某國外采煤機搖臂大修工藝方法

秦玉京， 王先龍， 王晟東

（西安煤礦機械有限公司，西安 710032）

1 引言

對于國外采煤機大修維護，地域性差別和技術保密性都是我們修復時首先要克服的問題。采煤機搖臂屬于高度緊密配合的齒輪傳動機構，搖臂殼體上軸孔間隙過大，就會使齒輪傳動的中心距間隙過大，導致齒輪嚙合過程中接觸面相對較小，從而加速齒輪磨損。因此修復時必須保證軸孔具有較高的孔間精度以及較高的表面質量。

2 存在的難題

采煤機搖臂結構如圖1所示。采煤時，搖臂中齒輪的多級傳動，不僅為了將電機輸出軸的高轉速減慢傳遞到行星頭，還要傳遞力矩。齒輪傳遞的力或通過軸承、或直接長時間作用于孔面，從而導致軸孔長時間工作后出現超差。所以大修時需要對殼體臂身內所有齒輪孔進行修復，對于如此大面積修復，焊接變形的控制和焊后去應力以及加工時基準的找正都是本次修復的難題。

圖1 搖臂正面和背面結構圖

3 解決方案-工藝過程方法

3.1 搖臂的清洗測量

首先對殼體進行仔細清理、清洗煤塵油漬等。然后，由檢驗人員嚴格詳細測量搖臂各個部位。通過測量，不僅要確定尺寸超差的部位，還要求對圖紙資料缺少尺寸的地方進行測繪，彌補資料過少的不足，為以后的精確加工、完整修復做充分準備。

3.2 補焊前準備

（1）焊接工藝塊，便于加工找正。

圖2 工藝墊塊示意圖

在焊接前，由于搖臂本身形狀的特殊性，不易放平。在搖臂兩側面焊接工藝標準塊，焊接位置如圖2所示。這樣不僅保證在加工過程中便于快速裝卡，還可以以此作基準，解決因原軸孔大面積焊接而導致的基準消失問題。

（2）擴大需修復的孔面，保證焊接質量。

搖臂內部為密封油池潤滑系統，殼體長期在油池中浸泡，使得殼體內部已經滲入潤滑油。為了在焊接過程中減少或避免焊接未熔合及焊接氣孔等缺陷，補焊前，要求采用機加工車削的方法將待修復的各軸孔、定位銷孔去除表面應力層0.30～0.50mm。

（3）制作簡易銷堵工裝，防止焊接引起變形。

鑒于行星頭大面一周分布有螺紋孔和定位銷孔，為了防止焊接過程中行星頭處螺栓孔變形，要求在焊接前，設計工藝堵、螺栓等輔助工裝，焊前將工藝堵、螺栓等裝配好，保護措施見圖3。

3.3 確定選用的焊材

在不了解搖臂牌號的情況下，通過取樣和精密儀器的化驗分析，搖臂殼體的成分如表1所示。

根據搖臂化學成分和硬度測試（163～190HB），綜合分析搖臂的使用工況，選擇與母材成分相匹配的ER49-1焊絲進行焊接修復（該焊絲成分如表2），該焊絲抗拉強度≥490MPa，延伸率≥20%，硬度 240～280HV。

3.4 確定工藝參數

圖3 焊接中的防變形保護

表1 搖臂殼體的化學成分（質量百分比）/%

表2 ER49-1焊絲化學成分（質量百分比）/%

焊接過程中，為了保證一定的焊接熔深同時兼顧減小焊接熱輸入的原則，補焊采用熔化極氣體保護焊焊接方式，保護氣為80%Ar+20%CO2混合氣體，焊接電流為200～230A，焊接電壓為 24～28V，氣體流量控制在 Q=18～25L/min，本工藝參數的制定，是在保證焊接質量的前提下，以最大程度地降低焊接過程中對搖臂殼體所產生的應力和減小變形為目的。

3.5 焊接工藝過程要求

焊前用烤槍對待焊部位進行充分預熱烘烤，直至不再出油為止，且油污烤干、用棉紗等清理凈后，才允許進行焊接。焊接時要求孔的各個位置均在水平位置進行堆焊焊接，杜絕立焊、橫焊等焊接位置的出現，最大程度地保證焊接質量。對于較大的孔要求沿圓周方向進行焊接，下一道焊接要求與上一道有50%的搭接量；對于小孔可以考慮順長焊接，同樣要求有50%的搭接量；下一次焊接前要求對前一次收弧處進行仔細清理，包括道與道之間及層與層之間均要求清理，清理方法可采用鋼絲刷打磨等。各個孔的止口處要求堆焊一周，防止在加工過程中會出現咬邊現象。在焊接過程中，為了盡量減小熱量集中，可采取交叉、換位、間歇焊接。此外經過對該工件金屬成分的分析，確認搖臂殼體為低合金高強結構鋼（碳當量為0.49%），在焊接后具有一定的淬硬傾向，因此需要焊后用石棉覆蓋緩冷，防止產生裂紋。

3.6 焊后去應力

為了保證非修復面不變形、不氧化，焊后不能采用熱時效方法。所以必須嚴格要求焊工每焊完一層后用小錘敲擊焊縫去應力。最后，采用振動時效機在振動加速度不小于28m/s2情況下進行振動時效30min處理。

3.7 殼體的加工

殼體的加工是將補焊的孔修復至圖紙要求的尺寸。利用之前加工好的焊接基準塊找正工件，再進一步校核行星頭部端面，以此來保證未補焊部位與重新加工部位的位置度要求，保證加工過程中能夠順利鏜至尺寸，避免加工過程中因找正偏差導致的黑皮現象。找正工件后利用行星頭部φ750外圓中心作為X0，Y0，以此進行編程走刀，對殼體半精加工和精確加工，保證了軸孔的尺寸公差及形位公差。

4 結語

對于缺少技術資料的國外采煤機的維修，通過嚴格的檢驗、分析、測繪后，根據工件技術要求，設備自身特點，制定出可行的焊接和機加工修復工藝，最終實現對國外高端采煤機的修復。經三坐標測量檢驗，各個尺寸均滿足礦方使用要求。