淺談連采機(jī)主機(jī)架耐磨板磨損修復(fù)工藝

顧秀花，張希芬，吳建軍

（神東煤炭集團(tuán)設(shè)備維修中心，陜西 神木 719315）

JOY連采機(jī)是神東礦區(qū)井下進(jìn)行煤田開(kāi)采的首要設(shè)備，2019年4月，一臺(tái)14型JM9071設(shè)備入廠大修，經(jīng)過(guò)檢測(cè)人員的檢測(cè)，主機(jī)架耐磨板的厚度部分已磨損掉2/3，磨損嚴(yán)重，需要更換。由于14型連采機(jī)耐磨板在主機(jī)架上的分布與15型的不同，15型連采機(jī)主機(jī)架耐磨板磨損嚴(yán)重可以直接氣割掉進(jìn)行更換耐磨板，14型的主機(jī)架耐磨板每根塞焊三段，每段長(zhǎng)度為200mm長(zhǎng)，如果氣割需要先將塞焊部位氣割掉，這樣氣割一條耐磨板即時(shí)間長(zhǎng)，氣體用量大，人工勞動(dòng)強(qiáng)度也大，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析制定了一種可行的修復(fù)方案。

1 耐磨板的損壞分析及確定

連采機(jī)主機(jī)架上有6塊耐磨板，左右對(duì)稱(chēng)各3塊。耐磨板與履帶咬合進(jìn)行行走構(gòu)成了連采機(jī)的行走機(jī)構(gòu)，由于礦井環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因，連采機(jī)經(jīng)過(guò)一個(gè)工作面后升井大修時(shí)，檢測(cè)到耐磨板磨損嚴(yán)重。主要原因是耐磨板與行走履帶在工作工程中一直處于行走狀態(tài)，加上井下工作面環(huán)境條件、地質(zhì)條件的特殊性，導(dǎo)致設(shè)備在大修時(shí)，耐磨板磨損嚴(yán)重。

2 材料分析及焊接材料選擇

（1）材料分析。久益連采機(jī)主機(jī)架耐磨板材質(zhì)經(jīng)過(guò)取樣進(jìn)行化學(xué)成分和力學(xué)性能分析，耐磨板材質(zhì)為ABRAZO500，其力學(xué)性能理論要求硬度為500BH，最低保證為477BH，外方以淬火或淬火加回火方式供應(yīng)，屈服強(qiáng)度為1400N/mm2，抗拉強(qiáng)度為1500N/mm2，延伸率為14。

根據(jù)碳當(dāng)量計(jì)算Ce=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15計(jì)算得知Ce=0.595%，當(dāng)ω(CE)=0.40%～0.60%時(shí)，鋼材的淬硬冷裂傾向增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱、控制焊接參數(shù)等工藝措施。通過(guò)性能分析得知，該材料為低合金高強(qiáng)度鋼，由于這類(lèi)鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，焊接過(guò)程中如果工藝不當(dāng)，也存在著焊接熱影響區(qū)脆化、熱應(yīng)變脆化及產(chǎn)生焊接裂紋(氫 致裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂)的危險(xiǎn)。只有在掌握其焊接性特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能正確地選材和制訂正確焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。

（2）焊接材料選擇。連采機(jī)耐磨板的材質(zhì)為低合金高強(qiáng)度鋼，低合金高強(qiáng)度鋼氫致裂紋敏感性較強(qiáng)，為使焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性達(dá)到使用時(shí)的技術(shù)要求，同時(shí)，還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。另外，為了保證焊接接頭具有與母材相當(dāng)?shù)臎_擊韌度，選擇焊接材料時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用高韌性焊接材料，配以正確的焊接工藝以保證焊縫金屬和熱影響區(qū)具有優(yōu)良的沖擊性能。由于在補(bǔ)焊耐磨板時(shí)的焊接材料與母材不同，按照異種鋼焊接低匹配的原則選擇了焊接材料E501T-1焊絲?，F(xiàn)在采用一種新型的焊接方法進(jìn)行堆焊，從而達(dá)到預(yù)期效果。選用的材質(zhì)為底層的堆焊選用E501T-1，最后一層選用WD-2BD350耐磨藥芯焊絲。

E501T-1是氧化鈦型渣系的CO2氣體保護(hù)焊藥芯焊絲，焊接工藝優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，脫渣容易，焊縫成形美觀，焊接效率高，擴(kuò)散氫含量為5ml/100g，焊接低合金高強(qiáng)鋼取得了一定效果。WD-2BD350耐磨藥芯焊絲堆焊金屬件視其使用范圍不同，可不同程度地增加30%～80%的使用壽命，作用大、用途廣、效果優(yōu)。

3 焊接工藝及控制要點(diǎn)

