礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈生產(chǎn)中的問題分析及預(yù)防措施

朱世紅 張曉軍

（金鼎公司圓環(huán)鏈制造分公司，山西 晉城048000）

0 引言

礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈?zhǔn)敲旱V井下工作面刮板運(yùn)輸機(jī)、滾筒采煤機(jī)和巷道掘進(jìn)機(jī)的重要傳動(dòng)部件，承載能力大、使用率高。但煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境惡劣，運(yùn)輸物料常伴有矸石、廢棄金屬構(gòu)件等多種物質(zhì)，加之礦用圓環(huán)鏈在運(yùn)行過程中與槽幫、槽底、鏈輪等多個(gè)金屬構(gòu)件頻繁接觸，故經(jīng)常出現(xiàn)斷鏈?zhǔn)鹿剩苯佑绊懨旱V井下安全及正常生產(chǎn)。而解決圓環(huán)鏈生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，生產(chǎn)出高性能、高品質(zhì)的礦用圓環(huán)鏈，對(duì)提前預(yù)防因圓環(huán)鏈產(chǎn)品質(zhì)量影響煤礦井下安全及正常生產(chǎn)具有重要的意義。

礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈制造工藝一般為：下料→編鏈→拋丸→焊接→一次拉伸校正→熱處理→二次拉伸校正→配對(duì)→浸漆。本文將對(duì)圓環(huán)鏈生產(chǎn)中各工序環(huán)節(jié)出現(xiàn)的影響產(chǎn)品質(zhì)量的種種問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)解決措施。

1 編鏈

?26以上大規(guī)格鏈條為減小威彎抗力對(duì)模具的損傷，編鏈主要采用熱態(tài)編鏈工藝，即將棒料加熱到高溫狀態(tài)進(jìn)行編結(jié)，而在熱態(tài)鏈環(huán)編結(jié)過程中對(duì)錯(cuò)口、開口度以及后續(xù)散差影響最大的莫過于溫度因素。

（1）開口度：開口度過大或過小均對(duì)鏈環(huán)的焊接質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響。根據(jù)金屬物理性能分析，棒料加熱過程中長(zhǎng)度的變化來(lái)自兩個(gè)方面：?jiǎn)渭冇蓽囟茸兓鸬臒崦浝淇s和金屬組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積效應(yīng)。此外，當(dāng)棒料加熱溫度過高時(shí)，編鏈過程中棒料容易被拉長(zhǎng)，導(dǎo)致最終成型鏈環(huán)開口度偏小；而當(dāng)棒料溫度偏低時(shí)，棒料威彎抗力大不易彎曲，也會(huì)在威彎過程中被拉長(zhǎng)，造成開口度偏小。

（2）錯(cuò)口：棒料在威彎過程中因溫度高低影響被拉得過長(zhǎng)，編結(jié)成環(huán)時(shí)，棒料兩端容易被擠一起，形成上下錯(cuò)口，從而影響后續(xù)生產(chǎn)。

解決開口度、錯(cuò)口問題的最主要途徑就是在棒料長(zhǎng)度確定的前提下，嚴(yán)格控制棒料出爐膛時(shí)的溫度，同時(shí)依據(jù)編機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏，將溫度波動(dòng)控制在合理的范圍內(nèi)，從而保證棒料在編結(jié)過程中溫度的統(tǒng)一。

2 焊接

在圓環(huán)鏈各制造工序中，最容易出現(xiàn)缺陷問題的制造工序?yàn)楹附樱壮霈F(xiàn)裂紋、錯(cuò)口、圓弧部頂方、焊口未焊住等各類情況。

（1）裂紋：鏈環(huán)焊接裂紋易出現(xiàn)于靠近電極的邊緣處，由母材表面斜向深入內(nèi)部1～2mm。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，焊接區(qū)裂紋的產(chǎn)生主要是焊接電極與鏈環(huán)接觸處溫度過高，造成鏈環(huán)金屬局部融化，經(jīng)頂鍛后形成裂紋。導(dǎo)致焊接電極與鏈環(huán)接觸處溫度過高有以下2個(gè)方面因素：1）編鏈工序鏈環(huán)對(duì)口間隙過大；2）焊接工序電極與鏈環(huán)接觸面積小，接觸電阻及焊接應(yīng)力大，焊接時(shí)電流密度集中，焊接加熱速度快，熱量擴(kuò)散時(shí)間短。

解決措施：一方面嚴(yán)格控制熱編時(shí)的編鏈環(huán)形及開口度；另一方面，在焊接工藝參數(shù)優(yōu)良的前提下，改進(jìn)設(shè)備夾持方式，加大焊接過程中電極與鏈環(huán)的接觸面積，如圖1與圖2所示。

