無氣自保焊應(yīng)用于中部槽再制造的研究

馬波 劉媛 張桂芬

摘 要：本文主要對(duì)無氣自保焊應(yīng)用于中部槽再制造進(jìn)行了介紹研究，試驗(yàn)分析了堆焊耐磨板材的化學(xué)成分及硬度，模擬中部槽磨損對(duì)比了耐磨性能，應(yīng)用無氣自保焊對(duì)中部槽進(jìn)行了再制造修復(fù)。實(shí)踐證明無氣自保焊可以有效提高中部槽的耐磨性能，增加了使用壽命，應(yīng)用于中部槽的再制造有較好的前景。

關(guān)鍵詞：無氣自保焊；中部槽；再制造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.001

中國煤炭儲(chǔ)量約1145億噸，位居世界第三，同時(shí)也是世界最大的煤炭生產(chǎn)國。煤炭行業(yè)在我國各行各業(yè)乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的地位。刮板運(yùn)輸機(jī)是煤炭開采尤為重要的設(shè)備，其中中部槽是用量最大，最易磨損的設(shè)備。資料顯示，我國每年由于磨損報(bào)廢的中部槽約有40萬節(jié)，消耗鋼材高達(dá)4.8萬噸，價(jià)值約1.7億元，因設(shè)備損壞停產(chǎn)造成的損失更是達(dá)數(shù)億元。[1]因此刮板機(jī)中部槽的再制造就顯得尤為迫切需要。本文主要針對(duì)利用無氣自保焊應(yīng)用于中部槽再制造進(jìn)行研究。

1 無氣自保焊簡介

無氣自保焊是利用自保護(hù)藥芯焊絲在不需要額外施加保護(hù)氣體的情況下實(shí)現(xiàn)堆焊的一種技術(shù)。無氣自保焊原理如圖1所示：藥芯焊絲在充分燃燒分解后產(chǎn)生氣體和熔渣覆蓋在焊縫金屬以及熔池上形成保護(hù)。

無氣自保焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）自保護(hù)藥芯焊絲是將化學(xué)試劑和合金粉末封裝在金屬表皮內(nèi)，在使用時(shí)可自身產(chǎn)生保護(hù)氣體和熔渣保護(hù)，不需額外施加保護(hù)氣體[2]。

（2）無氣自保焊使用直流焊機(jī)，可以在恒壓下施焊，具有較好的電弧穩(wěn)定性。

（3）無氣自保焊可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接、半自動(dòng)化焊接、手動(dòng)焊接自由選擇，且具有連續(xù)性焊接特點(diǎn)，堆焊效率高。

（4）無氣自保焊可以實(shí)現(xiàn)不間斷送絲，從起弧開始可以一次成型且外觀較好，堆焊質(zhì)量較高。

2 堆焊耐磨性能試驗(yàn)及分析

選取2.8mm藥芯焊絲在Q235基礎(chǔ)板材上堆焊得到試驗(yàn)板材，與中部槽舊板同時(shí)取材對(duì)化學(xué)成分和硬度進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)。經(jīng)過化學(xué)分析后得出表1數(shù)據(jù)：

由上表可以看出試驗(yàn)?zāi)湍グ宀腃、Cr元素含量遠(yuǎn)高于中部槽舊板的元素含量，C、Cr形成Cr7C3化合物和粗大的六棱柱晶體，在耐磨層中形成耐磨骨架作用，具有較強(qiáng)的耐磨性能。

我們?cè)趦煞N板材隨機(jī)抽取5個(gè)點(diǎn)測(cè)試洛氏硬度，最后求和取平均值得到表2數(shù)據(jù)：

由表2數(shù)據(jù)可以看出試驗(yàn)板材各點(diǎn)HRC均值56.7高于中部槽舊板HRC均值41。材料抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度，它可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，硬度越高越難以被破壞，也就越耐磨。

為了更為直觀的體現(xiàn)出試驗(yàn)材料的耐磨性能，我們模擬了井下運(yùn)輸中部槽的磨損，得到了表3的數(shù)據(jù)：

由磨損率可以看出，在相同磨損條件下，再制造中板耐磨層的耐磨性是溜槽舊中板5.5倍。試驗(yàn)情況如圖2、圖3所示。

通過試驗(yàn)分析，我們可以看到利用無氣自保焊技術(shù)堆焊的耐磨板材耐磨性能遠(yuǎn)優(yōu)于中部槽舊板性能，符合中部槽的再制造性能要求，可以應(yīng)用于中部槽的再制造。