3．1 焊接方法的選用

手工電弧焊在焊接時(shí)電流小時(shí)無(wú)法焊透，電流大時(shí)，焊縫周?chē)臒嵊绊憛^(qū)增加，對(duì)整個(gè)部件的變形有影響。采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接具有熱量集中、熔敷效率高、稀釋率低、焊接變形小及抗裂性好的特點(diǎn)，因此，選用CO2氣體保護(hù)焊。設(shè)備采用KRII-350松下焊機(jī)。

3．2 焊接修復(fù)工藝

（1）焊前準(zhǔn)備：①將磨損嚴(yán)重的耐磨板進(jìn)行清理及打磨，將銹蝕、油污先用割槍加熱燃燒，再用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，打磨出金屬光澤為宜。②根據(jù)檢測(cè)出的磨損程度，對(duì)需要先補(bǔ)焊的部位做好標(biāo)記，先焊接磨損最深處，然后，逐步進(jìn)行焊接找平。（2）預(yù)熱：焊前預(yù)熱能降低焊后冷卻速度，避免出現(xiàn)淬硬組織，減小焊接應(yīng)力，是防止裂紋的有效措施，也有助于改善接頭組織與性能，是低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)常用的工藝措施。此文將耐磨板補(bǔ)焊部位及周?chē)酶顦屵M(jìn)行預(yù)熱，采用中性火焰，預(yù)熱溫度為100～150℃即可。采取局部預(yù)熱時(shí)，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。（3）控制層間線能量：主機(jī)架耐磨板材質(zhì)通過(guò)對(duì)碳當(dāng)量計(jì)算知Ce=0.595%，因碳當(dāng)量0.6%≥Ce≥0.4%時(shí)焊接性一般，焊接時(shí)初焊前預(yù)熱外，要考慮層間溫度不得高于預(yù)熱溫度的最高值，控制層間線能量。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，淬硬傾向增大，應(yīng)選擇較大的線能量，但線能量不能過(guò)大，以免增大粗晶區(qū)脆化傾向。如果為防止裂紋而采取預(yù)熱時(shí)，可采用小線能量焊接。小線能量可防止粗晶區(qū)脆化，并能減小焊接應(yīng)力：①堆焊：先將磨損部位進(jìn)行多層多道焊接進(jìn)行找平。②確定磨損量（尺寸）。采用相同材料下料并氣割出塞焊孔，點(diǎn)固在已焊接找平的耐磨板部位進(jìn)行點(diǎn)固與焊接。（4）選擇焊接工藝參數(shù)及焊接。①焊接工藝參數(shù)如表1所示。②焊接。在補(bǔ)焊的耐磨板上再加固一層具有塞焊孔的加強(qiáng)板，可以延長(zhǎng)耐磨板的磨損壽命，延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期。因耐磨板的厚度為50mm，所以補(bǔ)焊至離最高點(diǎn)差5mm時(shí)，將補(bǔ)焊的耐磨板整體尺寸效驗(yàn)，尺寸一致時(shí)再焊接最后一層。焊接時(shí)，根據(jù)磨損程度進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊時(shí)采用小的線能量進(jìn)行焊接，有利于減小焊接應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善組織，提高沖擊韌性。為了防止變形，采用分段、對(duì)的方式稱(chēng)進(jìn)行補(bǔ)焊。最后一層采用耐磨堆焊藥芯焊絲進(jìn)行焊接并焊接成網(wǎng)狀。焊接完畢，所有焊縫外形均勻、成形良好。焊道與焊道、焊道與基本金屬間過(guò)渡平滑，焊渣與飛濺清除干凈。所有焊縫均不得存有裂紋、熔合不良等缺陷。把焊縫及焊縫周?chē)媒悄C(jī)打磨光滑即可，保證補(bǔ)焊后耐磨板的厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)50mm，見(jiàn)圖1。（5）焊后熱處理。從焊接結(jié)束到焊后熱處理裝爐這段時(shí)間內(nèi)，焊接接頭產(chǎn)生剝離的危險(xiǎn)性最大。因此，焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)保溫，使其緩慢冷卻。防止接頭裂紋的簡(jiǎn)單而可靠的措施是將接頭按層間溫度(預(yù)熱溫度上限)保溫2～3h的低溫后熱處理，可基本上消除焊縫中的擴(kuò)散氫。

表1 焊接工藝參數(shù)

圖1 補(bǔ)焊完成的耐磨板

4 結(jié)語(yǔ)

用補(bǔ)焊的方法進(jìn)行焊接修復(fù)連采機(jī)主機(jī)架耐磨板，既節(jié)約了氧乙炔氣體，又減少了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率，可觀的是能夠節(jié)約6根耐磨板，每根價(jià)格按10萬(wàn)元計(jì)算，共節(jié)約資金達(dá)60萬(wàn)元，現(xiàn)已入井使用，效果良好。