2300XP電鏟勺桿的矯正

易劍輝，葉喜平

(1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224;2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦鑄造有限公司，江西德興 334224)

2300XP電鏟勺桿的矯正

易劍輝1，葉喜平2

(1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224;2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦鑄造有限公司，江西德興 334224)

2300XP電鏟是德興銅礦采礦重要設(shè)備，因服役年限很長等多方面原因，所有電鏟勺桿均出現(xiàn)不同程度的變形，制約了電鏟的效率。針對(duì)2300XP電鏟勺桿實(shí)際變形情況，結(jié)合勺桿的材質(zhì)，采用合理的工藝對(duì)變形的勺桿進(jìn)行修復(fù)，將能直接影響修復(fù)后的勺桿實(shí)際使用壽命。通過反復(fù)實(shí)踐，我們采用火焰矯正工藝，對(duì)彎曲的勺桿空腹梁進(jìn)行變形矯正并取得了成功，對(duì)類視焊接結(jié)構(gòu)件的修理有一定的借鑒作用。

電鏟;勺桿;火焰矯正;空腹梁;修復(fù);操作性

1 引言

2300XP電鏟勺桿是由兩件鋼板焊接的箱型梁和一件扭力箱焊接而成的結(jié)構(gòu)件，是電鏟重要結(jié)構(gòu)件之一。勺桿跨裝于電鏟懸臂上，為鏟斗提供旋轉(zhuǎn)臂的作用，是電鏟推壓、提升動(dòng)作的關(guān)鍵部件，承受著交變工作載荷。由于德興銅礦巖石硬度高，勺桿在工作中頻繁承受過大的沖擊載荷，久而久之出現(xiàn)不同程度的彎曲變形。一旦勺桿變形，將造成推壓系統(tǒng)動(dòng)作失穩(wěn)，并可能損壞相關(guān)推壓零部件，使電鏟無法正常安全運(yùn)行。目前德興銅礦因勺桿無法按期修復(fù)而影響了2300XP電鏟的效率，制約了采礦生產(chǎn)。

2 勺桿材質(zhì)及理化分析

勺桿屬大型箱型梁，其長度為10.5m，側(cè)梁的最大截面尺寸是480 mm×720mm。經(jīng)材質(zhì)化驗(yàn)及應(yīng)力試驗(yàn)，我們得知勺桿鋼材牌號(hào)為18SiMnNiMo，是抗拉強(qiáng)度80kg級(jí)的高強(qiáng)鋼板，由此可知可知這類強(qiáng)度鋼板的高溫回火溫度在500～650℃之間。圖1為勺桿變形后的尺寸。

圖1 勺桿變形后尺寸

3 矯正方式的選擇

目前，我們對(duì)變形勺桿進(jìn)行矯正主要采取局部更換變形鋼板、機(jī)械矯正以及火焰矯正等三種方式，但前兩種方式的矯正效果較差，且花費(fèi)較長的時(shí)間，不利于目前的生產(chǎn)需要。火焰矯正方式具有靈活多便、簡單易行、成本低廉和行之有效等優(yōu)點(diǎn)［1－2］，比較適宜對(duì)變形勺桿進(jìn)行修復(fù)，但也存在加熱溫度以及加熱點(diǎn)不容易控制的問題，下表為這三種矯正方式的對(duì)比:

表1 三種矯正形式對(duì)比

通過上表可知，要在短時(shí)間內(nèi)對(duì)損壞的勺桿進(jìn)行修復(fù)，采取火焰矯正的方式符合現(xiàn)在生產(chǎn)的需要。

4 火焰矯正的原理及實(shí)踐

4.1 火焰矯正的原理

火焰矯正是利用金屬有熱脹冷縮的特性，當(dāng)局部加熱時(shí)被加熱處的材料受熱而膨脹，但由于周圍溫度低，因此膨脹受到阻礙，此時(shí)加熱處的金屬受到壓縮應(yīng)力，當(dāng)加熱溫度為600～700℃時(shí)壓縮應(yīng)力超過屈服極限，產(chǎn)生壓縮塑性變形。停止加熱后，金屬冷卻縮短，結(jié)果加熱處的金屬纖維比原來的短，因而產(chǎn)生了新的變形。火焰矯正就是利用金屬局部受熱后所引起的新的變形與原變形方向相反來矯正原先的變形［3］。

由于火焰矯正引起的應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力一樣都是內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力迭加［4］，會(huì)使柱、梁、撐的縱應(yīng)力超過允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)的降低。采用火焰矯正時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)加熱位置不得在主梁最大應(yīng)力截面附近;

