WK-4型挖掘機(jī)履帶支架的焊接修復(fù)

張郁琦，申 林

通鋼集團(tuán)板石礦業(yè)公司，吉林 白山 134300

WK-4型礦用挖掘機(jī)是通鋼集團(tuán)板石礦業(yè)公司露天礦的主體生產(chǎn)設(shè)備，履帶支架是挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件。它是用來(lái)把從底座接受來(lái)的載荷傳給支撐輪，是剛性多支點(diǎn)的履帶行走裝置，履帶架是閉式的，其截面是箱型結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪和支撐輪以懸臂方式裝在履帶架上。但由于驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪和支撐輪是以懸臂方式裝設(shè)的，所以履帶架受到附加扭矩也大。由于挖掘機(jī)在行走的過程中受到地面條件及環(huán)境因素的影響，本身既要承受挖掘機(jī)的重力還要承受挖掘機(jī)上、下坡、轉(zhuǎn)彎和路面不平整而產(chǎn)生的不規(guī)則的脈動(dòng)負(fù)載，導(dǎo)致履帶支架從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最薄弱的最終減速主動(dòng)軸軸孔處發(fā)生斷裂，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行（見圖1）。斷裂后履帶支架常作報(bào)廢處理，如果更換新的履帶支架，廠家也無(wú)現(xiàn)貨備件，要制造加工需30天左右，嚴(yán)重影響露天礦的生產(chǎn)，因此采用現(xiàn)場(chǎng)不拆卸履帶支架直接對(duì)斷裂部位進(jìn)行焊接修復(fù)。

圖1

1 斷裂產(chǎn)生的原因分析

1）由于冬季溫度較低，各零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生物理變化，挖掘機(jī)行走時(shí)特別在上下坡或扭鏟的時(shí)候，單側(cè)的履帶支架受力較大，履帶支架內(nèi)最終減速齒輪所受的負(fù)荷也最大，稍有操作不當(dāng)?shù)臅r(shí)候極易發(fā)生減速齒輪折斷，有時(shí)斷齒掉下來(lái)擠在大小齒輪之間，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)斷齒將把履帶支架擠斷。這是造成履帶支架斷裂的原因之一；

2）履帶支架的材質(zhì)是ZG35工件較大，鑄造時(shí)在該處容易產(chǎn)生氣孔或夾渣，是造成履帶支架斷裂的原因之一；

3）在操作過程中有時(shí)由于挖掘機(jī)兩個(gè)履帶支架與地面三腳接觸，特別是在挖貨或者回轉(zhuǎn)的過程中單側(cè)的履帶支架局部受力較大導(dǎo)致履帶支架斷裂，這也是原因之一。

2 焊接修復(fù)工藝

1）由于ZG35的含碳量為0.4%，焊接淬硬傾向性較大，容易產(chǎn)生裂紋，所以焊接時(shí)需要預(yù)熱，預(yù)熱的溫度控制在100℃～150℃，此時(shí)焊接焊縫具有良好的抗裂性能，焊接完后必須對(duì)焊縫保溫使其緩慢冷卻；

2）按著等強(qiáng)度原則選擇焊條，為了減少焊接時(shí)的冷裂傾向，選用E5015（結(jié)507）堿性低氫型焊條；

3）為了減少焊接應(yīng)力和變形，焊接時(shí)嚴(yán)格控制焊接工藝，由于主要焊縫是立焊，焊件較厚，焊接時(shí)采用小電流、大焊速，結(jié)507焊條多層焊的焊接方法，每層焊道厚度不大于2mm～3mm，以防止有夾渣和氣孔現(xiàn)象。由于多層焊的前一條焊道對(duì)后一條焊道起預(yù)熱作用，后一條焊道對(duì)前一條焊道起熱處理作用，使鑄態(tài)的焊縫組織細(xì)化，柱態(tài)組織趨向于變成等軸狀，使焊縫的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能提高；

