PH2800XPB電鏟提升滾筒修理工藝探討

李亞武，陳澤健，賀 棟，孟 平

（中煤平朔集團(tuán)有限責(zé)任公司 露天設(shè)備維修中心，山西 朔州 036006）

PH2800XPB電鏟提升滾筒修理工藝探討

李亞武，陳澤健，賀 棟，孟 平

（中煤平朔集團(tuán)有限責(zé)任公司 露天設(shè)備維修中心，山西 朔州 036006）

分析了PH2800XPB電鏟提升滾筒的機(jī)構(gòu)以及存在的故障缺陷，提出了對提升滾筒修復(fù)工藝，主要探討了滾筒繩槽加工工藝和滾筒繩槽的焊接工藝，并對修復(fù)后的滾筒使用情況進(jìn)行了跟蹤，使用情況良好，此修復(fù)工藝可以在其他型號的電鏟滾筒上推廣應(yīng)用。

PH2800XPB電鏟；提升滾筒；修復(fù)工藝

Abstract:This article analyzes themechanism and fault of PH2800XPB electric shovel hoisting drum,puts forward the roller repair technology,mainly discusses the welding process of drum groove machining and drum,and tracks the usage condition of the drum after the repair.The technology can be used in the repair process of other types roller shovel.

Key words:PH2800XPB electric shovel;hoisting drum;repairing technology

0 引言

電鏟提升系統(tǒng)是用來升降鏟斗的。升降動力是由2臺快速反應(yīng)、直流可逆轉(zhuǎn)電機(jī)來提供的，該電機(jī)驅(qū)動雙級減速傳動裝置。2臺電機(jī)驅(qū)動提升齒輪箱中的傳動裝置，從而轉(zhuǎn)動滾筒軸。滾筒旋轉(zhuǎn)帶動提升繩進(jìn)出，從而提升或者降下鏟斗。2套提升電機(jī)、一級減速（輸入）軸和中間軸完全同步，提供平穩(wěn)有力的提升運(yùn)動。

提升滾筒裝置由提升滾筒大齒圈、滾筒、滾筒大軸、軸承、端蓋、密封圈等組成。齒輪和提升卷筒采用精制螺栓連接。為了延長使用壽命可以將大齒圈左右對調(diào)后繼續(xù)使用，但要保證齒厚在允許范圍內(nèi)，提升滾筒裝配圖如圖1所示。

圖1 提升滾筒裝配圖

1 滾筒故障描述

PH2800XPB電鏟在平朔安家?guī)X露天煤礦服役已16 a，提升滾筒一直在運(yùn)行，期間進(jìn)行過滾筒的檢修，更換軸承2～3次，但從未進(jìn)行滾筒繩槽的修復(fù)。發(fā)現(xiàn)繩槽磨損深度在10～15 mm，導(dǎo)致提升鋼絲繩更換頻繁，滾筒必須進(jìn)行大修。

2 滾筒大修工藝的制定

為使?jié)L筒大修后可以滿足現(xiàn)場使用需要，同時將各種尺寸恢復(fù)至原始尺寸，特制定下列滾筒大修的工藝：

1）制作工裝。為了對鋼繩卷筒焊接以及旋轉(zhuǎn)的需要制定了工裝以安放提升卷筒。

2）清理。對電鏟提升滾筒進(jìn)行噴砂除銹、去除油污及臟污。

3）檢查。使用著色滲透探傷方法檢查裂紋并將裂紋處用碳弧刨刨開，直至用探傷方法檢測不到裂紋為止。

4）拆除幅板。提升卷筒經(jīng)探傷和用碳弧氣刨解剖后，如果發(fā)現(xiàn)提升卷筒的幅板損壞嚴(yán)重，無法焊接修復(fù)必須更換時，采用氧-乙炔和碳弧氣刨將幅板取掉并將接口處打磨干凈。

