浅谈水平刮板机减速机底座的破损修复

浅谈水平刮板机减速机底座的破损修复

姓名：王明生 单位：华亭煤矿

摘 要：文章介绍了焊接修复煤矿井下水平刮板机底座裂纹的全过程。针对破损的实际情况选择处理方案，采用合理、有效的工艺措施，在华亭煤矿井下得到了较理想的应用。

华矿井下40 T水平刮板机采用三级减速机。即电动机传递液力偶合器带动链轮传动的工作原理。其中电动机转速为每秒1470转,电压380V—660V，减速机速度为1；24.56转，刮板机速度为0.86W/s。由于刮板机内部链条原因，导致减速机底座四个地脚螺丝孔处经常断裂,底板发生裂纹，所以对该减速机底座进行焊接修复。

一、缺陷情况及失效分析 （一）水平刮板机底座的断裂情况

水平刮板机底座四个地脚螺丝孔处两个断裂,底板裂纹有两处,断块尺寸270 mm×250 mm×70 mm, 裂纹分布范围550mm×800mm，裂纹最长达760mm，深度达5mm，底座轻微变形，裂缝两侧错位0.5mm。水平刮板机减速机材料为灰口铸铁HT200（HT15－33），从恢复减速机精度考虑，采用了镍基焊条电弧冷焊工艺。

（二）失效分析

水平刮板机底座在使用中本身受到的拘束度较大。因刮板机机运行速率不定，减速机运行过程中承受交变载荷作用。工件本身存在制造缺陷,在加强筋边缘与底板连接之处存在应力集中。运行中,由于大拘束度及交变载荷作用,预应力集中处发生破坏,形成裂纹,逐步扩展至筋板处,发生断裂。

二、修复方案选择材料的技术性能参数

（1） HT15233 的化学成分：C2.7-3.5,Si1-2.7，Mn0.5-1.2,P小于0.3，S小于0.15。

（2） HT15233r 的性能参数:抗拉强度147N/ mm2,抗弯强度323.4N/mm2,硬度163—229HB，延伸率小于0.5％，抗冲击值小于

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0.8J/mm2

三、灰口铸铁的可焊性分析

灰口铸铁是铸铁中的一种，灰口铸铁的碳以片状石墨的形式分布于铸铁基体中，断面呈暗灰色，故称灰口铸铁。由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织，因此，灰口铸铁的抗拉强度低，缺乏塑性。由于铸铁的固有性质及冶金特性,给电弧焊带来了极大的困难,具体如下: （1） 在焊补灰口铸铁时，经常会在熔合区生成一层白口组织。产生白口组织的原因是：由于母材近缝区在焊接时受到高温加热，当受热温度860℃以上时，原来灰口铸铁中的游离状态的石墨开始部分也熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨也越多。当冷却时，一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。另外。在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是产生白口的主要原因。一般在窄小的高温度熔合区内，焊后很容易产生白口组织。白口组织硬而脆，使得焊缝在焊后难以机械加工，甚至会导致开裂。防止白口产生主要措施是适当调整填充金属的化学成分和冷却速度。改善焊缝技术的化学成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。例如气焊用铸铁焊丝的碳，硅含量要比母材高（C3.0％－3.8％，Si3.6%-4.8%）特别是冷焊灰口铸铁时，焊丝中的含硅量可高达4.5％焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分析出，这是避免熔合区产生白口的主要工艺途径。采取的具体措施是焊前预热和焊后保温。由于气焊时冷却速度较慢。因此。对于防止白口极为有力。 （2） 铸铁组成成分中,碳的含量高,在焊接过程中碳易被气化,容易产生气孔。

（3） 铸铁强度高,塑性差,焊接时残余应力大,易产生焊接热裂纹。

（4） 铸铁中C、S、P 等元素含量高,并在焊接过程中熔化到焊缝中,会增加金属的硬度,降低塑性和韧性,易产生裂纹,并降低可加工性。

（5） 铸铁在冶炼过程中,易出现石墨粗大化,石墨与基体产生间隙,使铸件在使用过程中油、水渗入形成氧化物,严重阻碍焊接时的熔

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合,同时,增加产生焊接裂纹和气孔的可能性。

（6） 铸铁在焊接熔化时,液态金属流动性很差,严重妨碍焊接时的熔合,熔池中熔渣和有害气体难以逸出,会在焊缝中产生严重缺陷。 针对以上不利因素,必须从焊接工艺、操作方法、焊接程序、焊接材料几方面加以解决。

四、焊接方法的选择 （1）冷焊法.