圖1 電極接觸面小

圖2 電極接觸面大

（2）圓弧部頂方：圓弧部頂方對(duì)鏈環(huán)最主要的影響是鏈環(huán)焊后不對(duì)稱，經(jīng)拉伸校正后仍難以完全校正，不僅影響鏈環(huán)的外型美觀，而且在實(shí)際使用中影響鏈環(huán)鏈輪的接觸應(yīng)力分布，從而影響使用壽命。圓弧頂方一方面原因?yàn)殒湱h(huán)在焊接過程中環(huán)背溫度過高，在連續(xù)閃光結(jié)束頂鍛瞬間，鏈環(huán)圓弧部產(chǎn)生高溫鍛壓，形變頂方；另一方面是鏈環(huán)焊接頂鍛預(yù)留量過大，焊接高溫?cái)嗝嬖陧斿懰查g未能消耗全部頂鍛量，造成圓弧部承受剩余頂鍛留量，而變形頂方。

解決措施：調(diào)整焊接工藝參數(shù)，在滿足焊接接頭質(zhì)量的前提下，盡可能降低環(huán)背電流及減少頂鍛量。

（3）焊口未焊住：焊口未焊住是指成品鏈環(huán)按 GB／T12718—2009要求進(jìn)行撓度測(cè)試時(shí)，鏈環(huán)焊口出現(xiàn)裂紋或開裂現(xiàn)象。究其原因多為焊接參數(shù)選擇不合理，使得焊口溫度過高或過低所致。焊口溫度過高，造成焊口組織粗大，熱影響區(qū)過熱，隨后在固態(tài)相變過程中形成粗大魏氏組織，在后續(xù)的熱處理中未能將其細(xì)化調(diào)質(zhì)。而焊口溫度過低，使溫度不足的兩對(duì)焊端面硬頂在一起，焊縫組織未能完全熔融重結(jié)晶，致焊口未能焊住，撓度測(cè)試中易從焊口處整齊開裂。

預(yù)防改進(jìn)措施主要是調(diào)整焊接參數(shù)，根據(jù)不同爐號(hào)材料，選擇相應(yīng)最優(yōu)的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接。

3 拉伸校正

散差：鏈條在5環(huán)或7環(huán)一拉的校正過程中，一個(gè)拉伸周期內(nèi)出現(xiàn)個(gè)別鏈環(huán)節(jié)距大于或小于作業(yè)規(guī)范要求，在后續(xù)生產(chǎn)工序中無(wú)法將其糾正從而影響產(chǎn)品質(zhì)量的一種缺陷。經(jīng)實(shí)際觀察研究發(fā)現(xiàn)，散差的產(chǎn)生仍是由于熱態(tài)編鏈環(huán)節(jié)的溫度因素所致。圓環(huán)鏈生產(chǎn)所用鋼種為23MnNiMoCr54鋼，該鋼種最高相變轉(zhuǎn)變溫度在774～790℃之間，且鋼材出廠供貨狀態(tài)為退火后的索氏體組織。在熱態(tài)編鏈環(huán)節(jié)，若個(gè)別棒料感應(yīng)加熱溫度高于材料相變轉(zhuǎn)變溫度，則會(huì)發(fā)生奧氏體化，而該鋼種又具有非常好的淬火性，奧氏體化后室溫下空冷即可得到上貝氏體組織，故而熱編時(shí)，棒料加熱溫度一旦不均勻，冷卻后其組織、強(qiáng)度必然存在差異，在拉伸環(huán)節(jié)就容易造成拉伸散差。

解決措施主要是嚴(yán)格控制編鏈環(huán)節(jié)的棒料加熱溫度，縮小棒料出爐時(shí)的溫度區(qū)間，控制棒料在編結(jié)時(shí)的溫差，以及對(duì)二次、多次加熱的棒料進(jìn)行分類處理。

4 熱處理

鏈條生產(chǎn)在熱處理環(huán)節(jié)的問題主要表現(xiàn)為：熱處理后的鏈條不能滿足GB／T12718—2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靜拉伸實(shí)驗(yàn)要求。具體表現(xiàn)可分為兩類：第一類，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中實(shí)驗(yàn)延伸率超過規(guī)定的1.6%，表現(xiàn)為熱處理“偏軟”；第二類，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中破斷延伸率不能達(dá)到12%的要求，表現(xiàn)為熱處理“偏硬”。

在實(shí)際熱處理過程中，要對(duì)淬火及回火的水溫及壓力進(jìn)行控制，同時(shí)保證設(shè)備溫度、鏈速穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，精心調(diào)整淬火及回火參數(shù)，兼顧直臂與肩部的硬度要求和實(shí)際使用要求（肩部硬度比直臂硬度高），同時(shí)兼顧實(shí)驗(yàn)延伸率及破斷延伸率的綜合力學(xué)性能。

5 結(jié)語(yǔ)

圓環(huán)鏈的生產(chǎn)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上要完全符合GB／T12718—2009標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，必須在圓環(huán)鏈生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)工藝規(guī)范，嚴(yán)格控制編鏈溫度及其波動(dòng)、焊接閃光及焊口溫度、焊機(jī)液壓油溫度、熱處理冷卻水壓力及水溫等生產(chǎn)工藝流程中各方面因素，這樣才能順暢地制造出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。

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