(nèi)堆焊層金屬硬度趨于穩(wěn)定在，由檢測(cè)結(jié)果可知堆焊層硬度明顯高于母材，預(yù)計(jì)可以明顯提高鏈輪的耐磨性，提高鏈輪的工作壽命。

42CrMo母材抗剪強(qiáng)度約為680MPa，由圖5試樣抗剪強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果可知，當(dāng)剪切面位置從母材區(qū)域向堆焊層移動(dòng)時(shí)，其截面的抗剪強(qiáng)度均高于母材自身的剪切強(qiáng)度（≤680MPa），這意味著堆焊層與母材之間結(jié)合良好，所以在非重度磨損情況下，鏈窩工作表面的堆焊金屬能穩(wěn)定維持在較高的硬度水平，且堆焊層不易剝落，可延緩鏈輪失效。

3? 結(jié)語

本文介紹的鏈輪堆焊修復(fù)方法，焊接過程煙塵小、改善了勞動(dòng)環(huán)境。熱輸入小，堆焊層硬度高，母材強(qiáng)度基本不受影響。堆焊層與母材結(jié)合牢固，可有效提高鏈輪堆焊修復(fù)質(zhì)量和使用壽命，改善了原有修復(fù)方法的缺陷。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊修榮.超薄板的CMT冷金屬過渡技術(shù)[J].焊接，2005（12）：52-54.

[2]Feng J， Zhang H T， He P. The CMT short-circuiting metal transfer process and its use in thin aluminum sheets welding. 2009（05）.

[3]雷振，王旭友，王威，等.基于純氬保護(hù)氣體的304不銹鋼激光-CMT電弧復(fù)合熱源焊接試驗(yàn)研究[J].焊接，2010（8）.

[4]陳強(qiáng).焊接手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.