WK-10B挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈焊接修復(fù)工藝

1臺(tái)WK－10B型挖掘機(jī)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)齒圈斷裂和斷齒現(xiàn)象。該齒圈位于底架梁和中盤之間，屬于非易損件，其損壞后可進(jìn)行焊接修復(fù)。霍林河地區(qū)的冬季氣溫低，多數(shù)都在－40～－32℃之間，作業(yè)環(huán)境比較惡劣，若在露天坑下焊接易出現(xiàn)裂紋。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們采用加熱保溫直流電弧焊，對(duì)其進(jìn)行焊接修復(fù)。

1 焊前準(zhǔn)備

(1)確定回輪齒囤材質(zhì)

經(jīng)金屬材料實(shí)驗(yàn)室取樣化驗(yàn)，確定斷裂齒圈材質(zhì)為ZG42CrMo。此材質(zhì)碳含量高，合金元素含量多，焊接性差，淬硬傾向大，屬于較難焊接材料。焊接時(shí)如果冷卻速度過快，焊縫和焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，形成冷裂紋。

(2)選擇焊接方法和焊接材料

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊接條件，采用直流反接電弧焊。在焊接焊材選用上，根據(jù)ZG42CrMo材料的機(jī)械性能，借鑒以前焊接其他挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的經(jīng)驗(yàn)，選取A507奧氏體不銹鋼焊條。但在實(shí)際焊接時(shí)出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致焊接失敗。

經(jīng)分析認(rèn)為，產(chǎn)生裂紋是因?yàn)槔鋮s速度過快和焊后熱處理時(shí)間短，使得脆硬組織產(chǎn)生冷裂紋。A507焊條價(jià)格較高，用于較大焊接量的成本也較高。基于上述原因，決定更換焊條。經(jīng)過查找資料和咨詢廠家，確定使用J707焊條，焊條規(guī)格選用φ3.2mm和φ4.0mm，其參數(shù)如附表所示。

(3)改善焊接環(huán)境

為了降低風(fēng)速，提高焊接環(huán)境溫度，采取用苫布將挖掘機(jī)圍起。焊接環(huán)境溫度要求在16℃以上，達(dá)不到要求可用大功率加熱器進(jìn)行加熱。

(4)烘焙焊條

焊條在使用前，必須參照焊條制造廠推薦參數(shù)(烘焙溫度和烘干時(shí)間)進(jìn)行烘焙，J707焊條烘焙溫度為350～400℃。將焊條烘焙1h，烘焙好的焊條放到保溫箱內(nèi)保溫。保溫溫度控制在100～150℃范圍內(nèi)，隨用隨取。

(5)制作樣板

為確保齒圈樣板的節(jié)圓半徑和齒形角與大齒圈的一致，以及被鑲焊的齒塊定位準(zhǔn)確，要求齒圈樣板包含5個(gè)齒牙以上。齒圈樣板可根據(jù)挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的鍍鋅板或鋼板。樣板制成后，其與挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒面定位間隙應(yīng)在1mm以內(nèi)。

(6)切割齒塊

選擇齒形比較好的報(bào)廢回轉(zhuǎn)大齒圈，清洗去除其表面油污；根據(jù)挖掘機(jī)斷裂齒圈修復(fù)齒數(shù)需要，對(duì)回轉(zhuǎn)大齒圈進(jìn)行整體切割，要求其厚度與齒根寬皆留5mm余量，鑲?cè)臊X牙背部方向的厚度不小于40mm。

(7)刨削齒圈

將需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈斷裂處及附近齒牙的油污、鐵屑等雜物清理干凈，經(jīng)檢查應(yīng)無其他裂紋；將齒圈斷口附近100mm范圍預(yù)熱至150℃后，再創(chuàng)削損壞的齒牙，斷口及齒牙背側(cè)的2道筋板也要刨削平整，斷口兩端應(yīng)刨出30°角左右坡口；根據(jù)齒圈刨削的形狀和尺寸，對(duì)需要鑲?cè)氲凝X塊進(jìn)行修形；用角磨機(jī)將所刨削齒圈上的坡口及齒牙背側(cè)的2道筋板打磨平整至有金屬光澤，需要鑲?cè)氲凝X塊按同樣要求處理。