5）取樣化驗。由于卷筒使用方法未能提供卷筒及幅板的化學(xué)成分，無法制定焊接工藝，經(jīng)取樣化驗用光譜分析后，確定卷筒和幅板成分。

6）制定焊接工藝。由于卷筒和幅板都是后鋼板，并且化學(xué)成分不同，需要針對不同的焊接部位采取不同的焊接方法，特制定焊接工藝。

7）更新幅板。根據(jù)原幅板成分及厚度確定采用厚度120 mm的Q345B鋼板經(jīng)機(jī)加工打開坡口后精確定位，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接

8）焊接卷筒裂紋。如果卷筒靠近滾筒主體有的裂紋，需要經(jīng)碳弧氣刨解剖，并清理根部，然后采用內(nèi)外坡口進(jìn)行焊接，焊接嚴(yán)格按照焊接工藝執(zhí)行。

9）補(bǔ)焊鋼絲繩槽。對鋼絲繩槽嚴(yán)重磨損的部分進(jìn)行激光熔覆修復(fù)性堆焊。

10）焊后調(diào)質(zhì)處理。激光堆焊后加熱到830℃淬火，在加熱到540℃回火，去除應(yīng)力以保證外部的硬度及芯部的塑性和韌性。

11）對鋼絲繩槽機(jī)加工。調(diào)質(zhì)后采用C61350重型車床對鋼絲繩槽進(jìn)行機(jī)加工，加工達(dá)到原尺寸。

12）二次探傷。采用磁粉及超聲波探傷方式對機(jī)加工后的鋼絲繩卷筒進(jìn)行探傷。

13）表面處理。對機(jī)加工后的卷筒進(jìn)行表面處理，并對繩槽以外的部位噴漆。

14）安裝新軸承及軸承座。采用軸承加熱器將軸承加熱到110℃裝到軸上，并安裝軸承座。

15）安裝大齒圈。24條鉸制孔高強(qiáng)螺栓為M38，標(biāo)準(zhǔn)扭矩為2 940 Nm。

16）防銹處理。在軸承處和大齒圈處涂機(jī)油防銹并整體噴相應(yīng)的防銹漆。

3 滾筒鋼絲繩槽機(jī)加工工藝

根據(jù)原有鋼絲繩槽制作樣板，用尖刀在工件表面試走刀，并確認(rèn)螺距符合需求。為了連續(xù)不間斷地把鋼絲繩槽加工到頭，機(jī)床選用由機(jī)床主絲杠引向的大溜板走刀，產(chǎn)生的螺距誤差??；機(jī)床不選用小刀臺走刀，因其每次加工距離只有500 mm，且接刀時易出現(xiàn)加工波紋；大溜板走刀，加工用挑扣尖刀，然后由硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行粗挑，以此提高加工效率。

粗挑工序中，在工件表面加工出V字型螺旋溝槽，再去除槽內(nèi)大部分余量；為了防止粗挑時脫輪打輪，走刀量及切深不能過大；粗挑時工件轉(zhuǎn)速為6～8 r/min，切深為2～5 mm，在刀具走到頭時必須及時將其退出，防止控刀槽被豁開。半精加工時，選用硬質(zhì)合金材料。

半精加工時，為了提高效率且保證槽型加工的精確度，將深槽分成兩部分進(jìn)行加工；為了減小切削用量提高表面質(zhì)量，可適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速，為后續(xù)精挑過程做基礎(chǔ)準(zhǔn)備。精加工前需要比對樣板檢查槽型及槽距誤差，確保無誤，精挑時用成型刀具由兩端向中間加工，為改善切削條件，降低表面粗糙度，保證表面質(zhì)量，可在光活時向刀具表面澆乳化液。完成繩槽加工后，必須將扣尖倒角；繩槽的起始位置和結(jié)尾處形成的粗糙部分，需要由鉗工手工修磨，以達(dá)到圓潤過渡的標(biāo)準(zhǔn)。

4 電鏟提升滾筒焊接工藝

對提升滾筒修復(fù)使用到焊接處理的有主體、副板、繩槽3個部位，每個不部位由于材質(zhì)的不同需要進(jìn)行不同的焊接工藝。

4.1 主體裂紋焊接

1）利用碳弧氣刨徹底清除裂紋處母材，直至看不到裂紋，利用磁粉和反差增強(qiáng)劑檢測確保裂紋被完全清除，并將要施焊部位打成符合焊接要求的坡口，完后用角磨機(jī)打磨，徹底清除焊接區(qū)域內(nèi)的鐵銹、油污、水漬、毛刺，直到完全露出白色金屬為止。

