搖臂殼體堆焊耐磨材料的工藝試驗(yàn)

雞西煤礦機(jī)械有限公司 (黑龍江 158100) 呂鳳雷

采煤機(jī)截割部由搖臂、滾筒組成。搖臂殼體內(nèi)安裝電動(dòng)機(jī)、齒輪、行星減速機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪、行星減速傳動(dòng)，將動(dòng)力傳到割煤滾筒上完成落煤、裝煤工作。搖臂殼體在井下直接與煤和矸石接觸，工作環(huán)境十分惡劣，磨損嚴(yán)重。為減小磨損，提高殼體使用壽命，決定在殼體表面堆焊耐磨合金。

1.殼體加工工藝路線確定

搖臂殼體外形及堆焊范圍如附圖所示，由圖可見(jiàn)堆焊范圍大，會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形, 影響殼體精加工尺寸精度。為此我們將殼體加工工藝路線設(shè)計(jì)為：鑄造→正火→粗加工→堆焊→熱時(shí)效→半精加工→精加工。采取殼體粗加工后堆焊，之后再熱時(shí)效以消除焊接應(yīng)力和變形的影響，穩(wěn)定殼體精加工后尺寸精度。

搖臂殼體外形及堆焊范圍示意

2.堆焊材料選用

搖臂殼體在煤和矸石作用下會(huì)產(chǎn)生沖擊磨損。為此我們選擇能承受一定沖擊載荷并耐磨損的合金材料，分別是D212、D65焊條，直徑均為4mm。D212是鈦鈣型藥皮的鉻鉬型耐磨合金焊條，含wC＝0.3%～0.6%，wCr≤5%，wMo≤4%，適用于單層和多層堆焊各種受磨損的機(jī)件表面。D65是無(wú)渣Cr-Si-Mo-B系高絡(luò)鑄鐵型耐磨粒磨損的表面耐磨焊條。含wC=3%～5%，wCr=20%～25%，wSi≤3%，wMo=1.0%～2.0%，wB=2.5%～3.0%，能承受低等沖擊。

3.堆焊和硬度試驗(yàn)

（1）試樣準(zhǔn)備及試驗(yàn)參數(shù) 為測(cè)定兩種耐磨焊條堆焊層硬度并檢驗(yàn)熱時(shí)效對(duì)堆焊層硬度的影響，我們選取四件試樣進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)件基體材料為Q345，尺寸30mm×100mm×100mm（厚×寬×長(zhǎng)），采用數(shù)控火焰切割機(jī)下料，摩擦壓力機(jī)調(diào)平。用φ4mm的D212和D65焊條各焊兩件，每件均焊接兩層。焊接參數(shù)如表1所示。

要求整個(gè)堆焊過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，盡量縮短每道間斷時(shí)間，以保證層間溫度。前道焊縫焊后清理藥皮、氧化皮，堆焊總高度≥4mm。焊后在空氣中自然冷卻到室溫，轉(zhuǎn)加工車間由磨床將堆焊面磨平后，測(cè)定熱時(shí)效前堆焊層硬度值。之后將試驗(yàn)件進(jìn)行600℃熱時(shí)效，保溫6h，隨爐冷卻至350℃后出爐空冷，與搖臂殼體熱時(shí)效參數(shù)相同。

表1 堆焊參數(shù)

（2）試驗(yàn)數(shù)據(jù) 每件試樣分別測(cè)定周邊和中間部位各4點(diǎn)硬度值，如表2所示。

表2 堆焊層硬度值

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)表2硬度值對(duì)比可見(jiàn), D212焊條堆焊的耐磨層熱時(shí)效后硬度值下降趨勢(shì)較大，難以達(dá)到預(yù)期效果。D65焊條堆焊的耐磨層熱時(shí)效后硬度值不降反而略有上升, 因此在粗加工后堆焊耐磨層，再進(jìn)行600℃熱時(shí)效，不僅可以消除焊接應(yīng)力，還可以消除殼體粗加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，穩(wěn)定殼體精加工尺寸。