補(bǔ)焊鏈輪鏈窩導(dǎo)致“軟齒”的原因與解決措施

甄明哲 趙忠剛

摘 要： 本文詳細(xì)分析了在井下補(bǔ)焊刮板機(jī)鏈輪鏈窩磨損面的原始工藝及過(guò)程，認(rèn)真總結(jié)分析了采用原始補(bǔ)焊方式所引發(fā)“軟齒”隱患的主要原因，并結(jié)合井下實(shí)際情況摸索出了補(bǔ)焊刮板機(jī)圓環(huán)鏈鏈輪鏈窩磨損面而能夠有效克服鏈輪“軟齒”的工藝措施，保證了井下補(bǔ)焊刮板機(jī)鏈輪鏈窩的硬度，進(jìn)一步提高了鏈輪的使用壽命，使鏈輪在井下實(shí)現(xiàn)了再制造過(guò)程，是煤礦采掘工區(qū)的節(jié)支降耗工作得到了充分的擴(kuò)展，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞： 鏈輪鏈窩；磨損面；補(bǔ)焊；軟齒；碳當(dāng)量；退火

0.引言

煤礦刮板機(jī)的鏈輪在井下使用過(guò)程中，承載著拉動(dòng)鏈條及刮板以拖動(dòng)溜槽內(nèi)大量煤炭的極大扭矩，致使其鏈窩與鏈條在整個(gè)刮板機(jī)運(yùn)行過(guò)程中一直發(fā)生著嚴(yán)重的摩擦式嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，由于鏈條與溜槽搭接處的頻繁磕碰引發(fā)的鏈窩反復(fù)受到不均勻沖擊力和強(qiáng)力摩擦引起的鏈條每環(huán)彈性變形的不規(guī)則而致使鏈條每環(huán)的長(zhǎng)度發(fā)生不一致的現(xiàn)象肯定會(huì)最終導(dǎo)致鏈輪與鏈條由于經(jīng)常出現(xiàn)“啃咬”摩擦而發(fā)生鏈輪輪齒損壞的隱患。由于刮板機(jī)每天近20小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間使鏈輪鏈窩的淬硬層很容易被鏈條及夾矸磨損，造成鏈輪鏈窩出現(xiàn)“軟齒”現(xiàn)象。當(dāng)磨損量接近原鏈輪輪齒周向?qū)挾鹊娜种粫r(shí)，鏈輪的齒部強(qiáng)度嚴(yán)重降低，輪齒瀕臨受到?jīng)_擊誘發(fā)斷裂的邊緣，礦方一般會(huì)及時(shí)更換新鏈輪。但目前全社會(huì)倡導(dǎo)增收提效和節(jié)支降耗，工區(qū)會(huì)在井下直接將鏈窩磨損嚴(yán)重的鏈輪軸組進(jìn)行倒個(gè)使用，使其未磨損的鏈窩面再承受帶動(dòng)刮板機(jī)鏈條拖動(dòng)刮板進(jìn)行拉煤的作用，并在做好安全防護(hù)措施的條件下將鏈窩的磨損部分按照鏈窩的原形先進(jìn)行補(bǔ)焊、修磨，以保證其齒部強(qiáng)度和延長(zhǎng)鏈輪的使用壽命，或再倒個(gè)使用，并且還可防止在刮板機(jī)拖煤的運(yùn)行過(guò)程中由于刮板機(jī)溜槽的彎曲而造成刮板與溜槽接口的卡彈而引發(fā)的鏈條出現(xiàn)頻繁“崩緊”式的磕碰現(xiàn)象而致使鏈輪齒部的扭轉(zhuǎn)阻力突發(fā)增大而造成鏈輪輪齒斷裂的現(xiàn)象。這等于賦予了刮板機(jī)鏈輪的二次生命，值得推廣借鑒。但是，根據(jù)礦方對(duì)修復(fù)補(bǔ)焊鏈輪的使用情況來(lái)看，目前補(bǔ)焊后的鏈輪曾出現(xiàn)在使用過(guò)程中發(fā)生卷邊和磨損加速的問(wèn)題，即“軟齒”現(xiàn)象。為此，筆者經(jīng)過(guò)到井下實(shí)地觀察和研究礦方補(bǔ)焊鏈輪鏈窩的工藝過(guò)程，終于找到了經(jīng)補(bǔ)焊鏈窩的鏈輪發(fā)生“軟齒”的根本原因，并探索出了解決該類問(wèn)題的施工措施。