3 無氣自保焊應(yīng)用于中部槽再制造的設(shè)備與工藝

3.1 無氣自保焊用于中部槽再制造的設(shè)備

無氣自保焊用于中部槽再制造的設(shè)備主要由明弧自動(dòng)焊機(jī)、固定式電動(dòng)回轉(zhuǎn)焊操作機(jī)、手動(dòng)焊機(jī)組成。明弧自動(dòng)焊機(jī)（圖4）主要由行走裝置、送絲裝置、控制裝置、直流焊機(jī)組成，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化堆焊，主要用于中部槽中底板的無氣自保護(hù)堆焊；固定式電動(dòng)回轉(zhuǎn)焊操作機(jī)（圖5）構(gòu)成與明弧自動(dòng)焊機(jī)相似，用于中部槽槽幫的堆焊；手動(dòng)焊機(jī)（圖6）主要由直流焊機(jī)和送絲機(jī)構(gòu)組成，用于人工堆焊。

3.2 中部槽再制造工藝

通過對(duì)刮板機(jī)再制造的研究，根據(jù)我公司承擔(dān)兗礦集團(tuán)南屯煤礦刮板機(jī)設(shè)備修理任務(wù)的中部槽磨損損壞情況將再制造分為A、B、C三個(gè)等級(jí)，并對(duì)應(yīng)三類再制造相關(guān)技術(shù)工藝。

（1）A類再制造。定義標(biāo)準(zhǔn)：中板磨損量在45%以上，溜槽邊幫磨損量在45%～55%以內(nèi)，中板鏈道位置有明顯溝槽痕跡。

再制造技術(shù)工藝：中板、底板更換，在基板母材基礎(chǔ)上堆焊耐磨層獲得復(fù)合耐磨板。中板采用 30+5 mm復(fù)合耐磨板，底板采用 20+5mm 復(fù)合耐磨板。槽幫堆焊耐磨層，自動(dòng)焊機(jī)堆焊槽幫內(nèi)部表面耐磨層。

（2）B類再制造。定義標(biāo)準(zhǔn)：中板磨損量在30%～45%之間，溜槽邊幫磨損量在30%～45%以內(nèi)，中板鏈道位置有明顯溝槽痕跡。

再制造技術(shù)工藝：中板需進(jìn)行打底焊，補(bǔ)齊鏈道溝槽后堆焊中底板耐磨層：自動(dòng)焊機(jī)堆焊耐磨層，中板共4道耐磨層，中間中心距200mm的2道，寬度分別為50mm，兩側(cè)中心距為720mm的2道，寬度分別為50mm，底板2道，中心距200mm，寬度分別為90mm，高度均為3-5mm；堆焊槽幫口耐磨層，槽幫槽口位置用Φ2.4絲堆焊內(nèi)部表面耐磨層。

（3）C類再制造。定義標(biāo)準(zhǔn)：中板磨損量在30%以內(nèi)，溜槽邊幫磨損量在30%以內(nèi)，中板鏈道位置無明顯溝槽痕跡。

再制造技術(shù)工藝：自動(dòng)焊機(jī)堆焊耐磨層，中板共4道耐磨層，中間中心距200mm的2道，寬度分別為50mm，兩側(cè)中心距為720mm的2道，寬度分別為50mm，底板2道，中心距200mm，寬度分別為90mm，高度均為3-5mm；堆焊槽幫口耐磨層，槽幫槽口位置用Φ2.4焊絲堆焊內(nèi)部表面耐磨層。

4 無氣自保焊應(yīng)用于中部槽再制造的效果

該套刮板機(jī)中部槽再制造后于2016年5月下井用于南屯煤礦9304工作面，截至2017年3月測(cè)量時(shí)已在井下使用11個(gè)月，9304工作面進(jìn)尺1395.5米，采煤量174.4萬噸。我們深入采煤工作面現(xiàn)場(chǎng)利用超聲波測(cè)厚儀選取機(jī)頭機(jī)尾中間段共計(jì)3節(jié)中部槽，每節(jié)中部槽隨機(jī)選取9個(gè)相同測(cè)量點(diǎn)測(cè)量中板厚度，得出表4數(shù)據(jù)：

由表4數(shù)據(jù)，可以看到在經(jīng)過11個(gè)月采煤174.4萬噸后，中板最大磨損量0.98mm，最少磨損量0.29mm，平均磨損量為0.55mm，耐磨性能有了極大的提升。實(shí)踐證明無氣自保焊可以有效提高中部槽的耐磨性能，增加了使用壽命，應(yīng)用于中部槽的再制造有較好的前景。

5 結(jié)語

利用無氣自保焊對(duì)中部槽進(jìn)行再制造后的設(shè)備具有較強(qiáng)的耐磨性能和使用壽命，降低了礦井對(duì)新設(shè)備投入的費(fèi)用降低新設(shè)備投入費(fèi)用，發(fā)揮設(shè)備的“全壽命周期”，符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。無氣自保焊在中部槽再制造上有廣闊的應(yīng)用前景，必將對(duì)煤炭企業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡元哲.刮板輸送機(jī)中部槽磨損失效分析與抗磨措施[J].礦山機(jī)械，2009，37（01）：33-36.

[2]龍金明.自保焊藥芯焊絲焊接工藝[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2001（05）

：23-24.