礦井上破碎機錘頭的補焊方法

劉子建

摘? 要：采用焊接材料J506焊條與EF-16型煤礦專用焊條相結合，對礦井上破碎機錘頭的磨損部位進行補焊修復，設計母材+中間過渡層+耐磨層的工藝進行堆焊修復，簡化修復工藝，修復后，通過實際使用檢驗，這種修復方法即提高了修復層的力學性能，又延長了錘頭的有效使用壽命。

關鍵詞：破碎機錘頭;堆焊修復;過渡層

中圖分類號：TD231? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

礦井上破碎機錘頭是錘式破碎機核心零部件之一，排列在破碎機轉子的錘軸上。工作原理是錘頭在高速旋轉狀態下，與物料進行高強度的碰撞，利用撞擊瞬間產生的撞擊力破碎物料。因為破碎機錘頭長期處于高沖擊、高應力磨料磨損狀態工作下，工作面磨損消耗非常嚴重。當破碎機錘頭工作一定時間后，不可避免的出現磨損，如果不及時進行修復，不但影響工作效率，還可能損壞機械，但利用傳統D618堆焊方法修復的破碎機錘頭，再次使用時易在焊接處產生裂紋，返修率較高，而且焊接時也容易出現次品或廢品，造成其不能使用，耽誤生產。本試驗在傳統D618堆焊焊條配方基礎上進行改進與創新，改變更合適的焊接材料，改進焊接工藝，來完成破碎機錘頭的修復工作。

1 破碎機錘頭破損原因

基于破碎機錘頭的工作環境——高應力、高磨損，致使錘頭的工作表面磨損嚴重，通過分析研究表明，具體原因主要有兩個方面：一方面破碎機錘頭反復與被砸物體撞擊，在工作應力的作用下，工作區域的金屬晶格發生位錯、畸變，釋放一定的能量，錘頭表面溫度隨之升高，溫度升高又導致錘頭金屬微觀組織發生變化，硬度降低，越接近錘頭表面的地方，變化越嚴重，從而使錘頭表面強度降低，表面的磨損越來越嚴重。另一方面，錘頭在溫度不均勻與內應力的共同作用下，錘頭脆硬的材質容易形成裂紋，在錘頭外部就形成了各種形態的延遲裂紋，裂紋發展到一定程度就會造成撕裂、破損。

2 焊接設備及焊接材料

利用規格為BX1-500-2交流弧焊電焊機，空載電壓為70V，電流調節范圍在105A～500A，額定輸出電壓為40V，焊接工藝參數為焊接電流范圍在150A～500A，電壓在35V～40V。焊條采用兩種：一種是直徑為5mm的J506焊條，J506是低氫鉀型焊條，屬于堿性焊條，抗拉強度490MPa，比E4315等普通焊條大得多，碳含量不大于0.12%，又有較高的韌性，能夠承受較大的應力和沖擊性載荷。另一種是直徑為4mm的EF-16型煤礦專用焊條，EF-16煤礦專用耐磨焊條是專門針對煤礦易磨損部件研制的含鎳鎢特殊防磨焊條，它的特點是：無裂紋、耐高溫、工藝性好、成型美觀、脫渣容易、韌性好、冷作硬化指數高，在受強沖擊載荷下耐磨性好。具有很強的抗沖擊、抗壓力、抗磨粒磨損及金屬間的磨損。是易磨損部件最有效的防磨材料。 焊接前焊條要先進行烘干，在300℃的情況下烘焙1h后方可使用，隨焊隨取。

3 焊接工藝方案

3.1 表面清理

焊接前對焊接區表面要進行清理，錘頭表面不得有油污、鐵銹和氧化物等污物。焊前可采用超聲波對錘頭進行探傷檢測。如果破碎機錘頭表面有較多的煤粉存在，可以用布條清除后，再用鋼絲刷將鐵銹清理干凈，也可以用水洗刷，但洗刷后必須用氣焊火焰把錘頭待焊處烤干并除去錘頭表面的氧化物保護膜。

如果錘頭磨損面有金屬物存在，可以用角向磨光機打磨去除，防止夾渣降低破碎機錘頭表面的硬度。對于缺塊、掉塊等部位進行表面氣刨處理，須焊補清除后再經粗車、打磨出金屬光澤。

