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截齒堆焊修復(fù)試驗(yàn)報(bào)告

摘 要:通過(guò)對(duì)磨損的采煤機(jī)截齒材質(zhì)焊接性分析,采用藥芯焊絲MAG焊和焊接工藝措施進(jìn)行表面堆焊修復(fù),焊后熱處理使截齒獲得良好的硬度、韌性和耐磨性等綜合性能,提高了截齒的使用壽命。

關(guān)鍵詞:截齒;磨損;堆焊;修復(fù)

引言
     截齒是采煤過(guò)程中大量使用的易損件,齒體磨損是其主要失效形式之一,對(duì)磨損的齒體進(jìn)行焊接修復(fù),可提高截齒的使用壽命,創(chuàng)造客觀的經(jīng)濟(jì)效益。采煤機(jī)工作環(huán)境十分惡劣,煤層中夾雜著大量煤矸石等雜質(zhì),截齒在高沖擊、高應(yīng)力、高磨損條件下,在截肩處受到很大的彎矩和剪切力,所以截齒的齒體應(yīng)具有一定的硬度、韌性和耐磨性。齒體的硬度一般為HRC35～45 ,硬度過(guò)大韌性低會(huì)造成脆性失效,反之易折彎、偏彎,鋼的耐磨性主要通過(guò)齒體材料成分和熱處理方法獲得。截齒的焊接修復(fù)過(guò)程是在齒體磨損面進(jìn)行表面堆焊后機(jī)加工,再進(jìn)行熱處理獲得成品。42CrMo鋼是截齒齒體常用材料,屬中碳調(diào)質(zhì)耐熱鋼,其成分和機(jī)械性能見(jiàn)表1和表2。

表142CrMo鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)
 
1、42CrMo鋼的焊接性
    按IIW標(biāo)準(zhǔn)推薦,42CrMo碳當(dāng)量值為0.80 ,焊接性較差。焊接時(shí)易在熱影響區(qū)產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織,造成開(kāi)裂和脫落。
    造成冷裂的原因: (1)含碳量高,合金元素鉻、鉬都提高了其淬硬性,在熱影響區(qū)有較大的淬硬傾向;(2)氫在焊縫中擴(kuò)散來(lái)不及逸出在金屬內(nèi)部聚集,產(chǎn)生較大應(yīng)力。(3)由于焊件厚度厚,剛度大,強(qiáng)度等級(jí)高,產(chǎn)生的焊接拘束力大,并且焊接過(guò)程中的不均勻加熱和冷卻所引起熱應(yīng)力和金屬的相變應(yīng)力。所以焊接時(shí)需預(yù)熱、控制道間溫度和焊后熱處理等工藝措施,以降低熱影響區(qū)的冷卻速度,防止產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織,軟化淬硬部位,減小焊接應(yīng)力,提高接頭的綜合機(jī)械性能。
 
2　焊接方法的確定
    由于齒體的規(guī)格不大,主要是截肩部位磨損。堆焊時(shí),不宜采用埋弧自動(dòng)焊,埋弧焊適于大型工件環(huán)縫和平縫堆焊,焊條電弧焊熱輸入相對(duì)較大,熱影響區(qū)寬,氣體保護(hù)焊雖熱輸入小,短路過(guò)渡產(chǎn)生飛濺大。綜合考慮后采用富Ar活性氣體(80 %Ar + 20 %O2) 保護(hù)焊 (MAG)焊接,此方法能使短路過(guò)渡變?yōu)閲娚溥^(guò)渡,電弧穩(wěn)定,焊縫成形好,提高力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。焊接電源為松下KRII - 350型CO2氣體保護(hù)焊接機(jī),采用直流反接,可減少熱輸入,焊縫及熱影響區(qū)淬硬傾向減小,能有效減少冷裂紋的產(chǎn)生。
 
3　焊接材料的選擇
    根據(jù)截齒的工作情況,以及42CrMo鋼強(qiáng)度等級(jí)高,經(jīng)對(duì)比選用北京固本科技生產(chǎn)的的KB515藥芯焊絲,焊絲直徑 <= 1.2 mm。

4　焊接工藝
4.1　焊前準(zhǔn)備
(1)焊前清理 　清理焊接表面的油、銹等雜質(zhì),油用氧乙炔焰清理,銹用角磨機(jī)打磨,表面有疲勞裂紋的用角磨機(jī)完全清理掉,露出金屬光澤。
(2)焊前預(yù)熱 　用氧乙炔焰擺動(dòng)均勻加熱,用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)溫至250～350℃,并保持層間溫度300℃左右。
 
4.2　參數(shù)選擇第
    1層和蓋面層采用小電流工藝參數(shù),焊接過(guò)程中窄幅擺動(dòng),道與道間壓住1Π3～1Π2 ,且每層厚度不超過(guò)3 mm ,注意觀察層與層間的熔合程度,留出3mm的加工余量,焊接過(guò)程一次完成。參數(shù)選擇見(jiàn)表4。
表4堆焊工藝參數(shù)選擇
 
4.13機(jī)加工、探傷
    堆焊結(jié)束冷卻后,按齒體規(guī)格進(jìn)行銑削加工然后進(jìn)行100 %超聲波探傷。
4.4　焊后熱處理
    采用850℃淬火,然后進(jìn)行500～600℃回火處理,在獲得一定硬度的同時(shí)又獲得有較好耐磨性能的回火馬氏體+回火貝氏體復(fù)相組織。焊后熱處理是鋼獲得綜合性能的主要途徑,材料在同類(lèi)組織條件下,隨硬度升高,耐磨性明顯改善。
 
5　結(jié)語(yǔ)
(1)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間應(yīng)用,截齒使用壽命明顯提高,更換次數(shù)減少,證實(shí)MAG焊可應(yīng)用到小工件的堆焊焊補(bǔ),提高生產(chǎn)率,創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。
(2)通過(guò)選擇合適的焊接材料和焊后熱處理等工藝措施,可提高截齒的硬度和耐磨性等綜合性能。