4）由于履帶支架是箱體結(jié)構(gòu)，所以采用兩側(cè)同時(shí)施焊的對(duì)稱焊工藝，使兩側(cè)變形互相抵消；

5）焊后進(jìn)行錘擊，延展焊縫金屬，降低塑性變形區(qū)金屬的拉應(yīng)力，減小變形，重點(diǎn)錘擊第二遍及以后的各層焊縫；

6）為加強(qiáng)焊接部位的強(qiáng)度，對(duì)焊接平縫以后部位外加δ=20mm鋼板被板，焊接時(shí)用千斤頂支頂配合，以保證焊接時(shí)間隙最小，使作用在焊縫上的力由補(bǔ)板向其他方向分解，減小由于最終減速的大小齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的徑向力對(duì)焊縫的作用，以達(dá)到強(qiáng)度要求。

3 焊前準(zhǔn)備

1）將結(jié)507堿性低氫性焊條在100℃～150℃下烘烤1h～3h；

2）將斷裂的履帶支架最終減速箱全面清洗除去油污，重點(diǎn)把斷裂處清洗干凈；

3）把履帶支架斷裂端面毛刺處理掉，變形部位復(fù)位。將主動(dòng)軸軸套裝入軸孔進(jìn)行定位，用千斤頂支定配合保證兩個(gè)大小齒輪軸軸孔間的中心距，以防止焊接時(shí)發(fā)生焊接形變；

4）在斷裂接縫處兩側(cè)開深度為18mm、寬22mm的V型坡口，坡口開好后清除雜質(zhì)；

5）用木炭或氧氣-乙炔火焰對(duì)斷裂兩側(cè)300mm范圍內(nèi)預(yù)熱150℃ ～200℃。

4 焊接過程

1）預(yù)熱溫度到150℃～200℃時(shí)，打底焊，焊接電流為150A。并清除熔渣；

2）焊接過程中，每層焊道焊完后，快速清理熔渣，仔細(xì)查看氣孔、夾渣等缺陷，若有缺陷則重新施焊；

3）焊接時(shí)，除蓋面層外，其它焊層均需錘擊。錘擊的順序是先錘擊焊層中部，然后錘擊焊層的兩側(cè)，蓋面層焊縫要求與坡口兩側(cè)同高，焊縫平縫后加備板（見圖2）；

4）整體焊接完后將焊縫加熱至300℃，最后用石灰保溫2小時(shí)，以消除焊接部位的殘余內(nèi)應(yīng)力。

5 改造后在運(yùn)轉(zhuǎn)中注意事項(xiàng)

圖2

1）操作人員應(yīng)根據(jù)采場(chǎng)具體條件，結(jié)合作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行合理采掘；

2）嚴(yán)禁挖底根，禁止超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；

3）開始工作前，必須閘住行走履帶，使機(jī)構(gòu)站穩(wěn)，嚴(yán)禁三角著地，更不能單軸吃力，挖貨時(shí)不得同時(shí)回轉(zhuǎn)；

4）長(zhǎng)距離移動(dòng)電鏟時(shí)，必須掃平路基，并有專人在車下監(jiān)護(hù)和指揮，開動(dòng)前負(fù)責(zé)清除履帶滾道內(nèi)的障礙物，行走爬坡時(shí)間不得超過45min。上坡行走時(shí)，主動(dòng)輪應(yīng)該在后面，下坡行走時(shí)主動(dòng)輪應(yīng)在前面，鏟斗應(yīng)在下坡方向，放在正前側(cè)地平面上，行走時(shí)機(jī)體不得旋轉(zhuǎn)，行走抱閘及撥叉必須靈活可靠；

5）在扭車時(shí)地面要平，嚴(yán)禁由下坡方向向上坡方向扭車，一次扭車量不準(zhǔn)超過30°角。

6 結(jié)論

修復(fù)后經(jīng)過對(duì)整個(gè)焊縫的外部進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，使用至今一切正常，修復(fù)的效果十分理想，不僅降低了成本，也保證了生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。

[1]礦山機(jī)械.忻尚正主編.冶金工業(yè)出版社，1980，12.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工業(yè)出版社，2004，8.