礦用高強度圓環鏈生產中的問題分析及預防措施

朱世紅 張曉軍

（金鼎公司圓環鏈制造分公司，山西 晉城048000）

0 引言

礦用高強度圓環鏈是煤礦井下工作面刮板運輸機、滾筒采煤機和巷道掘進機的重要傳動部件，承載能力大、使用率高。但煤礦井下地質條件復雜、環境惡劣，運輸物料常伴有矸石、廢棄金屬構件等多種物質，加之礦用圓環鏈在運行過程中與槽幫、槽底、鏈輪等多個金屬構件頻繁接觸，故經常出現斷鏈事故，直接影響煤礦井下安全及正常生產。而解決圓環鏈生產中出現的各類可能影響產品質量的問題，生產出高性能、高品質的礦用圓環鏈，對提前預防因圓環鏈產品質量影響煤礦井下安全及正常生產具有重要的意義。

礦用高強度圓環鏈制造工藝一般為：下料→編鏈→拋丸→焊接→一次拉伸校正→熱處理→二次拉伸校正→配對→浸漆。本文將對圓環鏈生產中各工序環節出現的影響產品質量的種種問題進行分析，并提出相應解決措施。

1 編鏈

?26以上大規格鏈條為減小威彎抗力對模具的損傷，編鏈主要采用熱態編鏈工藝，即將棒料加熱到高溫狀態進行編結，而在熱態鏈環編結過程中對錯口、開口度以及后續散差影響最大的莫過于溫度因素。

（1）開口度：開口度過大或過小均對鏈環的焊接質量產生明顯的影響。根據金屬物理性能分析，棒料加熱過程中長度的變化來自兩個方面：單純由溫度變化引起的熱脹冷縮和金屬組織轉變產生的體積效應。此外，當棒料加熱溫度過高時，編鏈過程中棒料容易被拉長，導致最終成型鏈環開口度偏小；而當棒料溫度偏低時，棒料威彎抗力大不易彎曲，也會在威彎過程中被拉長，造成開口度偏小。

（2）錯口：棒料在威彎過程中因溫度高低影響被拉得過長，編結成環時，棒料兩端容易被擠一起，形成上下錯口，從而影響后續生產。

解決開口度、錯口問題的最主要途徑就是在棒料長度確定的前提下，嚴格控制棒料出爐膛時的溫度，同時依據編機生產節奏，將溫度波動控制在合理的范圍內，從而保證棒料在編結過程中溫度的統一。

2 焊接

在圓環鏈各制造工序中，最容易出現缺陷問題的制造工序為焊接，易出現裂紋、錯口、圓弧部頂方、焊口未焊住等各類情況。

（1）裂紋：鏈環焊接裂紋易出現于靠近電極的邊緣處，由母材表面斜向深入內部1～2mm。經觀察發現，焊接區裂紋的產生主要是焊接電極與鏈環接觸處溫度過高，造成鏈環金屬局部融化，經頂鍛后形成裂紋。導致焊接電極與鏈環接觸處溫度過高有以下2個方面因素：1）編鏈工序鏈環對口間隙過大；2）焊接工序電極與鏈環接觸面積小，接觸電阻及焊接應力大，焊接時電流密度集中，焊接加熱速度快，熱量擴散時間短。

解決措施：一方面嚴格控制熱編時的編鏈環形及開口度；另一方面，在焊接工藝參數優良的前提下，改進設備夾持方式，加大焊接過程中電極與鏈環的接觸面積，如圖1與圖2所示。

圖1 電極接觸面小

圖2 電極接觸面大

（2）圓弧部頂方：圓弧部頂方對鏈環最主要的影響是鏈環焊后不對稱，經拉伸校正后仍難以完全校正，不僅影響鏈環的外型美觀，而且在實際使用中影響鏈環鏈輪的接觸應力分布，從而影響使用壽命。圓弧頂方一方面原因為鏈環在焊接過程中環背溫度過高，在連續閃光結束頂鍛瞬間，鏈環圓弧部產生高溫鍛壓，形變頂方；另一方面是鏈環焊接頂鍛預留量過大，焊接高溫斷面在頂鍛瞬間未能消耗全部頂鍛量，造成圓弧部承受剩余頂鍛留量，而變形頂方。

解決措施：調整焊接工藝參數，在滿足焊接接頭質量的前提下，盡可能降低環背電流及減少頂鍛量。

（3）焊口未焊住：焊口未焊住是指成品鏈環按 GB／T12718—2009要求進行撓度測試時，鏈環焊口出現裂紋或開裂現象。究其原因多為焊接參數選擇不合理，使得焊口溫度過高或過低所致。焊口溫度過高，造成焊口組織粗大，熱影響區過熱，隨后在固態相變過程中形成粗大魏氏組織，在后續的熱處理中未能將其細化調質。而焊口溫度過低，使溫度不足的兩對焊端面硬頂在一起，焊縫組織未能完全熔融重結晶，致焊口未能焊住，撓度測試中易從焊口處整齊開裂。

預防改進措施主要是調整焊接參數，根據不同爐號材料，選擇相應最優的焊接參數進行焊接。

3 拉伸校正

散差：鏈條在5環或7環一拉的校正過程中，一個拉伸周期內出現個別鏈環節距大于或小于作業規范要求，在后續生產工序中無法將其糾正從而影響產品質量的一種缺陷。經實際觀察研究發現，散差的產生仍是由于熱態編鏈環節的溫度因素所致。圓環鏈生產所用鋼種為23MnNiMoCr54鋼，該鋼種最高相變轉變溫度在774～790℃之間，且鋼材出廠供貨狀態為退火后的索氏體組織。在熱態編鏈環節，若個別棒料感應加熱溫度高于材料相變轉變溫度，則會發生奧氏體化，而該鋼種又具有非常好的淬火性，奧氏體化后室溫下空冷即可得到上貝氏體組織，故而熱編時，棒料加熱溫度一旦不均勻，冷卻后其組織、強度必然存在差異，在拉伸環節就容易造成拉伸散差。

解決措施主要是嚴格控制編鏈環節的棒料加熱溫度，縮小棒料出爐時的溫度區間，控制棒料在編結時的溫差，以及對二次、多次加熱的棒料進行分類處理。

4 熱處理

鏈條生產在熱處理環節的問題主要表現為：熱處理后的鏈條不能滿足GB／T12718—2009標準規定的靜拉伸實驗要求。具體表現可分為兩類：第一類，實驗結果中實驗延伸率超過規定的1.6%，表現為熱處理“偏軟”；第二類，實驗結果中破斷延伸率不能達到12%的要求，表現為熱處理“偏硬”。

在實際熱處理過程中，要對淬火及回火的水溫及壓力進行控制，同時保證設備溫度、鏈速穩定的基礎上，精心調整淬火及回火參數，兼顧直臂與肩部的硬度要求和實際使用要求（肩部硬度比直臂硬度高），同時兼顧實驗延伸率及破斷延伸率的綜合力學性能。

5 結語

圓環鏈的生產看似簡單，實際上要完全符合GB／T12718—2009標準的各項指標要求，必須在圓環鏈生產的每個環節都嚴格執行作業工藝規范，嚴格控制編鏈溫度及其波動、焊接閃光及焊口溫度、焊機液壓油溫度、熱處理冷卻水壓力及水溫等生產工藝流程中各方面因素，這樣才能順暢地制造出符合質量要求的產品。

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