电弧焊冷焊法就是焊件在焊前不预热,焊接过程中也不辅助加热,因此可以加速焊补生产率,降低成本,改善劳动条件,减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化.目前冷焊法正在推广,并迅速发展.但是冷焊法在焊接后因焊缝及热影响区的冷却速度很大,极易形成白口组织.此外因焊件受热不均匀,常形成极大的内应力,会造成裂纹,在冷焊时应注意以下几点:

①焊前应彻底清理油污,裂纹两端要打上裂孔,加工的坡口形状要保证便于焊补及减少焊件的熔化量。

②采用钢芯或铸铁芯的以外的焊条,小直径焊条应尽量用小的焊接电流,以减少内应力和热影响区的宽度。

③采用短焊道焊接法.一般每次焊10-40mm,待其充分冷却后再焊。

④采用分段倒退焊.这样可以降低拉应力,对防裂有好处。 ⑤每项焊一短焊道后,用圆头锤沿焊逢向外锤击。 （2）热焊法

热焊法是在焊接前将焊件全部或局部加热到600-700℃，并在焊接过程中保持一定温度，焊后在炉中缓冷的焊接方法。用热焊法时，焊件冷却缓慢，温度分布均匀，有利于消除白口组织，减少应力，防止产生裂纹。但热焊法成本高，工艺复杂，生产周期长，焊接时劳动条件差，因此应尽量少用。

考虑到没有合适的加热装备,故采用手工电弧冷焊法修复。冷焊法是指用不预热、严格控制层间温度、小线能量的焊接方法进行焊接。

五、焊接材料的选择

（一）焊条的种类与牌号很多，选用的是否恰当将直接影响焊接

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质量、生产率和产品成本。选用考虑到以下因素：

（1）根据焊件的金属材料种类选用相应的焊条种类。例如，焊接碳钢或普通低合金钢，应选用结构钢焊条；焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝金属的主要化学成分和性能与母材相同。

（2）焊缝金属要与母材等强度，可根据钢材强度等级来选用相应强度等级的焊条。对异种钢焊接，应选用与强度等级低的钢材相适应的焊条。

（3）同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要考虑焊件的结构形状、钢材厚度、载荷性能、钢材抗裂性等因素。例如，对于结构形状复杂、厚度大的焊件，因其刚性大，焊接过程中有较大的内应力，容易产生裂纹，应选用抗裂性好的低氢型焊条；在母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，也应选用低氢型焊条；承受动载荷或冲击载荷的焊件应选择强度足够、塑性和韧性较高的低氢焊条。如焊件受力不复杂，母材质量较好、含碳量低，应尽量选用较经济的酸性焊条。 （二）综合考虑以上因素，具体决定选用两个型号的焊条配合使用，选用原则及方案如下：

HT15233 的可焊性较差且底座的下表面为加工表面,为保证焊接质量及下表面的可加工性宜采用纯镍基焊条Z308 进行焊接。 Z308是纯镍焊芯、强还原性石墨型药皮的铸铁焊条，具有良好的抗裂性能和加工性能。J507是低氢钠型焊条，它是一种碱性焊条，其抗拉强度相对于HT15233等普通焊条大得多。

但Z308 焊条价格昂贵,为节约费用,可采用以Z308 焊条焊隔离层、J507 焊条与Z308 焊条相互填充、Z308 焊条盖面的方法进行修复,这样既可降低成本又可保证焊接质量及下表面的可加工 …… 此处隐藏：2312字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……