淺談連采機(jī)主機(jī)架耐磨板磨損修復(fù)工藝

呼林云

摘 要：在國(guó)家能源集團(tuán)神東礦區(qū)久益連采機(jī)機(jī)組主機(jī)架耐磨板磨損很嚴(yán)重，更換成本較高。本文介紹了一種通過(guò)再修復(fù)過(guò)程提高連采機(jī)主機(jī)磨損板壽命的修復(fù)方法。

關(guān)鍵詞：主機(jī)架;焊接材料;預(yù)熱;焊接;應(yīng)力

JOY連采機(jī)是煤炭開采的主要設(shè)備。一臺(tái)12CM15型JM6454連采機(jī)在維修中心進(jìn)行大修工作。檢查后發(fā)現(xiàn)主機(jī)架耐磨板部位磨損達(dá)2/3，需要進(jìn)行修復(fù)更換。由于磨煤板分布不均，在主機(jī)架14和15型連采機(jī)的耐磨板分布不同，15型連采機(jī)主機(jī)架的磨損非常嚴(yán)重，可以用直接氣割掉更換。14型的主機(jī)架的每個(gè)塞焊有長(zhǎng)度為200mm的三段。當(dāng)需要?dú)飧畹魰r(shí)，首先必須切斷塞焊部位，使氣割時(shí)間更長(zhǎng)，氣割氣體消耗更大，勞動(dòng)力更高，并在現(xiàn)場(chǎng)分析后建立可行的修復(fù)方案。

一、連采機(jī)慨況

1.連續(xù)采煤機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀。其開采技術(shù)創(chuàng)立于1960年代，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，已成為煤礦開采機(jī)械化過(guò)程中廣泛使用的技術(shù)。美國(guó)是第一個(gè)采用短壁技術(shù)的國(guó)家。1980年代，美國(guó)近70%的煤炭開采是以短壁開采技術(shù)為基礎(chǔ)的。由于效率和靈活性，連采機(jī)在許多國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。還在我國(guó)推廣和普及了連采機(jī)的使用

2.應(yīng)用前景。我國(guó)雖然煤炭含量高，但在建筑物、道路和湖泊下面開采大量煤炭資源，特別是高質(zhì)量煤炭資源是非常困難的。停止開采這些地區(qū)的煤炭資源將不可避免地導(dǎo)致這些資源的大量浪費(fèi)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不利于這些城市和地區(qū)的健康發(fā)展。與此同時(shí)，井下的一些復(fù)雜地形條件也使長(zhǎng)壁煤機(jī)能夠在井下作業(yè)。很難有效利用自己的優(yōu)勢(shì)特別是對(duì)于一些夾層和斷層煤炭資源來(lái)說(shuō)，沒有辦法做到這一點(diǎn)。長(zhǎng)壁開采的弊端導(dǎo)致我國(guó)煤炭資源大量浪費(fèi)，煤炭資源開采大幅度減少。

3.我國(guó)連續(xù)采煤機(jī)的利弊。在美國(guó)，許多采礦和煤礦傾向于大規(guī)模連續(xù)采煤機(jī)開采，盡管成本低，但具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。首先，連采設(shè)備很難下井生產(chǎn)，設(shè)備之所以強(qiáng)大，是因?yàn)榕涮自O(shè)備很多，導(dǎo)致設(shè)備整體規(guī)模和體積大，不能很好地下井;第二，由于道路清理和早期清理的要求很高，我國(guó)的許多礦井難以滿足這些要求，使礦山的連采設(shè)備難以操作;第三，由于中外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差距較大，進(jìn)口連采設(shè)備難以達(dá)到相關(guān)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);最后，后續(xù)的維修和保養(yǎng)非常困難由于回收設(shè)備是從國(guó)外進(jìn)口的大量設(shè)備，因此沒有當(dāng)?shù)貍浼?yīng)商，而且在設(shè)備出現(xiàn)故障或問(wèn)題時(shí)很難獲得有效的維修和保養(yǎng)。

二、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，其中3塊是對(duì)稱的。由于礦山環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在工作面連續(xù)維修煤機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)耐磨板使用量很大，主要原因是耐磨板和履帶在工作過(guò)程中一直處于工作狀態(tài)，并且井下工作面特殊的環(huán)境地質(zhì)條件導(dǎo)致設(shè)備維修時(shí)耐磨板嚴(yán)重磨損。

三、材料分析及焊接材料選擇

1.材料分析。對(duì)久益連采機(jī)主機(jī)組耐磨板的化學(xué)成分和力學(xué)性能進(jìn)行分析，確定了耐磨板材料ABRAZO500。機(jī)械性能的理論硬度為500BH，保證最小值為477BH。材料由淬火或淬火加回火提供。強(qiáng)度屈服1400N/mm2，拉伸強(qiáng)度1500N/mm2，拉伸強(qiáng)度14，以碳當(dāng)量Ce=C+Mn/6+（Cr+MO+V）/5+（Ni+Cu）/15計(jì)算，Ce=0.595%，ω（CE）=0.40%至0.60%時(shí)，鋼的硬化和冷裂紋趨勢(shì)增加，應(yīng)預(yù)熱并控制性能分析表明，該材料是低合金鋼。由于這些鋼含有一定數(shù)量的合金元素和微合金元素，如果焊接工藝為n，則還存在焊接熱影響區(qū)減弱、熱變形脆化和焊接裂紋（氫引起的裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀裂紋）的風(fēng)險(xiǎn)只有掌握焊接特點(diǎn)和規(guī)律，才能正確選擇材料，發(fā)展正確的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。