2）對要施焊部位進(jìn)行預(yù)熱，采用履帶式加熱器延焊口兩側(cè)布置進(jìn)行預(yù)熱，要求預(yù)熱溫度350℃，升溫速度80℃/h，并在整個焊接過程中保持預(yù)熱溫度。

3）焊條采用7015焊條，使用前350～400℃烘干，保溫2 h，隨去隨用使用便攜式焊條保溫桶，保溫桶工作溫度為120℃。

4）用焊條焊時采用直流反接，具體焊接工藝參數(shù)見表1。

5）施焊時，首先用履帶式加熱器預(yù)熱并保溫，預(yù)熱溫度達(dá)到350℃方可開始焊接。由于焊縫較長，故采用對稱施焊，由2名焊工在兩側(cè)對稱施焊，整個過程連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。焊接過程中需嚴(yán)格控制層間溫度，保持在（350±20）℃的范圍內(nèi)。焊接采用多層多道焊，引弧、收弧處要錯開，收弧時填滿弧坑，每層每道焊道焊縫必須避免產(chǎn)生氣孔、裂紋等焊接缺陷。

6）為減小焊接應(yīng)力，每層每道焊縫完成后，可用風(fēng)鏟錘擊焊道表面，來釋放焊接應(yīng)力。

7）焊接完畢，將履帶式加熱器向焊口處移動，加熱升溫至600～650℃，且保溫4 h，然后緩慢冷卻，降溫速度保持在50℃/h，冷卻至150℃后空冷，充分釋放應(yīng)力，去應(yīng)力退火工藝如圖2所示。

圖2 應(yīng)力退火工藝

4.2 端面處幅板焊接工藝

1）坡口及焊接面處理。42CrMo系中碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，強(qiáng)度高，對焊接條件、焊材、焊接人員的要求高，極易產(chǎn)生焊接裂紋，焊接時，焊接面必須用砂輪打磨出原有金屬光澤，不許有鐵銹、油污及氧化皮等雜質(zhì)。清理區(qū)域及兩側(cè)鋼板端面可用PT著色探傷進(jìn)行表面滲透檢測，不允許存在裂縫、夾渣、密集氣孔及夾層等缺陷存在。著色檢查確認(rèn)無任何缺陷后，進(jìn)行焊補(bǔ)。

2）焊材選用。焊接42CrMo和Q345B，焊材為7015焊條；焊接Q345B和Q345B，焊材為7015焊條。

3）焊前預(yù)熱。焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度見表2。預(yù)熱寬度為焊接坡口兩側(cè)各100 mm，預(yù)熱可用氣體氧乙炔加熱或履帶式加熱器。

表2 焊前預(yù)熱溫度

4）裝配要求：① 定位焊前必須采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度同上，定位焊焊道長度至少40 mm，不允許有夾渣、氣孔、焊瘤及裂紋等焊接缺陷存在；②構(gòu)件組對間隙控制為0～3 mm。焊接參數(shù)應(yīng)參照焊接工藝評定進(jìn)行。

5）焊接要點控制：①焊接電流選用180～220 A，焊接電壓選用23～25 V，42CrMo和Q345B，焊接時采用小規(guī)范進(jìn)行焊接,焊接線能量要嚴(yán)格控制；②焊接時應(yīng)控制層間溫度。42CrMo和Q345B焊接時層間溫度大于250℃，Q345B和Q345B層間溫度大于80℃；③焊后應(yīng)及時進(jìn)行焊縫外觀檢查，不允許焊縫缺肉，和出現(xiàn)咬邊、弧坑等現(xiàn)象，焊縫與母材應(yīng)平滑過渡；④焊接采用多層多道焊，每層每道焊接后及時檢查焊縫情況，有缺陷及時清除后，再繼續(xù)焊接。

