缪宇鹏
江苏船山矿业股份有限公司 江苏 镇江212113
【摘要】介绍了WK—4型电铲推压齿条的焊接修复技术，包括修复方案、焊接材料选择及补焊工艺等，通过有效的过程控制，保证了修复质量。
关键词：推压齿条；修复；矿山机械；电铲
1. 概述
我公司矿山原有8台WK－4型电铲，现在由于设备更新换代还剩下4台WK-4型电铲，该型号电铲承担石灰石矿的采掘工作。我公司矿山开采平台现场条件恶劣，作业范围广，生产强度高，日产量达万吨以上，电铲长期处于高负荷下运行。其中7号电铲在一次采掘作业过程中发生推压齿条连续崩齿两个，如图1所示。当时没有备用齿条，若购买更换齿条，采购周期需一个月以上，且更换齿条需要抽离整副铲杆，耗时耗力。为减少停产造成的损失，决定采用焊接修复的办法。
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2. 推压齿条的成分
通过查阅电铲随机文件，推压齿条材料为 ZG35CrMo ，ZG35CrMo是中碳调质钢，其化学成分及力学性能如表1、表2所示。
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3. 修复方案
推压齿条两齿崩裂部位均在齿根，如果全部采用堆焊修复齿形，则焊接工程量非常大，焊接质量及齿形尺寸难以控制。通过分析齿体材料焊接性能及断齿部位的结构特点，决定采用“镶板+堆焊” 的修复方案，如图2所示。
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4. 镶板材料及尺寸
综合考虑齿形芯部应具有较好的力学性能，以及与母体材料含碳量相近的原则，选用35CrMo钢板作为镶接材料，镶板尺寸如图3所示。
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5.焊接材料选择
ZG35CrMo ，35CrMo均为中碳调质钢，含碳量较高，淬硬倾向大，对氢较为敏感，增加隔离层是必要的，同时需保证焊缝的强度及齿面的耐磨性。根据ZG35CrMo及35CrMo的化学成分、力学性能及焊接性能，并综合考虑推压齿条的工况和崩齿原因，确定选用D276 EDCrMo-B-16耐磨焊条进行修复焊接，保证修复焊缝具有良好的塑性、一定的强度及较高表面硬度。首先进行隔离层焊接，然后用焊条进行堆焊，形成基本齿形，最后对齿面进行堆焊打磨，如图4所示。
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6. 焊接工艺
（1）坡口制备 首先用碳弧气刨在推压齿条待修复的两个齿根部位各加工一个槽形坡口，坡口上部应比下部略宽，然后用角磨机修整坡口形状及表面，将气刨熔渣及夹碳清除干净，并使坡口面尽量平整。清理镶接板坡口面及其两侧面油污等，打磨铁锈、氧化皮等，直至露出金属光泽。
（2）预热及层间温度 采用火焰预热待焊部位至150℃以上，用石棉布覆盖待焊部位周围齿轮本体，减少热量散失。焊接过程中保持层间温度不低于120℃。
（3）焊接 第一，隔离层焊接时，应两侧交替焊接，并实时监测镶接板的垂直度，根据变形情况调整两侧焊接规范。
第二，齿形堆焊，每层厚度控制在3mm以内，每堆焊一层应及时用样板检查齿形，确定后续堆焊量。
第三，打磨齿形焊道表面至平顺，堆焊齿面，齿面堆焊层有效厚度应≥5mm。
第四，焊接时，用风铲锤击焊道以降低焊接残余应力。
（4）焊后消应力热处理 每个齿形焊完后，立即采用火焰对焊接部位进行加热消应力热处理，加热温度300~350℃，并保持30min以上，然后用多层石棉布包裹保温缓冷。
7. 齿面成形处理
消应力热处理完成后，用角磨机修磨齿形，修磨时应经常使用样板检查齿形，防止修磨过量。当齿形修磨到约剩0.5mm余量时，采用火焰加热齿面至不低于400℃，迅速用柴油和机油的混合液均匀喷洒齿面，然后再进行（180~200）℃×1h低温回火，最后精磨齿形。
8. 投入使用
齿形焊接修复完成后，对两个修复齿进行了齿形尺寸进行了检测，检测结果符合电铲图册上的标准参数。随后7号铲正常投入使用，未发现异常，达到了预期效果。