WK-35電鏟鏟斗焊接修復工藝

王智超，張 繼，呂澤東，韓春霞，烏斯哈拉

（錫林郭勒職業(yè)學院,內蒙古 錫林郭勒 026000）

WK-35電鏟是我國自主研發(fā)的大型挖掘機，實踐證明，其性能優(yōu)越，生產能力遠遠超過其設計生產能力。由于電鏟鏟斗在較重的承載負荷下工作，且受力情況復雜，WK-35電鏟鏟斗斗前唇出現開裂現象，并且開裂較為嚴重，裂紋貫穿鏟斗壁，然而鏟斗斗唇更換耗費較大工時且成本較高，為了降低生產成本，考慮其材質為ZGMnl3-4，特制定系列相應焊接工藝進行維修，以節(jié)約成本，提高效率。

1 WK-35電鏟鏟斗焊接工藝

1.1 焊接工藝分析

WK-35電鏟鏟斗采用低溫沖擊韌性高的低合金高強度鋼板，具有較高的強度和良好的塑性和韌性。鏟斗是電鏟重要組成部分，其直接接觸物料，長時間反復受較大沖擊載荷作用，在鏟斗前壁極易產生裂紋，其材質為ZGMnl3-4，屬于高錳鋼，常溫下其組織為奧氏體。在對裂紋進行開坡口處理后，發(fā)現板材內部有嚴重澆鑄缺陷，內部大面積的氣孔導致了最直接的應力集中，進過對裂紋的分析，判斷為層狀撕裂，而這也與內部缺陷相附和。另外，由于電焊操作產生的熱量會引起焊接區(qū)域的材料的化學變化。設備維修中機修車間經過仔細探討，制定出一套具有針對性的焊接工藝，對電鏟鏟斗進行焊接修復[1，2]。

1.2 鏟斗焊接工藝

由于開裂嚴重，板材原先也經過多次焊接，所以對比較集中的交叉裂紋處板材，使用氧乙炔氣體進行切割處理，然后用碳弧氣刨去除殘余裂紋，去除完畢后，對坡口進行無損探傷，確定再無裂紋后，對表面進行打磨處理。由于鏟斗的板材比較厚，所以采用雙面焊接的方法。先在焊縫三分之二處加墊板，然后再從反面進行消根處理后，再次焊接。焊接方法采用直流反接，多層多道焊的方法進行焊接，考慮到焊條與焊接工件的匹配，我們采用了奧氏體不銹鋼焊條。

圖1 鏟斗焊接（a）正面焊接；（b）反面焊接

奧氏體不銹鋼焊條在使用時要控制層間溫度，不可過低或過高，在焊接時要盡量保持焊縫的排列，接頭的分布。在焊接保溫完畢后，對焊縫進行打磨探傷。焊接過程如圖1所示。

1.3 鏟斗焊接工藝經濟效益分析

通過對WK35鏟斗的技改，提高了鏟斗的強度和工作效益，同時對廢舊物資的再利用減少了購買成本和周期，達到技術革新、節(jié)約成本的目的。在焊接過程中使用材料A307焊條45公斤，改造投入費用約800元，修復后經過折舊與調查同期市場價格45000相比節(jié)約44200元，同時節(jié)省可觀的修理費。為保證礦山設備的出動率打下了良好的基礎。

2 鏟斗前唇焊接修復工藝

2.1 開裂部位分析

電鏟采掘作業(yè)過程中，鏟斗與物料直接接觸，前端受到的沖擊力大，同時承裝物料受到很大的靜壓力。挖掘動態(tài)過程，因推壓提升等動作會產生不同方向的力矩。在作業(yè)過程中，大型機械結構件會產生很大的振動，使鏟斗的受力情況更加的復雜。由于電鏟鏟斗在較重的承載負荷下工作，且受力情況復雜，WK-35電鏟鏟斗斗前唇出現開裂現象，并且開裂較為嚴重，裂紋貫穿鏟斗壁，然而鏟斗斗唇更換耗費較大工時且成本較高，為了降低生產成本，考慮其材質為ZGMnl3-4，特制定系列相應焊接工藝進行維修，以節(jié)約成本，提高效率。

2.2 焊接修復方案及修復工藝

由于電鏟鏟斗斗唇開裂情況嚴重，為了保證焊接質量，經過研究總結出一套可行的、操作性強的焊接修復方案。采用補焊工藝進行修補，為了減少焊接缺陷，保證焊透、焊縫熔合比，把裂紋徹底刨通，在下方加墊板進行焊接修復。

圖2 斗唇焊接修復工藝

（1）檢查開裂情況：①徹底清理裂紋周邊油污及碎煤，清除雜質、油污是為了盡量避免給后續(xù)工作帶來方便，以保障焊接質量；②使用探傷劑對開焊部位及周邊進行探傷檢查，避免開裂部位周邊還有其他細小支裂紋，重復作業(yè)；③再次確認開裂情況。

（2）焊前準備工作：①開坡口：使用碳弧氣刨徹底把開裂部位刨通，徹底清除開裂部位的裂紋；②坡口型式：V形坡口；③打磨坡口：用角磨機、鋼絲輪、百葉片、直磨機清理坡口及兩側十公分，消除坡口區(qū)域的油、繡、水、氧化皮及滲碳物質，保證焊縫質量；④對焊接場所進行防風措施，在上風位置設置擋板，避免焊接或預熱過程中冷卻速度過快造成二次開裂；⑤選用A307不銹鋼焊條，由于鏟斗材質屬于耐磨材質，更具以往經驗，采用其他焊條不能保證焊接質量；⑥墊板選用5mm厚的普通鋼板（易于壓彎）；⑦焊接前對所用焊條進行烘干，烘干溫度在350-400℃，時間兩小時，消除焊條內部的水分，防止焊接時出現氣孔以及氫脆；

（3）焊接過程：①使用直徑為3.2的THA307不銹鋼焊條進行打底層焊接；②填充層及蓋面層焊接選用直徑為4.0的A307不銹鋼焊條；③焊接采用小規(guī)范多層多道焊接，每條焊道壓上道的1/2-2/3，寬度不能超過10mm；④焊接過程層間溫度控制在100-200℃；⑤清渣、保證每層焊縫無夾渣，未熔合等焊接缺陷。

（4）焊后處理：①焊接結束清理焊縫表面；②焊后保溫及回火處理，采用保溫棉將所焊部位包裹住緩冷至室溫；回火溫度150℃左右緩冷至室溫達到細化晶粒的目的；③焊后將焊縫周圍涂刷防銹漆；④焊接結束，清理現場衛(wèi)生，嚴格檢查作業(yè)區(qū)域，清除一切火種后人員方可撤離，避免發(fā)生火災。

2.3 斗唇焊接工藝經濟效益

此次WK-35電鏟鏟斗前唇開裂修復，是根據我礦設備運行情況及天氣等因素，制定出有效可行的方案。通過此次焊接修復，不僅提高了參與人員的技術水平，而且積累了人員對設備維修的焊接經驗。根據市場調研電鏟鏟斗前唇市場價格在20萬元左右，投入生產使用消耗折舊費用在10萬元左右，焊接修復費用1285元，共節(jié)約98715元左右，降低了成本，增加了設備的使用周期，為剝離生產提供周轉設備保障。

圖3 焊接完成圖

3 結論

本文分別針對WK-35電鏟鏟斗及斗唇焊接工藝進行了分析，詳細闡述了其焊接工藝過程，經濟效益分析指出，本文提出的鏟斗焊接工藝和斗唇焊接工藝分別節(jié)約44200元和98715元左右，經濟效益顯著。