6）后熱處理。42CrMo和Q345B焊后應(yīng)及時進(jìn)行局部加熱，加熱區(qū)域同預(yù)熱區(qū)域，溫度應(yīng)不小于300℃，預(yù)熱保持1 h，然后用石棉布包裹，緩慢冷卻至室溫。Q345B和Q345B不需要后熱處理。

7）焊后熱處理。焊后應(yīng)對構(gòu)件整體進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度為580±10℃。

8）熱處理后，應(yīng)及時進(jìn)行焊縫外觀檢查，42CrMo和Q345B的焊道應(yīng)進(jìn)行100%著色檢查，Q345B和Q345B的焊道應(yīng)進(jìn)行50%著色檢查。如發(fā)現(xiàn)缺陷，必須用砂輪徹底清除，對于較深的缺陷要修磨出U型坡口，再次著色，進(jìn)行表面滲透檢驗，查驗確認(rèn)無缺陷后，進(jìn)行焊補(bǔ)。

4.3 鋼絲繩溝槽堆焊工藝

采用激光熔覆堆焊方法，編制螺旋線數(shù)控程序逐道逐層完成，熔覆焊層厚度為2 mm，層數(shù)3層，磨損嚴(yán)重處多加1層。全部工作完成后，采用磁粉及超聲波探傷方法進(jìn)行最后總體檢查，以確保焊接完好。

4.4 調(diào)質(zhì)處理

全部焊接工作完成后要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以保證表面的硬度及內(nèi)部的韌性，調(diào)質(zhì)工藝為850℃淬火，后530℃回火，淬火溫度曲線圖如圖3，回火溫度曲線圖如圖4。

5 結(jié)語

焊接修復(fù)后的提升滾筒已正常使用在3001電鏟安裝使用，已經(jīng)安全運(yùn)行4 a，證明所制訂提升滾筒焊接修復(fù)工藝是完全可行的。

圖3 淬火溫度曲線

圖4 回火溫度曲線

提升滾筒修復(fù)為P&H2800XPB電鏟的維修不但節(jié)省了時間，更節(jié)約了維修成本，目前采購提升滾筒總成單件的價格為300萬元，而修復(fù)費用為36萬元。該項滾筒修復(fù)工藝可以在其他電鏟型號上的提升滾筒上推廣使用，比如PH2800XP、WK-35、WK-55、PH4100XPC等型號。

［1］賀棟，張寧．PH2800XPB電鏟起重臂修復(fù)工藝探討［J］．露天采礦技術(shù)，2015（7）：56-58．

［2］王晉生，鄭春剛，陳麗中．起重臂推壓機(jī)構(gòu)焊接修復(fù)工藝研究［J］．大型鑄鍛件，2004（2）：21-23．

［3］周振豐.焊接冶金與金屬焊接性［M］．吉林：機(jī)械工業(yè)出版社，1988．

［4］尹士科.國內(nèi)外焊絲焊劑簡明手冊［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，1992．

［5］陳影．WK-4挖掘機(jī)拉緊軸斷裂分析與修復(fù)工藝［J］．江西煤炭科技，2011（2）：35-36．

［6］何玉生．焊接修復(fù)時如何選擇焊接工藝［J］．焊接，2001（1）：46．

［7］田曙光.395B電鏟大臂腹板更換工藝［J］．現(xiàn)代焊接，2008（11）．

［8］王學(xué)中，王文斌．2800XP電鏟斗桿的焊修實踐［J］．礦業(yè)研究與開發(fā)，2001（6）：28-29.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Discuss on repairing technology of PH2800XPB electric shovel hoisting drum

LIYawu,CHEN Zejian,HE Dong,MENG Ping
(Equipment Maintenance Center,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036006,China)

TD422.2+1

B

1671-9816（2017）10-0056-04

2017-05-16

李亞武（1962—），高級工程師，1982年畢業(yè)于太原工學(xué)院電機(jī)專業(yè)，現(xiàn)任職平朔集團(tuán)機(jī)電首席專家，一直從事露天設(shè)備的維修及管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.017

李亞武，陳澤健，賀棟，等.PH2800XPB電鏟提升滾筒修理工藝探討［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（10）：56-59.