艾柯夫采煤机摇臂焊接修复工艺

2013-08-02西安煤矿机械有限公司陕西710032樊润君

金属加工(热加工) 2013年8期

关键词：机壳摇臂焊丝

西安煤矿机械有限公司（陕西 710032）樊润君卓君谢杰

1.概述

日前，我公司首次对德国艾柯夫某型号采煤机摇臂进行焊接修复，要修复部位为行星头外圆部位、各孔轴及电动机筒体严重磨损处。对于该进口摇臂对其材料种类不明，导致焊接修复工艺规范难制定，且在焊接修复过程中必须保证螺栓、销孔的定位尺寸。

针对以上问题，采取系列措施逐一解决。焊接方法采用熔化极活性气体保护焊（MAG），保护气体选用80%Ar+20%CO2混合气体。

2.成分分析及焊材确定

（1）材料化学成分及力学性能对该摇臂壳体成分进行分析，采用JY38S等离子光谱仪及CS—300碳硫分析仪对摇臂母材成分进行分析测试，其结果如表1所示。

表1 摇臂壳体母材化学成分（质量分数）（%）

从表1可以看出该合金为低碳合金，该母材的碳当量为0.49%，属较难焊接材料。通过对该机壳硬度进行测试分析，显示其硬度为163～190HBW。由于摇臂母材体积较大且无法进行破坏性试验，所以对于其强度的确定，根据GB1172—1974中硬度强度换算表，通过硬度测试间接得到强度值。此次大修的摇臂材料的抗拉强度约为534MPa，该材料碳当量和强度值均较高，因此在后续焊接工艺设定时要考虑材料焊前预热处理及焊后缓冷处理。我公司使用唐山松下气体保护焊机完成产品焊接修复工作。

（2）焊材的选取根据等强匹配原则，焊丝选用ER49—1φ1.2mm，其化学成分如表2所示。

表2 焊丝化学成分（质量分数）（%）

表3 焊丝熔敷金属力学性能

3.焊接工艺方案的确定

（1）焊前准备对摇臂壳体返修前要进行清洗，去除金属疲劳层、油脂及缺陷处理，并用角磨机打磨母材使其露出金属光泽。

该摇臂材料的焊接性类似于中碳钢，为防止其淬硬组织及冷裂纹的产生，焊前需对修复部位进行预热处理，同时考虑到摇臂尺寸较大且整体预热可能出现的变形问题，本文采用局部预热处理，即使用氧乙炔焰对要焊接部位50mm范围内预热150～200℃。

（2）焊接参数确定施焊过程中为满足要求的熔深和最小焊接变形，要控制焊接热输入。对于中厚板低合金高强度钢采用喷射过渡焊接电流，并且由于采用80%Ar+20%CO2混合气体，使喷射过渡转化为射流过渡方式。同时控制热输入值，选取较低焊接电流200～230A，电弧电压24～28V，气体流量控制在18～25L/min。并且尽可能保持平焊位置焊接，最大限度保证焊接质量。焊后采用石棉布覆盖保温1～2h，并缓冷至室温。

（3）焊后去应力处理及检验为防止摇臂在热时效处理后产生变形，本文对焊接完成后的摇臂壳体采用振动时效（时效时间1～2h）的方式使零件产生塑性变形，减小或均匀化残余应力，同时保持了其尺寸精度。

4.焊接过程中出现的问题及解决方案

（1）由于产品尺寸较大，且碳含量较高，所以易在焊接过程中焊缝周围产生低塑性的淬硬组织，使焊缝金属产生热裂纹和冷裂纹。在焊接过程中要注意焊前预热及焊后缓冷处理中。并采用窄焊道、多层多道焊。在多层多道焊过程中，在前一道结束后要注意清理再进行后道焊接，并且需要控制层间温度，使层间温度不低于预热温度，即200℃。对于长度较大的焊缝应采取分段焊、交错焊及间隙焊接等措施，避免大的焊接热输入量。

（2）摇臂端面需要大量修补焊，且端面及周边螺纹孔和定位销孔较多，由于端面堆焊修补过程产生的不均匀温度场，易造成焊件变形从而影响孔尺寸精度，所以在焊接过程中孔的变形防护也是需要解决的问题。在施焊前，对孔装配工艺堵及螺栓。对于部分孔使用过程过度磨损造成尺寸不足，需要堆焊修复。具体焊接技巧为：对于大孔焊接采用沿圆周顺序施焊，小孔按顺长方向焊接。

附图为采煤机修复前后图示，其中图a为严重磨损摇臂机壳外形，图b为修复完成后机壳外形。