□ 李 超

常熟天地煤機裝備有限公司 江蘇常熟 215500

1 采煤機行走箱情況

采煤機行走箱的修理再利用一直是個難題,不同工況下的變形、磨損程度和部位都不完全相同。筆者通過對幾十件不同型號采煤機行走箱的修理,掌握了一些修理規(guī)律和方法。本文重點對采煤機行走箱的修復焊接工藝進行介紹,某型號待修采煤機行走箱正面和側面結構如圖1所示。

▲圖1 采煤機行走箱結構

2 材料參數(shù)

采煤機行走箱采用鑄造毛坯,材料為ZG35CrMo,化學成分見表1。

由表1數(shù)據(jù)可見,ZG35CrMo材料的碳當量約為0.70%,焊接性不良,焊接時硬化傾向較大,熱影響區(qū)熱裂和冷裂傾向也較大,屬于難焊接材料。通過對采煤機行走箱的硬度進行測試,其布氏硬度(HBS)為242～266。由于采煤機行走箱修理后仍要投入生產(chǎn),無法進行破壞性試驗,因此只能通過硬度測試間接得到抗拉強度約為797 MPa。

母材碳當量和抗拉強度值都較高,所以在后續(xù)焊接工藝設定時要考慮選取合適的焊接材料,進行焊前預熱和焊后緩冷處理。

表1 采煤機行走箱材料化學成分

3 焊材

焊絲選用TWE-711型,直徑為1.2 mm,其化學成分見表2。

表2 焊絲化學成分

焊絲力學性能見表3。

表3 焊絲力學性能

4 焊前準備

對采煤機行走箱進行整體表面清理噴丸,清除煤灰、氧化皮等污染物,用氧乙炔焰炙烤去除油污、水分,清理前后對比如圖2所示。由專業(yè)檢驗人員詳細測量采煤機行走箱各個部位,通過測量確定尺寸不符合要求的部位。對因斷裂、破損等缺失的部位進行測繪,為后續(xù)制訂修復方案和精確加工做好充分準備。

▲圖2 采煤機行走箱清理前后

采煤機行走箱長期在開放環(huán)境下工作,為了在后續(xù)補焊過程中減少和避免因焊接未熔合而產(chǎn)生氣孔等缺陷,用銑鏜機床去除變形超差的平面、圓孔等,如圖3所示。同時去除0.50 mm左右金屬疲勞層,并用角磨機打磨材料,使材料露出金屬光澤。

為防止熱處理淬硬組織和冷裂紋產(chǎn)生,焊前進行整體預熱,預熱溫度為200～300 ℃。焊接時,除施焊區(qū)外全部用石棉包覆保溫,由紅外線測溫儀監(jiān)測溫度?？紤]到采煤機行走箱尺寸較大,焊接時間長,焊接后期可以采用氧乙炔焰在焊接部位周圍60 mm范圍內補充預熱。

▲圖3 銑鏜機床

5 焊接參數(shù)

使用NB-630型晶閘管二氧化碳氣體保護焊機,保護氣體選用80%氬氣+20%二氧化碳混合氣體。施焊過程中,為防止焊接變形,要嚴格控制焊接熱輸入,選取較低焊接電流、電弧電壓,控制合適的保護氣流。焊接參數(shù)見表4。焊接過程中,應盡可能保持平焊位置。焊后仍采用石棉覆蓋保溫緩冷。對于焊接參數(shù)的確定,優(yōu)先保證焊接質量,同時最大限度減小焊接過程中采煤機行走箱所產(chǎn)生的應力,并減小變形。

6 焊后處理

焊接后去應力。根據(jù)焊接量大小,去應力一般分為熱處理去應力和振動時效去應力兩種方法。

熱處理去應力利用材料在高溫下屈服點降低和蠕變現(xiàn)象來達到松馳焊接殘余應力的目的,同時可以改善焊接性能,適用于焊接量較大的工況。熱處理時,加熱速度不大于120 ℃/h,加熱溫度在550～600 ℃范圍內,保溫時間為2～2.5 h,隨爐緩冷至200 ℃,空冷至室溫。

振動時效去應力時,時間為1.5～2 h,使采煤機行走箱產(chǎn)生塑性變形,減小或均勻化殘余應力,同時保持尺寸精度。振動時效可以保證非修復面不被氧化,且不產(chǎn)生變形,適用于焊接量較小的工況。

表4 焊接參數(shù)

7 工藝控制要點

(1) 焊接時要求采煤機行走箱各個焊接部位均在水平位置進行平焊,盡量避免立焊、橫焊等,最大程度保證焊接質量。

(2) 對于采煤機行走箱較大孔的焊接,采用沿圓周順序施焊,小孔按母線方向焊接。

(3) 滿足各堆焊層間性能的均勻性,各堆焊層的焊道位置相互錯開1/2焊道寬度。

(4) 采煤機行走箱各孔止口處要堆焊一周,防止因咬邊造成后續(xù)機加工出現(xiàn)質量問題。

(5) 焊接后使用超聲探傷、磁粉探傷兩種方法對焊接部位探傷檢查,發(fā)現(xiàn)內部缺陷,用角磨機磨開或銑開,重新補焊至探傷無缺陷。

(6) 采煤機行走箱機加工過程中,半精加工后進行一次振動時效,以更好地釋放焊接應力和切削加工應力。

8 結束語

采用所介紹的工藝修復的采煤機行走箱,已在煤礦投入使用,能夠滿足生產(chǎn)和質量要求,解決了長期困擾煤礦企業(yè)的采煤機大型殼體配件價格昂貴、生產(chǎn)周期長的問題。修復采煤機行走箱與采購新零部件相比,價格低、周期短,可以大幅度降低煤礦企業(yè)生產(chǎn)成本,同時為采煤機制造企業(yè)拓寬了市場。