(2)矯正處加熱面積在一個(gè)截面上不得過大，要多選幾個(gè)截面。

4.2 火焰矯正實(shí)踐

近期，我們成功地修復(fù)了一件變形較為嚴(yán)重的勺桿，具體變形情況是:該勺桿左梁內(nèi)側(cè)腹板兩處彎曲變形，導(dǎo)致兩側(cè)梁末端內(nèi)側(cè)距離縮短到1730 mm (標(biāo)準(zhǔn)距離應(yīng)為1790mm)。其中左側(cè)梁第一變形點(diǎn)離扭力箱端4000 mm，此處兩梁內(nèi)側(cè)距離為1750mm，第二變形點(diǎn)離第一變形點(diǎn)距離為1700mm，此處兩梁內(nèi)側(cè)距離為1770 mm。

由于勺桿變形程度比較大，長度接近5m，腹板較寬，因此采用三角形火焰加熱的方式，而勺桿有兩處變形，在矯正過程中需在兩個(gè)折彎點(diǎn)分別設(shè)立加熱點(diǎn)，為防止出現(xiàn)相反的撓曲變形，三角形頂點(diǎn)在設(shè)立在勺桿翼板的中心線上。

圖2 圖2加熱位置和加熱范圍

具體實(shí)施方法如下:

(1)先去除勺桿變形處上的齒條，把勺桿水平墊高;

(2)選好加熱區(qū)域，兩處加熱處同時(shí)加熱，為避免勺桿鋼板的高溫回火，加熱溫度定為480℃左右，加熱時(shí)間為兩小時(shí)，采用紅外測溫儀控制加熱溫度［5－6］;

(3)加熱同時(shí)在勺桿末端采用臥式千斤頂對(duì)頂，讓變型梁不能自由熱脹而產(chǎn)生壓塑性變形，并將長度為1790 mm的定位桿焊接在兩側(cè)梁末端內(nèi)側(cè)。

加熱好后，經(jīng)過空冷冷卻后，第三天拆除定位桿。經(jīng)測量，兩側(cè)鏟桿后端距離為1780 mm，接近標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

5 結(jié)語

通過前文設(shè)計(jì)的矯正方案，嚴(yán)格控制了各道工序，使變形的2300XP電鏟勺桿矯正50mm，并達(dá)到可以使用的正常范圍，保證了我礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行，同時(shí)積累了經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后變形的電鏟勺桿修復(fù)有了很好的借鑒，為德興銅礦在修復(fù)類似的大型空腹梁上積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］陳祝年.焊接工程師手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006:34－39.

［2］王國凡.鋼結(jié)構(gòu)焊接制造［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004:6－10.

［3］崔忠琦.金屬學(xué)與熱處理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988:16－24.

［4］Buck Schevo，肖世航.用于連接異種金屬的工業(yè)焊接技術(shù)［J］.兵器材料科學(xué)與工程，1985(1):30－32.

［5］林樹茂，左士強(qiáng).焊接結(jié)構(gòu)件變形火焰矯正方法［J］.煤礦現(xiàn)代化，2008，17(2):72－73.

［6］周承波，劉慧明.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正方法［J］.內(nèi)蒙古科學(xué)與經(jīng)濟(jì)，2009，28(2):93－95.

Rectification of 2300XP Excavator Rod

YI Jian－h(huán)ui，YE Xi－ping
(1.JCC Dexing Copper Mine，Dexing，Jiangxi 334224，China;2.JCC Dexing Casting Co.Ltd.，Dexing，Jiangxi 334224，China)

2300XP Shovel is the important mining equipment at Dexing copper mine.Because of long service life and some other reasons for long service life，all shovel dipper rods have various degrees of deformation，which restricts the efficiency of the electric shovel.2300XP Shovel dipper rod is actually in deformation.Combined with the material of dipper rod，it will directly affect the actual service life of the repaired spoon rod if adapting the reasonable repair process on the deformation of dipper rod.Through repeated practice，we use the flame straightening process with bending the dipper rod fasting beam distortion，and the success of this process could provide the reference for similar welding structure.

excavator;dipper rod;flame rectification;fasting plasma beam;repair;operational

TD422.2+1

:B

:1009－3842(2012)04－0039－02

2012－06－07

易劍輝(1979－)，男，江西宜豐人，工程師，主要從事電鏟維護(hù)保養(yǎng)方面的工作。E－mail:32838536@qq.com