搖臂殼體堆焊耐磨材料的工藝試驗

雞西煤礦機械有限公司 (黑龍江 158100) 呂鳳雷

采煤機截割部由搖臂、滾筒組成。搖臂殼體內安裝電動機、齒輪、行星減速機構，由電動機直接驅動，經齒輪、行星減速傳動，將動力傳到割煤滾筒上完成落煤、裝煤工作。搖臂殼體在井下直接與煤和矸石接觸，工作環境十分惡劣，磨損嚴重。為減小磨損，提高殼體使用壽命，決定在殼體表面堆焊耐磨合金。

1.殼體加工工藝路線確定

搖臂殼體外形及堆焊范圍如附圖所示，由圖可見堆焊范圍大，會產生焊接應力和變形, 影響殼體精加工尺寸精度。為此我們將殼體加工工藝路線設計為：鑄造→正火→粗加工→堆焊→熱時效→半精加工→精加工。采取殼體粗加工后堆焊，之后再熱時效以消除焊接應力和變形的影響，穩定殼體精加工后尺寸精度。

搖臂殼體外形及堆焊范圍示意

2.堆焊材料選用

搖臂殼體在煤和矸石作用下會產生沖擊磨損。為此我們選擇能承受一定沖擊載荷并耐磨損的合金材料，分別是D212、D65焊條，直徑均為4mm。D212是鈦鈣型藥皮的鉻鉬型耐磨合金焊條，含wC＝0.3%～0.6%，wCr≤5%，wMo≤4%，適用于單層和多層堆焊各種受磨損的機件表面。D65是無渣Cr-Si-Mo-B系高絡鑄鐵型耐磨粒磨損的表面耐磨焊條。含wC=3%～5%，wCr=20%～25%，wSi≤3%，wMo=1.0%～2.0%，wB=2.5%～3.0%，能承受低等沖擊。

3.堆焊和硬度試驗

（1）試樣準備及試驗參數 為測定兩種耐磨焊條堆焊層硬度并檢驗熱時效對堆焊層硬度的影響，我們選取四件試樣進行試驗。試驗件基體材料為Q345，尺寸30mm×100mm×100mm（厚×寬×長），采用數控火焰切割機下料，摩擦壓力機調平。用φ4mm的D212和D65焊條各焊兩件，每件均焊接兩層。焊接參數如表1所示。

要求整個堆焊過程連續進行，盡量縮短每道間斷時間，以保證層間溫度。前道焊縫焊后清理藥皮、氧化皮，堆焊總高度≥4mm。焊后在空氣中自然冷卻到室溫，轉加工車間由磨床將堆焊面磨平后，測定熱時效前堆焊層硬度值。之后將試驗件進行600℃熱時效，保溫6h，隨爐冷卻至350℃后出爐空冷，與搖臂殼體熱時效參數相同。

表1 堆焊參數

（2）試驗數據 每件試樣分別測定周邊和中間部位各4點硬度值，如表2所示。

表2 堆焊層硬度值

4.結語

通過表2硬度值對比可見, D212焊條堆焊的耐磨層熱時效后硬度值下降趨勢較大，難以達到預期效果。D65焊條堆焊的耐磨層熱時效后硬度值不降反而略有上升, 因此在粗加工后堆焊耐磨層，再進行600℃熱時效，不僅可以消除焊接應力，還可以消除殼體粗加工過程中產生的應力，穩定殼體精加工尺寸。