如何提高挖掘機斗齒的使用壽命

張　清（唐山化工機械有限公司,河北　唐山　063000）

如何提高挖掘機斗齒的使用壽命

張清
（唐山化工機械有限公司,河北唐山063000）

摘要：挖掘機的鏟斗齒是挖掘作業(yè)中最為重要的一個部件，品質(zhì)較好的鏟斗齒不但可以更為有效的提升工作效率，而且鏟斗的精良也可以更好的輔助不同挖掘工作的順利開展，對此，對于鏟斗齒的保養(yǎng)與維護，這也是挖掘機使用中較為重要的一點。本文將探討如何有效的提高挖掘機斗齒的使用壽命，簡要介紹改良斗齒結(jié)構(gòu)和使用堆焊斗齒表面來延長斗齒使用壽命，減少生產(chǎn)成本的同時提高挖掘機工作效率。

關鍵詞：挖掘機；斗齒；挖斗；使用壽命

0　引言

我國目前有數(shù)萬臺挖掘機在服役,由于斗齒的作業(yè)對象是礦石、巖石或土等，工況條件十分惡劣，挖掘作業(yè)中斗齒不僅要受到滑動磨損而且還要承受一定的沖擊載荷，這樣一來就大大地縮短了斗齒的使用壽命，變?yōu)橄淖畲蟮囊讚p件。由于斗齒表面硬度低的原因,導致了其耐磨性差而磨損,其中部分因為韌性不足,在受到一定沖擊作用時而發(fā)生脆斷,不但造成材料上的浪費和經(jīng)濟上的損失,還直接影響著生產(chǎn)進度。因此理想中挖掘機斗齒的表面材料應該具有高的硬度和耐磨性，基體材料應具有高強度、高韌性的特點，但是這是單一的材料難以同時達到的。

目前為止國內(nèi)斗齒主要用高錳鋼制造而成,也有部分用合金鋼制造而成。但是一般認為高錳鋼經(jīng)過固溶處理后轉(zhuǎn)變?yōu)榈膴W氏體組織高錳鋼在經(jīng)受強沖擊載荷時，金屬表面發(fā)生塑性變形，在變形層內(nèi)有明顯的加工硬化現(xiàn)象，隨之表面層的硬度也大幅提高。本文根據(jù)現(xiàn)場實際應用，介紹耐磨堆焊在提高斗齒使用壽命中的應用。

1　斗齒受損原因分析

挖掘作業(yè)時斗齒各個工作面與被挖掘物接觸，在挖掘過程中的不同工作階段其受力情況是不同的。斗齒齒尖首先接觸到物料表面時，由于速度較快，斗齒齒尖部位會受到較強烈的沖擊載荷。若斗齒材料的屈服強度低，則會在尖部產(chǎn)生塑性變形。隨著挖掘深度的增加，斗齒的受力情況會發(fā)生改變。當斗齒切割物料時，斗齒與物料之間發(fā)生相對運動，在表面產(chǎn)生很大的擠壓，從而在斗齒工作面和物料之間產(chǎn)生較大的摩擦力。如果物料為硬度較大的巖石塊、混凝土等，摩擦力將會很大。這個過程反復作用的結(jié)果就是在斗齒的工作面上產(chǎn)生不同程度的表面磨損，進而產(chǎn)生深度較大的犁溝導致斗齒報廢。因此斗齒表面耐磨層質(zhì)量的好壞直接影響著斗齒的使用壽命的長短。

2　焊接材料的選用

為了提高斗齒表面的耐磨性能，堆焊時選擇合理的焊接材料是非常必要的。高錳鋼基材表面堆焊焊接材料的選用原則是，只要在使用過程中能經(jīng)受的住物料撞擊和能承受的了較大的沖擊載荷，就盡可能選擇硬度高、耐磨性好的堆焊合金材料。如：在沖撞非常強烈的工作場合下使用的斗齒，其表面堆焊時應選用奧氏體錳鋼堆焊合金材料。

斗齒基體材料大多數(shù)為奧氏體組織高錳鋼（鋼號ZGMn13），因此在焊接修復時選用型號為EDMn-B-16（牌號D266）高錳鋼堆焊焊條。這種焊條的填充金屬為奧氏體組織高錳鋼，并且填充金屬中還添加了鉬，從而提高了焊縫金屬的抗裂性和耐磨性，因此使用該焊條的堆焊后的斗齒表面具有加工硬化、韌性高和耐磨性好的特點，堆焊金屬表面硬度可以達到HB≥170。