2 焊接過程

(1)齒塊點(diǎn)焊定位

將修整完畢的齒塊放入需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈的新開缺口內(nèi)，先調(diào)整上下間距，使齒塊上下端面與大齒圈端面平齊；然后根據(jù)齒圈樣板，調(diào)整好齒塊齒面弧度和兩端的齒間距，確認(rèn)齒間距均勻無誤后，對(duì)齒塊進(jìn)行對(duì)稱點(diǎn)焊定位。

(2)鑲補(bǔ)筋板

齒塊點(diǎn)焊定位后，測(cè)量其背側(cè)的2道筋板尺寸和形狀；將厚度30mm的16Mn鋼板按測(cè)量出筋板的尺寸和形狀，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；將齒塊取下，將底部筋板鑲?cè)朐畎逑鄳?yīng)位置，點(diǎn)焊固定；檢測(cè)無誤并進(jìn)行預(yù)熱后，即可焊接筋板與齒圈間的焊縫。

(3)完成焊接

筋板鑲補(bǔ)完畢后，按照上述方法將齒塊重新組對(duì)、點(diǎn)焊固定、預(yù)熱，待預(yù)熱溫度達(dá)到要求后再焊接一遍底部筋板與齒塊之間的焊縫；焊完后組對(duì)上部筋板至相應(yīng)位置，再進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到溫度后焊接2道連接焊縫；最后檢測(cè)溫度，如果溫度在要求范圍內(nèi)，可按要求焊接2道對(duì)接的焊縫至飽滿，達(dá)不到要求則需重新加熱后再進(jìn)行焊接。

(4)焊接控制要點(diǎn)

焊前預(yù)熱方式采用紅外線加熱器進(jìn)行加熱，溫度控制在200～250℃之間，預(yù)熱范圍距坡口邊緣100mm左右。加熱溫度可在焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)使用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行檢測(cè)。由于加熱器沒有溫度控制裝置，所以加熱時(shí)間應(yīng)控制在12～15h之間。

焊接時(shí)應(yīng)采用多層多道焊接，焊接電流不超過規(guī)定的上限。焊道擺動(dòng)范圍應(yīng)控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接時(shí)，不宜擺動(dòng)焊條。焊層厚度應(yīng)控制在2.5～4mm。

應(yīng)先焊接左側(cè)焊口，后焊接右側(cè)焊口。焊接過程中，要及時(shí)清理熔渣和焊道內(nèi)附著的煙塵，避免焊縫殘留夾渣和氣孔，同時(shí)力求做到焊縫層間溫度在200℃左右，以防溫差過大產(chǎn)生裂紋。焊接過程中停止或休息時(shí)需要繼續(xù)加熱，以保證層間溫度不低于200℃。除定位焊、打底焊(前3層)和焊縫蓋面不得錘擊消應(yīng)力外，其他每焊一層都應(yīng)立即進(jìn)行錘擊消除應(yīng)力。焊接完畢后進(jìn)行熱處理時(shí)，要求將加熱簾子鋪蓋在焊接焊縫的齒面上。

3 焊后修整

焊接的齒圈經(jīng)熱處理后還要進(jìn)行齒形修整。修整時(shí)要求將齒頂面凸起部分打磨平整，齒面按照樣板的齒形進(jìn)行打磨。修整后的齒形用樣板卡上后間隙應(yīng)在1mm之間，且各齒之間間隙均勻，齒距在要求的范圍內(nèi)。

在齒形修整完畢后，進(jìn)行著色檢驗(yàn)無焊接缺陷后即可投入使用。此工藝適用于齒塊鑲嵌的修復(fù)，對(duì)于單個(gè)齒牙損壞同樣適用。