EKFSL500采煤机摇臂耳座铰接孔修复工艺.pdf

收稿日期 2011 －06 －20 作者简介 张彦霞 1981 － ， 女， 助理工程师， 2006 年毕业于北京石油化工学院自动化专业， 现在神东煤炭集团设备维 修中心工作。 EKF SL500 采煤机摇臂耳座铰接孔修复工艺 张彦霞 神华神东煤炭集团 设备维修中心， 陕西 神木 719315 摘要 根据采煤机摇臂耳座材料的特性， 制定了相应的补焊修复工艺， 对超差的铰接孔进行了修复， 保证了摇臂耳座的使用要求。 关键词 采煤机摇臂耳座; 铰接孔; 修复; 工艺 doi 10．3969/j． issn．1008 －0155．2011．06．024 中图分类号 TD407 文献标志码 C 文章编号 1008 －0155 2011 06 －0061 －02 1 概述 现矿井使用的 EKF SL500 采煤机从德国引 进， 其中摇臂耳座为整体铸造体， 主要用于连接采 煤机摇臂和机身， 因摇臂在截割滚筒采煤过程中不 断受冲击、 震动， 造成与摇臂耳座连接的铰接孔磨 损超差。为保证采煤机维修后摇臂耳座的正常使 用， 需对磨损超差的孔进行补焊修复。为此， 针对 摇臂耳座的材质特性， 进行焊接性分析并选择补焊 材料， 制定合理的补焊工艺， 及时完成采煤机摇臂 耳座的修复。 2 摇臂耳座材质化学成分及机械性能 经过对 EKF SL500 采煤机摇臂耳座材料取样 化验， 其化学成分和机械性能分别如表 1 和表 2 所示。 表 1摇臂耳座的化学成分 CSiMnPSAlCrMo 0． 160． 630． 860． 040． 040． 130． 350． 42 将化验材料的成分与德国和我国铸钢牌号对 比分析， 确认摇臂耳座材料属于德国 GS － 22Mo4 铸钢， 与我国铸钢 ZG20CrMo 材质相近。 表 2摇臂耳座的机械性能 屈服强度 δs/Nmm －2 抗拉强度 Vδb/Nmm －2 延伸率 δ/ 冲击功 Αk/J 20℃ ≥245440 ～590 ≥22 ≥27 3 焊接修复工艺 3． 1 焊接性分析 按照国际焊接学会提出的碳当量计算公式， 进 行碳当量计算如下 Ceq C Mn/6 Ni Cu/15 Cr Mo V /5 取 C 0． 16， Mn 0． 86， Cr 0． 35， Mo 0． 42， 则 Ceq0． 45， 焊接性分析如下 1 含碳量及合金元素含量都较高， 因此， 结晶 温度区间较大， 偏析也较严重， 有较大的热裂纹敏 感性。热裂纹最常发生在多道焊第一条焊道弧坑 处， 为了防止热裂纹产生， 要求采用低碳， 低硫、 磷焊 丝， 焊接工艺上应注意填满弧坑和良好的焊缝成形; 2 由于摇臂耳座含碳量较高， 合金元素多， 钢 的淬硬倾向大， 马氏体转变温度 Ms 点低， 在低温 下形成马氏体， 难以产生“自回火” 效应; 并且冷裂 倾向随含碳量的增加而加大， 焊缝组织中极易出现 硬脆的高碳马氏体组织， 产生冷裂纹。因此， 一般 16 采用小线能量， 减少高温停留时间， 以避免奥氏体 晶粒的过热增加奥氏体成分不均匀性， 从而使奥氏 体稳定性下降; 3 必须考虑受热后摇臂耳座焊后不能进行热 处理， 因此必须考虑软化问题。被焊母材的强度级 别越高， 软化问题越突出， 若焊后不再进行调质处 理， 该软化区可能成为降低接头强度的薄弱区。此 外， 软化的程度和软化区的宽度与焊接线能量、 热 源有很大关系， 焊接线能量越小， 软化程度、 宽度就 越小， 焊接热源越集中， 软化程度和范围就越小。 3． 2 焊接工艺 经过以上分析， 摇臂耳座焊接时主要是防止产 生裂纹。为此， 应从降低热影响区淬硬性、 减少热 影响区软化几个方面入手， 制定以下焊接工艺。 1 采用热量集中的 Ar CO2混合气体， 小的 焊接线能量， 减少高温停留时间， 避免奥氏体晶粒 过热， 增加奥氏体成分的不均匀性， 从而降低奥氏 体的稳定性。 2 焊丝的选用。因摇臂耳座要求较高的强 度， 选用 φ1． 0mm 的 Mn7Mo 不锈钢焊丝， 此焊丝可 以在焊前不进行预热而能得到性能优良的焊缝组 织。Mn7Mo 不锈钢焊丝化学分见表 3。 表 3焊丝的化学成分 型号 化学成分/ CMnSPCrNiMo Mn7Mo0． 066． 120． 017 0． 015 20． 779． 60． 97 3 接头尺寸及焊接参数。在焊前先将锈蚀部 位粗镗去约 1 －3mm， 使磨损的铰接孔表面全部见 光， 然后利用内孔补焊机对铰接孔堆焊修复， 调整 焊机步进值， 保证下一道焊缝压上一道焊缝的1/3， 如图 1 所示。焊接工艺参数选择如表 4 所示。 图 1摇臂耳座堆焊修复示意图 表 4焊接工艺参数的选择 焊接层数电流/A电压/V 焊丝伸出 长度/mm 焊枪转速 /r ﹒ min －1 1100 ～11020 ～2112 ～181． 5 4 保护气体选用 Ar CO2混合气体， 以 80 Ar 20CO2混合配比， 可提高电弧的稳定性， 改 善焊缝外观成形， 减少焊接缺陷的产生。 5 焊前对非修复的配合表面进行遮挡防护， 以防止焊接飞溅对油缸内表面造成损伤。 冷却后将摇臂耳座吊运至卧式加工中心工作 台上进行装卡， 以对称中心线找正， 按图纸要求进 行粗镗、 半精镗、 精镗， 达到加工尺寸及精度要求， 并对孔两端进行平面、 倒角。 4 结语 修复后的摇臂耳座已与 EKF SL500 采煤机组 装出厂， 使用以来工作正常。可见， 选用 Mn7Mo 不 锈钢焊丝， 选用 Ar CO2混合气体， 采取正确的补 焊工艺， 其修复质量是可以保证的。 参考文献 ［ 1］ 宇永福， 张德生． 金属材料焊接［ M］ ． 机械工业出版社， 1994， 3 ［ 2］ 中国机械工程学会焊接学会． 焊接手册［M］ ． 北京 机 械工业出版社， 2001， 8 ［ 3］ 陈祝年． 焊接工程师手册［ M］ ． 北京 机械工业出版社， 2002， 1 ［ 4］ 林慧国 ． 袖珍世界钢号手册［M］ ． 机械工业出版社， 2009， 1 责任编辑 焦蓬华 26