由于ZGMn13屬于高碳鋼其焊接性比較差：一方面是在焊接熱影響區(qū)中容易析出碳化物從而引起材料脆化；另一方面是焊縫熱裂紋傾向較為嚴重，特別是在近焊縫區(qū)容易產(chǎn)生液化裂紋。所以施焊前，須制定合理的焊接工藝，以保證堆焊金屬層的質(zhì)量減少焊接缺陷的產(chǎn)生。

3　焊接工藝措施

由于ZGMn13奧氏體高錳鋼的焊接性較差，所以在施焊時應該采用熱源集中、焊接線能量小的焊接方法，本文推介使用焊條電弧焊。其工藝如下：

（1）施焊前必須把待焊處的泥垢、油污和鐵銹等雜質(zhì)清理干凈，打磨至露出金屬光澤。仔細檢查待焊處有無分層、裂紋、夾砂和氣孔等缺陷。若發(fā)現(xiàn)這些缺陷，必須用砂輪機或電弧氣刨鏟出以保證堆焊時的焊縫質(zhì)量。修復磨損的部位時必須要把硬化層用砂輪機磨去，因為硬化層的金屬對裂紋敏感程度高。若在硬化層上堆焊，則會增加焊接裂紋產(chǎn)生的傾向。

（2）選用直徑3.2mm的焊條，小電流（100～120A）施焊，使用前焊條按照使用說明烘干。施焊時，焊條盡量不要擺動，如需要擺動時，擺動幅度不要超過焊條直徑的3倍，盡量采用窄焊道。

（3）焊前不應預熱，多層焊時層間溫度不應超過300℃，焊接時要盡可能地采用小線能量，盡量減少基本金屬受熱時間，電源采用直流反接法，焊接時運用間斷焊、焊后立即水冷至常溫的工藝措施。加快焊接接頭的冷卻速度，盡量縮短焊后緩冷到950～250℃溫度區(qū)間的停留時間，這個溫度范圍內(nèi)會有大量碳化物析出，碳化物則會導致母材變脆。減少碳化物的析出，是防止過熱使熱影響區(qū)脆化的有效工藝措施。

（4）焊后水冷前可用尖錘錘擊焊縫金屬區(qū)，以消除焊接時產(chǎn)生的應力。

4　日常保養(yǎng)維護

挖斗兩側(cè)的斗齒一般比鏟斗中間的斗齒磨損要快，當兩側(cè)斗齒比中間斗齒磨損短很多的時候，可以把兩側(cè)和中間的斗齒互換位置繼續(xù)使用，這樣可以減少修復的次數(shù)，間接地增加斗齒的使用壽命。在斗齒磨損達到使用限度前，要及時進行堆焊修復。另外，不同材質(zhì)的斗齒適用于不同硬度的介質(zhì)，沒有某一種材料制成的斗齒適合任何作業(yè)環(huán)境，所以要根據(jù)不同的作業(yè)介質(zhì)，合理選用斗齒。

5　總結(jié)

采用耐磨堆焊修復的挖掘機斗齒,具有較高的耐磨性,其使用壽命可提高3～4倍,而其堆焊費用相對更換新斗齒的費用要小的多。并且一只舊斗齒可以多次修復使用,即在耐磨堆焊層磨損掉后，可再次進行堆焊修復直到整體報廢為止，這樣大大節(jié)約節(jié)省了生產(chǎn)成本。另外當新?lián)Q的斗齒在惡劣的作業(yè)環(huán)境下工作，并承受特別強烈的沖擊載荷時，亦可先在新斗齒表面堆焊，增加其耐磨程度提高使用壽命。由于表面堆焊降低了對斗齒基材的要求,從而也減少了材料成本,給制造單位和使用單位都帶來較高的經(jīng)濟效益,非常值得推廣。

參考文獻：

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[2]陳天佑等.金屬堆焊技術[M].北京機械工業(yè)出版社,1990.

[3]夏卿坤，戴娟，胡冠昱，陳蕾.提高高錳鋼斗齒使用壽命的途徑[J].水利電力機械,2002(05).

作者簡介：張清（1985—），男，助理工程師，河北石油職業(yè)技術學院,大專,焊接技術。