3.2 打底焊

打底層焊接可以有效地防止堆焊層裂紋向錘頭基體擴展，提高堆焊層與基體材料的結合強度。也就是在堆焊耐磨層之前，焊接一層韌性極高的底層材料，多為不銹鋼，厚度為2mm～6mm。冬天環境溫度較低時，焊接前需要先將錘頭預熱到300℃～400℃，然后先堆焊一層較薄的過渡層，隨即堆焊下一層，在打底焊時，將錘頭放于平焊位置，用J506焊條沿磨損面四周施焊一圈，以防止堆焊時邊沿翹起，如果有氣泡、氣孔的產生，要堆平后再進行下道焊縫焊接，每焊一層后要進行焊渣清理，清理干凈后，再焊接下一層，打底堆焊厚度達到要求即可。

3.3 焊接過程

焊接時，先把經過打底焊處理的錘頭按正確位置擺放，這一點很關鍵，不要把錘頭的磨損面向上放平堆焊，因為我們所使用的焊條特性是不易堆焊過多層，待修補的破碎機錘頭正確放置位置如下：磨損較多的面向下，磨損較少的面向上，讓磨損面成一個向上傾斜70°的面，焊接時從下往上豎著進行焊接，這樣可以使焊接的液態鐵水向下流，而下流的鐵水又會被打底焊所焊的周圍托住形成堆焊層，這樣既能節省時間，又可以提高熔敷率，焊完一層后要將熔渣去除干凈，然后立即焊接下一層，邊堆焊邊適度敲打堆焊層表面，目的是減小錘頭焊接時產生的裂紋，并提高堆焊金屬強度，韌性。

這樣焊接幾層后改變焊接方向，將焊接方向由上下焊接變為橫向焊接，目的是提高焊接質量，減小焊接殘余應力，減少焊接變形。焊接過程中，當錘頭過熱時要暫停焊接，并根據焊接情況及基體溫度，確定是否需要進行噴水、噴霧處理，通常噴霧的降溫效果及消除焊接應力等效果更理想。等溫度下降到合適溫度后，繼續施焊。

焊接過程大部分都是采用多層堆焊，表面磨損的程度不同采用的層數也不同，堆焊完成后，焊層如有氣孔、夾雜、裂紋或局部“缺肉”等缺陷，需要用角向磨光機打磨后，再進行局部補焊。

破碎機錘頭表面補焊的四周（也就是說每道焊縫起始端焊接應超出破碎機錘頭立面的3mm左右），待焊接結束后，需要用刨床找平刨平或用角向磨光機磨去多余的部分，使處理后的堆焊層尺寸達到破碎機立面尺寸的技術要求。

破碎機錘頭表面如果磨損的深度較大，再用層層堆焊的方法就會變得困難，這時可以將截面為三角形的金屬條焊接到堆焊層表面，三角形的一個邊與堆焊表面層靠嚴后，用焊條與表面堆焊層逐漸焊接一個整體，直至達到焊接技術要求。這樣可以減少焊接時間，提高工作效率，并且補焊的質量更好，使用時間增長。

運條方法上，可以根據堆焊層寬度要求做適當擺動，并借助于凝固在焊道兩側的熔渣形成的“圍墻”托住鐵水，使焊層寬度均勻，成型美觀。

4 焊接性能測試

將采用這種方法堆焊修復后的破碎機錘頭安裝在破碎機上進行實際應用檢驗，修復后的錘頭使用壽命接近于新品錘頭的使用壽命，但堆焊修復錘頭的所需費用僅新品錘頭的40%，與同行業采用傳統的D618焊條進行修復的費用也減少了許多，而且結合強度較高，重復返修率低，即節省了備件的開支，又降低了維修成本，延長了錘頭的更換周期。

結論

通過采用母材+中間過渡層+耐磨層的復合工藝堆焊方法，大大的簡化焊接工藝，提高了堆焊層硬度和沖擊韌性，使錘頭具有了較好的耐磨性能，延長了錘頭的有效使用壽命。這種母材+中間過渡層+耐磨層結合性能良好，既使得破碎機錘頭表面增加錘頭所需要的硬度，又利用了過渡層使母材和耐磨層結合良好，經補焊的錘頭壽命新品相近，維修成本大大降低。

參考文獻

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