1.補(bǔ)焊鏈輪鏈窩磨損面的原始工藝過(guò)程及隱患

經(jīng)過(guò)在井下觀察發(fā)現(xiàn)：礦方在補(bǔ)焊鏈輪鏈窩時(shí)，先拆解刮板機(jī)的鏈條，再將鏈輪軸組拆卸并再倒個(gè)安裝在刮板機(jī)機(jī)頭架或機(jī)尾架上的原位置，然后掃凈鏈窩的煤粉，使用直徑4mm的J506焊條在清理煤塵后的鏈窩磨損面進(jìn)行補(bǔ)焊，焊接電流為110A，焊接電壓為27V，焊接速度為12cm/min。將整個(gè)鏈窩快速補(bǔ)焊完成后再補(bǔ)焊下一個(gè)鏈窩，直至將整個(gè)鏈輪的磨損鏈窩全部補(bǔ)焊完成。

根據(jù)對(duì)上述補(bǔ)焊鏈輪鏈窩的過(guò)程分析總結(jié)后發(fā)現(xiàn)存在諸多施焊不規(guī)范問(wèn)題及潛在的導(dǎo)致鏈輪軟齒的隱患。首先，補(bǔ)焊鏈窩前衛(wèi)徹底清理鏈輪補(bǔ)焊處的煤塵，導(dǎo)致焊接過(guò)程中煤塵被燃燒后會(huì)有部分雜質(zhì)和氣體融入焊道的熔池，并在焊道的收尾和局部點(diǎn)焊過(guò)程中會(huì)有部分雜質(zhì)未被排除熔池而誘發(fā)補(bǔ)焊層出現(xiàn)氣孔或微裂紋，降低鏈窩補(bǔ)焊層的強(qiáng)度；其次，井下巷道風(fēng)速較大，未采取防護(hù)措施；再次，由于鏈輪材質(zhì)為42CrMo，屬于中碳低合金高強(qiáng)度鋼，依據(jù)碳當(dāng)量公式CE（IIW）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%計(jì)算可知，其碳當(dāng)量0.87%。當(dāng)碳當(dāng)量大于0.45%時(shí)，材料的淬硬傾向會(huì)變得很明顯。其碳當(dāng)量如此之高，必然在焊接過(guò)程中會(huì)有大的淬硬性，其焊接性很差，容易在焊接過(guò)程中產(chǎn)生脆化傾向，誘發(fā)焊接裂紋的隱患。

另外，為使用耐磨焊條，是補(bǔ)焊層硬度較低；補(bǔ)焊完成后的鏈輪鏈窩在自然冷卻的同時(shí)，施工人員在未采取對(duì)鏈輪未磨損鏈窩冷卻控制措施的情況下對(duì)其相鄰鏈窩的磨損處接著進(jìn)行補(bǔ)焊，雖然對(duì)后補(bǔ)焊鏈窩有了焊前預(yù)熱的功效，但也導(dǎo)致了先補(bǔ)焊的鏈窩焊道發(fā)生了高溫回火的隱患，造成了鏈輪在補(bǔ)焊磨損鏈窩后發(fā)生“軟齒”的現(xiàn)象，加速了其在使用過(guò)程中的磨損速度，降低了其正常的使用壽命。

