大型礦用自卸卡車主梁焊接修復工藝

宋春東，徐麗麗

（1.神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026000；2.錫林郭勒職業(yè)學院，內蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

大型礦用自卸卡車（圖1）在運行中會因為荷載壓力的影響而導致結構構件出現(xiàn)不同程度的開裂，如不能及時對其加以處理，將會破壞卡車運轉安全，引發(fā)安全事故?；诖?，應根據(jù)卡車實際情況，制定科學有效的修復方案，選擇合理的修復技術，維護大型自卸卡車的安全運行，提高開采作業(yè)質量。

大型礦用自卸卡車又稱為礦山自卸車，屬于非公路自卸車的一種，多被應用在露天開采運輸作業(yè)中。礦山自卸車在實際使用過程中，會因載重的增加或路況等不良因素的影響，處于長時間疲勞作業(yè)狀態(tài)，進而使卡車結構及構件出現(xiàn)不規(guī)則開裂，不利于卡車正常使用。為此，本文根據(jù)部分卡車支架處大梁存在的裂縫問題，結合以往經(jīng)驗及資料，分析開裂產生原因，制定科學合理的解決措施，確保礦山自卸車安全運轉。

圖1 大型礦用自卸卡車

1 礦山自卸車主梁開裂問題

首先，礦山自卸車在裝卸及運輸途中，會受到材料重力作用的影響對卡車結構件帶來一定沖擊力。在沖擊力作用下，卡車主梁及焊縫位置會出現(xiàn)不同程度的開裂，威脅構件使用安全。

其次，礦山自卸車在材料運輸過程中，會因路況不同，導致卡車結構各部位承載的荷載發(fā)生變化，在排出前后懸掛的緩釋力后，剩余荷載會對卡車結構及構件帶來損傷，增加切應力系數(shù)值，進而出現(xiàn)問題。

最后，除上述兩種應力荷載的影響外，還存在其他荷載的應用。例如，在礦山自卸車加速或轉彎過程中，主梁荷載會發(fā)生不同程度的變化。再加上離心力荷載的作用，卡車結構及其構建承受的壓力會出現(xiàn)一定波動，進而使卡車主梁梁體腹板或翼板邊緣位置因過度疲勞而出現(xiàn)斷裂問題。隨著載荷應力不斷周期性的重復作用于主梁，長此以往，裂紋會進一步擴大，影響主梁使用。

2 主梁在疲勞應力影響下產生裂縫的修復工藝

2.1 前期準備

需嚴格檢查修復中使用的材料，盡可能選擇直徑較小的材料實施焊接處理；對焊接完成后存在的應力問題，制定科學的處理方案，降低應力影響；修復作業(yè)前采用密度能量較大的焊接方式開展焊接作業(yè)；結合實際情況選擇焊接方式，按照規(guī)定流程逐層開展焊接工作，降低橫向擺動帶來的不良影響；焊接作業(yè)開展前做好前期預熱作業(yè)，對溫度變化系數(shù)、熱輸入系數(shù)予以科學管控，增強參數(shù)值的準確性。

2.2 焊接工藝技術及要求

（1）焊接前預熱處理。預熱溫度要控制在100～150 ℃，預熱范圍要確保不小于焊縫兩側板厚度的3 倍，約在100 mm 以上；開展焊接現(xiàn)場風速的科學管控，將風速控制在6 m/s 左右，如果超過這一要求，要做好相應的防風處理；在焊接作業(yè)開展前，應及時清除焊接位置兩側20～30 mm 內存在的污染物，例如，鐵銹、水分、油污等。如果在清理過程中發(fā)現(xiàn)存在氧化物，則可利用機械打磨、鋼絲刷等加以剔除。

（2）第一層焊接作業(yè)。選用的焊條直徑要控制在Φ3.2 mm左右。以多層多道焊的方式為主，焊接時電流的選擇需結合焊接形式加以確定。在平焊過程中，電流控制在110～120 A；在向上立焊時，電流控制在100～110 A 左右。

（3）填充層焊接。填充層焊接也可采用多層多道焊接方式。在電流控制上，要較第一層焊接作業(yè)的電流強一些，及時處理第一層焊接中存在的問題，降低夾渣、氣孔等問題對焊接作業(yè)的影響。

（4）蓋面層焊接。焊接中應對焊條角度及兩側停留時間進行嚴格把控，保證坡口棱邊的融化效果，做好焊縫位置的圓滑過渡，避免產生咬邊問題。

針對焊接完成的每道焊縫，都需要對其實施科學處理，降低熔渣影響。焊接中，焊條的起弧收尾與接頭位置嚴禁設置在焊道的拐角位置上，保證每層焊道接頭位置間錯開50～100 mm。