2.選擇焊接材料。連采機(jī)耐磨板采用合金強(qiáng)度低的鋼，對(duì)氫引起的裂紋非常敏感。為了使焊接金屬的強(qiáng)度、塑性和耐久性符合技術(shù)要求，還必須考慮到焊接生產(chǎn)的抗裂性和有效性。此外，為了使焊接接頭具有與基本材料相同的抗沖擊能力，在選擇焊接材料時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮高強(qiáng)度焊接材料，并采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚕源_保焊接金屬和熱影響區(qū)域的良好沖擊性能。由于焊接材料不同于基本材料，因此根據(jù)異種鋼焊接的弱匹配原理選擇了焊絲E501T-1。采用了一種新的熔膠焊接方法來(lái)達(dá)到預(yù)期效果。底層使用E501T-1，最后一層使用WD-2BD350。E501T-1是一種二氧化鈦防護(hù)氣體芯焊絲。焊接工藝優(yōu)良，電弧焊穩(wěn)定，焊接美觀，焊接效率高，分散氫含量為5ml/100g。在低合金鋼的焊接中取得了一定的效果。使用壽命可從30%延長(zhǎng)到80%，具體取決于使用領(lǐng)域。有意義的成果，廣泛的應(yīng)用和良好的成果。

四、焊接工藝及控制要點(diǎn)

1.選擇焊接方法。當(dāng)電流非常低時(shí)，手動(dòng)電弧焊接不能熔化。當(dāng)電流較大時(shí)，焊縫周圍的熱區(qū)會(huì)增大，從而影響整個(gè)零件的變形。CO2氣體保護(hù)焊縫具有以下特點(diǎn)：熱濃度、熔膠效率、稀釋率低、焊縫變形小、抗裂性好等。設(shè)備配備KRII-350型焊機(jī)。

2.焊接修復(fù)方法。（1）焊接前的準(zhǔn)備：①清洗、研磨、生銹、油料，用切割槍加熱和燒耐磨板，然后用角磨磨，使其在金屬中發(fā)亮。②根據(jù)檢測(cè)到的磨損標(biāo)記要修理的零件，最常用的零件應(yīng)先焊接，然后逐步進(jìn)行焊接和找平。（2）預(yù)熱：焊接前預(yù)熱可降低焊接后的冷卻速度，避免織物硬化，降低收縮率這是防止裂紋并改善接頭結(jié)構(gòu)和效能的有效措施。這是焊接低合金鋼的常用方法。本文采用耐磨板補(bǔ)焊部分及用割槍地區(qū)預(yù)熱，采用中性火焰，預(yù)熱溫度為100～150 c，局部加熱時(shí)預(yù)熱范圍不得小于兩側(cè)焊接件厚度的三倍，并且控制不得小于100mm。（3）層間線能量控制：可以看到主機(jī)架耐磨板材料Ce=0.595%，因?yàn)楫?dāng)碳當(dāng)量為焊接一般為0.6%≥Ce≥0.4%，層間的溫度高于預(yù)熱溫度，對(duì)于強(qiáng)度較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，淬硬傾向增加，需要選擇較大的層間線能量，但線性能量不應(yīng)過(guò)大，以免增加粗晶區(qū)的脆化傾向。如果采用預(yù)熱來(lái)避免裂紋，可以采用小線能量焊接。較小的線能避免粗晶區(qū)脆化，降低焊接應(yīng)力：①堆焊：首先使用多層多通道焊接平整磨損部位。②確定磨損量（尺寸）。氣割出塞焊孔下料在耐磨板上使用相同材料點(diǎn)固與焊接。（4）選擇焊接工藝參數(shù)和焊接參數(shù)。①焊接工藝參數(shù)見表1。②焊接。修復(fù)后耐磨板上有塞焊孔的加固板層可延長(zhǎng)耐磨板的使用壽命和設(shè)備的使用壽命。由于耐磨板厚度為50mm，焊接后應(yīng)檢查耐磨板的整體尺寸，并在尺寸一致時(shí)焊接最后一層。焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)磨損程度進(jìn)行焊接。替換焊接時(shí)，使用少量線性能量來(lái)減少焊接應(yīng)力、細(xì)化顆粒、改善織物和提高抗沖擊能力。為了避免變形，必須進(jìn)行成對(duì)焊接。最后一層使用耐磨的芯焊絲進(jìn)行網(wǎng)焊。一旦焊接完畢，所有焊接都是均勻的，形成良好的形狀。焊道和焊道、焊道和主材料之間的過(guò)渡是平滑的，并消除了焊道和管嘴。所有焊縫必須無(wú)裂紋、熔膠不足等缺陷。使用角磨料對(duì)焊縫及其周圍進(jìn)行拋光和光滑處理，以確保耐磨板厚度在焊接50mm。

采用補(bǔ)焊法對(duì)連采機(jī)主支座耐磨板進(jìn)行焊接，節(jié)省氧氣和乙炔，降低操作人員工作強(qiáng)度，提高工作效率。已應(yīng)用于入井并運(yùn)行良好。

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