艾柯夫采煤機(jī)搖臂焊接修復(fù)工藝

西安煤礦機(jī)械有限公司 （陜西 710032） 樊潤君 卓 君 謝 杰

1.概述

日前，我公司首次對德國艾柯夫某型號采煤機(jī)搖臂進(jìn)行焊接修復(fù)，要修復(fù)部位為行星頭外圓部位、各孔軸及電動機(jī)筒體嚴(yán)重磨損處。對于該進(jìn)口搖臂對其材料種類不明，導(dǎo)致焊接修復(fù)工藝規(guī)范難制定，且在焊接修復(fù)過程中必須保證螺栓、銷孔的定位尺寸。

針對以上問題，采取系列措施逐一解決。焊接方法采用熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG），保護(hù)氣體選用80%Ar+20%CO2混合氣體。

2.成分分析及焊材確定

（1） 材料化學(xué)成分及力學(xué)性能 對該搖臂殼體成分進(jìn)行分析，采用JY38S等離子光譜儀及CS—300碳硫分析儀對搖臂母材成分進(jìn)行分析測試，其結(jié)果如表1所示。

表1 搖臂殼體母材化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

從表1可以看出該合金為低碳合金，該母材的碳當(dāng)量為0.49%，屬較難焊接材料。通過對該機(jī)殼硬度進(jìn)行測試分析，顯示其硬度為163～190HBW。由于搖臂母材體積較大且無法進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，所以對于其強(qiáng)度的確定，根據(jù)GB1172—1974中硬度強(qiáng)度換算表，通過硬度測試間接得到強(qiáng)度值。此次大修的搖臂材料的抗拉強(qiáng)度約為534MPa，該材料碳當(dāng)量和強(qiáng)度值均較高，因此在后續(xù)焊接工藝設(shè)定時要考慮材料焊前預(yù)熱處理及焊后緩冷處理。我公司使用唐山松下氣體保護(hù)焊機(jī)完成產(chǎn)品焊接修復(fù)工作。

（2） 焊材的選取 根據(jù)等強(qiáng)匹配原則，焊絲選用ER49—1φ1.2mm，其化學(xué)成分如表2所示。

表2 焊絲化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表3 焊絲熔敷金屬力學(xué)性能

3.焊接工藝方案的確定

（1） 焊前準(zhǔn)備 對搖臂殼體返修前要進(jìn)行清洗，去除金屬疲勞層、油脂及缺陷處理，并用角磨機(jī)打磨母材使其露出金屬光澤。

該搖臂材料的焊接性類似于中碳鋼，為防止其淬硬組織及冷裂紋的產(chǎn)生，焊前需對修復(fù)部位進(jìn)行預(yù)熱處理，同時考慮到搖臂尺寸較大且整體預(yù)熱可能出現(xiàn)的變形問題，本文采用局部預(yù)熱處理，即使用氧乙炔焰對要焊接部位50mm范圍內(nèi)預(yù)熱150～200℃。

（2） 焊接參數(shù)確定 施焊過程中為滿足要求的熔深和最小焊接變形，要控制焊接熱輸入。對于中厚板低合金高強(qiáng)度鋼采用噴射過渡焊接電流，并且由于采用80%Ar+20%CO2混合氣體，使噴射過渡轉(zhuǎn)化為射流過渡方式。同時控制熱輸入值，選取較低焊接電流200～230A，電弧電壓24～28V，氣體流量控制在18～25L/min。并且盡可能保持平焊位置焊接，最大限度保證焊接質(zhì)量。焊后采用石棉布覆蓋保溫1～2h，并緩冷至室溫。

（3） 焊后去應(yīng)力處理及檢驗(yàn) 為防止搖臂在熱時效處理后產(chǎn)生變形，本文對焊接完成后的搖臂殼體采用振動時效（時效時間1～2h）的方式使零件產(chǎn)生塑性變形，減小或均勻化殘余應(yīng)力，同時保持了其尺寸精度。

4.焊接過程中出現(xiàn)的問題及解決方案

（1） 由于產(chǎn)品尺寸較大，且碳含量較高，所以易在焊接過程中焊縫周圍產(chǎn)生低塑性的淬硬組織，使焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋。在焊接過程中要注意焊前預(yù)熱及焊后緩冷處理中。并采用窄焊道、多層多道焊。在多層多道焊過程中，在前一道結(jié)束后要注意清理再進(jìn)行后道焊接，并且需要控制層間溫度，使層間溫度不低于預(yù)熱溫度，即200℃。對于長度較大的焊縫應(yīng)采取分段焊、交錯焊及間隙焊接等措施，避免大的焊接熱輸入量。

（2） 搖臂端面需要大量修補(bǔ)焊，且端面及周邊螺紋孔和定位銷孔較多，由于端面堆焊修補(bǔ)過程產(chǎn)生的不均勻溫度場，易造成焊件變形從而影響孔尺寸精度，所以在焊接過程中孔的變形防護(hù)也是需要解決的問題。在施焊前，對孔裝配工藝堵及螺栓。對于部分孔使用過程過度磨損造成尺寸不足，需要堆焊修復(fù)。具體焊接技巧為：對于大孔焊接采用沿圓周順序施焊，小孔按順長方向焊接。

附圖為采煤機(jī)修復(fù)前后圖示，其中圖a為嚴(yán)重磨損搖臂機(jī)殼外形，圖b為修復(fù)完成后機(jī)殼外形。

采煤機(jī)修復(fù)前后機(jī)殼外形

5.結(jié)語

我公司通過對采煤機(jī)搖臂材料性能及成分的分析，制訂了相應(yīng)的焊接工藝方案，解決了搖臂機(jī)殼焊接過程中存在的難點(diǎn)問題，順利完成了搖臂機(jī)殼的焊接修復(fù)工作，為煤礦企業(yè)節(jié)約了成本。