焊接中的除渣作業(yè)，除打底焊和蓋面焊以外，其余地方均需采用錘擊振動的方式處理。焊接完成后，利用角向磨光機對焊道表面實施打磨處理，做好母材圓滑過渡及防腐處理作業(yè)。每層焊層的溫度控制應在100～200 ℃，不得低于預熱溫度。當環(huán)境溫度在0 ℃及以下時，焊接時需要做好保溫作業(yè)，確保焊接質量。

2.3 焊接方法、材料及工藝參數(shù)

（1）焊接方法。通常情況下，礦山自卸車主梁結構采用2種焊接方法：一是能量密度大的熔化極氣體保護焊，二是手動電弧焊。

（2）焊接材料。焊條一般選用E7018-1、E8018-C1、E8018-C3 等3 種，且在焊接作業(yè)開始前，要對焊條材料予以烘焙，烘焙溫度控制在350～400 ℃，烘焙時間控制在1～2 h，保溫1 h。

（3）焊接設備。以DC-600 型焊機為主。

（4）焊接參數(shù)。焊接極性以直流反接為主；焊條直徑控制在Φ3.2 mm 左右，焊弧電壓以短弧焊接為主，以確保焊縫外形尺寸與規(guī)定要求相符，確保焊件焊透。在采用多層多道焊接方式時，側板內部層數(shù)控制在2～4 層，外部2 層；仰板內部4～5 層，外部3 層。每層厚度控制在4～5 mm。應在保證焊縫尺寸及質量的前提下靈活掌握焊接速度。

2.4 操作流程

先將車體主梁開裂位置的內外側予以明確標記，將需要焊接部位的油管、線束及相關關聯(lián)部件進行拆除；對車體主梁開裂側的發(fā)動機副梁部位做好支撐處理，降低發(fā)動機支架的壓力承載，提高副梁質量；在發(fā)動機支架部位予以準確標記。之后利用碳弧氣沿著原本焊接部位，仔細將發(fā)動機支架實行切割刨開，在切割過程中確保支架與車體母體的質量，防止出現(xiàn)破損問題，增大支架循環(huán)利用率。

在大量開裂部位對面位置上開設窗口，并將拆卸下來的鋼板予以科學保存，便于在裂縫焊接完成且關閉窗口后，鋼板重復使用。窗口的大小一般設置成254 mm 左右的正方形，且對四角做好圓滑處理，避免四角應力不集中引發(fā)各類問題。在窗口開設中，一般要以錯開裂紋的方式為主，避免窗口與裂紋的吻合性，錯開尺寸需控制在100～200 mm，以免應力集中、擴大開裂問題。

另外，在窗口內部需沿著裂紋位置設置V 形坡口，坡口平焊部位的深度控制在約3/4 板厚，立焊部位的深度控制在1/2板厚。氣刨完成后，利用角磨機對其實施打磨處理，以加強窗口的光滑性。在裂縫處理完成且質量檢查合格后，實施預熱焊接處理。焊接過程中要對焊接起始動作實行管控，禁止在拐角位置焊接，焊接完成后做好圓滑過渡，并注意把控層間溫度。

立面裂紋的焊接應先以窗口外側為主，沿著外側開裂為主實施刨開作業(yè)，清除干凈產生的殘渣。裂縫修復完成后，打磨并噴涂色探傷劑，檢測裂紋修復效果。確定合格后，展開預熱處理。焊接時設置焊接仰板。

焊接完成后，利用磨光機對所有焊接部位的表面位置實施打磨處理，打磨過后焊縫需保持與母材相平，且在打磨完成后利用著色探傷劑對焊縫位置進行檢查，保證處理效果。

窗口關閉，先將開窗過程中取下的鋼板打磨成45°坡口，清除干凈焊接部位的油漆，開始焊接作業(yè)。焊接過程中，先對板材予以固定，從固定點另一端開始起焊，焊接完成后開展保溫處理，注重焊接質量。需要注意的是，焊接起始動作及更換焊條時，嚴禁在焊縫拐角處作業(yè)。工作人員需開展主發(fā)動機支架的焊接修復且做好打磨工作，確保重裝作業(yè)質量。

再者，開展主發(fā)動機支架的重新安裝作業(yè)，嚴格按照相關要求實行組裝，確保組裝完成后，標記位置的吻合性，避免再次出現(xiàn)開裂問題。安裝完成后利用焊接工藝焊接發(fā)動機支架，且在焊接過程中對焊接接頭位置予以控制，避免出現(xiàn)咬邊、氣孔及夾渣等問題。另外，做好防腐處理，優(yōu)化卡車構件的連接性能，強化卡車運行效果。

3 結語

介紹大型礦用自卸卡車主梁焊接修復工藝，希望對從業(yè)人員有所幫助，有效提升大型礦用自卸卡車開裂問題的處理效果，改進礦山開采作業(yè)質量。