2.補(bǔ)焊鏈輪鏈窩導(dǎo)致“軟齒”的解決措施

焊材和焊接參數(shù)與上述保持不變。42CrMo的抗拉強(qiáng)度為110公斤級(jí)，屈服強(qiáng)度為95公斤級(jí)，淬火再低溫回火后其硬度可達(dá)55HRC以上。抗拉強(qiáng)度50公斤級(jí)的J506焊條適用于中碳鋼及低合金鋼結(jié)構(gòu)的全位置焊接，焊縫具有良好的力學(xué)及抗裂性能，其淬火后硬度可達(dá)26HRC。因此，選擇J506焊條只能作為過(guò)渡性的鏈窩打底焊，然后采用耐磨焊條D707對(duì)鏈窩磨損處進(jìn)行堆焊，其硬度可達(dá)60HRC，能有效保證鏈輪磨損鏈窩的修復(fù)效果。由于鏈輪材質(zhì)的碳當(dāng)量較大和井下焊接條件惡劣，補(bǔ)焊過(guò)程中注意保溫，防止出現(xiàn)焊道的冷裂現(xiàn)象。焊條直徑為3.2mm，焊接電流為90A～100A。

如圖1.鏈輪鏈窩磨損焊接中所示，圖中紅色部分為磨損量，也是所需補(bǔ)焊的焊道厚度。補(bǔ)焊鏈輪鏈窩的磨損處前，首先，將鏈輪掃凈煤粉后并用水清洗整個(gè)鏈輪，徹底清理干凈所有待補(bǔ)焊鏈窩的煤塵、油污和銹蝕，并做好擋風(fēng)防護(hù)，將帶水的棉紗包括好鏈輪與軸組配合部位，防止焊接產(chǎn)生的高溫使其內(nèi)部油封燒損或提前老化；其次，有條件的話將鏈輪用燃?xì)夂婵疽幌拢駝t，將兩鋼板（即圖1中的預(yù)熱引導(dǎo)板）點(diǎn)焊在先被補(bǔ)焊的鏈窩輪齒的兩側(cè)，對(duì)該鋼板進(jìn)行大電流施焊，使其熱影響區(qū)直達(dá)待補(bǔ)焊鏈窩，溫度達(dá)到300℃～400℃時(shí)并保持3分鐘以上；然后，采取已經(jīng)被烘干后密封儲(chǔ)存的J506焊條對(duì)被加熱了的鏈窩的磨損面進(jìn)行打底補(bǔ)焊，再用D707焊條堆焊，焊接過(guò)程中做好對(duì)焊道的錘擊，以減輕焊道的收縮狀態(tài)，緩解冷裂現(xiàn)象，焊接過(guò)程中保持焊道的層間溫度控制在350±20℃之間；補(bǔ)焊完成第一個(gè)鏈窩后，及時(shí)敲掉其兩側(cè)的預(yù)熱引導(dǎo)鋼板，按照相同的方式依次補(bǔ)焊后續(xù)鏈窩的磨損面即可。

注意：為防止鏈輪輪齒曾經(jīng)淬硬的原始面發(fā)生退火造成“軟齒”現(xiàn)象，在補(bǔ)焊鏈窩的磨損面過(guò)程中，調(diào)整好待補(bǔ)焊鏈窩的角度，并用濕透的棉紗保護(hù)好被補(bǔ)焊輪齒鏈窩的原始面，注意及時(shí)注水冷卻，但不要使水流入正在補(bǔ)焊的鏈窩；應(yīng)將鏈輪的所有磨損鏈窩一次補(bǔ)焊完成，使其整體保溫350℃以上，焊后注意保溫、緩冷，冷卻后將補(bǔ)焊處修磨光滑。

3.結(jié)尾語(yǔ)

通過(guò)該種方式補(bǔ)焊的鏈輪鏈窩磨損面能有效提高鏈窩的硬度，進(jìn)一步延長(zhǎng)其使用壽命，為礦方采掘工區(qū)的節(jié)支降耗起到了較好的效果。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳祝年 焊接工程師手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2002.1.

作者簡(jiǎn)介內(nèi)容：甄明哲（1985年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學(xué)：自動(dòng)化專業(yè)，本科。助理工程師，伊旗新廟鄉(xiāng)石場(chǎng)灣煤礦有限公司機(jī)電科副科長(zhǎng)。