395BI型電鏟鏟斗斗前臂的更換工藝

李賀 張永強

摘要：文中簡要分析了395BI型電鏟鏟斗底板斷裂、磨損的原因，著重講述鏟斗的組裝及焊修工藝，概括說明修復后的395BI型電鏟鏟斗投入露天煤礦生產(chǎn)之后保持完好的近況，為此，395BI型電鏟鏟斗的成功修復，為以后此類大型焊接結(jié)構(gòu)件的焊接維修提供可借鑒經(jīng)驗。

Abstract： This paper briefly analyzed the 395 bi type excavator bucket bottom fracture， wear， focus on the bucket assembly and welding process， outline the repaired 395 bi type excavator bucket in the recent the intact after open-pit coal mine production and to this end， the success of the 395 bi type excavator bucket repair， for such a large welding structure of welding repair provides referential experience.

關鍵詞：斗前臂;半自動火焰切割機;二氧化碳氣體保護焊;熱處理

Key words： bucket forearm;semi-automatic flame cutting machine;carbon dioxide gas shielded welding;heat treatment

中圖分類號：TD422.2+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0125-02

1 ?立體背景

395BI型電鏟是我公司的主要剝離設備之一，隨著近年來公司產(chǎn)煤量的提升以及設備老化，電鏟各部件出現(xiàn)了各種各樣的問題，其中包括鏟斗裂紋問題，如果問題不及時解決會很大程度影響公司的剝離產(chǎn)量。根據(jù)鏟斗的損壞情況，以往的方法是焊修開裂處、局部挖補修理，這樣的維修質(zhì)量不高且費用較大，造成了生產(chǎn)成本的浪費。經(jīng)過測量研究，確定了該損壞鏟斗上半部分及附件是可以再用，無需購買新配件更換，進而實現(xiàn)了檢修“低成本”。

2 ?分析鏟斗底板斷裂、磨漏的原因

①由于395BI型電鏟投入使用時間較長，鏟斗鋼材已經(jīng)進入疲勞期，加之司機的誤操作，很容易使鏟斗出現(xiàn)裂紋。

②設備點檢過程中點檢人員未及時發(fā)現(xiàn)細小裂紋，使小裂紋逐漸變成大裂紋，最終影響設備運轉(zhuǎn)。

③大部分維修都是在剝離工作現(xiàn)場進行，焊接工藝的條件無法保證，焊接質(zhì)量較低。

④鏟斗開裂的部分是斗底與方銷插孔座連接的焊縫，由于斗底和方銷插孔座的材料有一定的差異而且受力較大，焊縫的焊接應力較大，焊后熱處理不充分，應力沒有充分釋放，導致焊縫的裂紋傾向會大大增加。

根據(jù)上面的原因以及鏟斗的損壞情況，將鏟斗拉到維廠房進行焊修，整體更換斗前臂。保證焊接工藝的條件，并對鏟斗結(jié)構(gòu)進行一定的改造，提高維修質(zhì)量和使用壽命。

3 ?創(chuàng)新范疇

首次工藝改進，確定了該鏟斗損壞情況，上半部分是可以再用，無需更換。實現(xiàn)了只更換下半部分即斗前臂，重新鋪設耐磨板，更換后的鏟斗相當于新的鏟斗。節(jié)約大量檢修成本，達到最佳檢修效果，延長使用壽命，并對完成后的鏟斗進行檢查，使得鏟斗和斗門在裝機使用時順利完成，確保檢修質(zhì)量。

4 ?工藝技術難點

①鏟斗舊前臂的切割，一定要量好尺寸，做好記錄。底部到頂部的尺寸2570mm、斗齒內(nèi)側(cè)跨度為4395mm、斗門插孔一側(cè)跨度為4350mm。拉好筋板，防止切割后二次變形，保證與新件的組對質(zhì)量。

②組對新斗前臂，一要保證尺寸，確保斗門能順利安裝。

5 ?詳細方案論述

①舊鏟斗上半部分用工字鋼拉緊，防止在切割過程中發(fā)生變形。（圖1）

②根據(jù)原斗前臂的焊縫進行劃線，將內(nèi)側(cè)耐磨板用氣刨清理掉，準備切割。

③利用半自動切割小車進行切割，切割時保證上部分尺寸，為以后的組對留下余量。先水平切割，再切割V型坡口，外大里小。最后用角磨機將破口打磨光亮，準備組對。（圖2）

④新斗前臂的打磨，將焊接部分打磨露出金屬光澤，等待組對。

⑤組對斗前臂，先在新斗前臂兩側(cè)和后端焊上限位板，利用龍門吊進行組對，放到新斗前臂上，根據(jù)原來記錄的尺寸進行測量，誤差控制在0-5mm，局部地方可能更大。特別要注意斗門插口的的位置，保證尺寸的準確性。待測量的尺寸合適后，進行定位。

⑥組對完畢后進行主要焊縫焊接。

⑦焊后熱處理并檢測焊縫焊接質(zhì)量。

⑧耐磨板鋪設并焊接，焊接完后出廠。

6 ?焊接方法及焊絲選擇

①焊接方法：半自動CO2氣體保護焊焊接，橫焊縫，采用多層多道堆焊。

②焊絲：HOBARTTM-771 Φ1.6藥芯焊絲。焊接設備及焊接參數(shù)：使用米勒（miller dimension812）焊機及配套移動送絲機，純度99.5% CO2氣體保護，相關焊接參數(shù)見表1。

③焊接方法為CO2氣體保護焊。優(yōu)點是：1）生產(chǎn)效率高節(jié)省電能。2）CO2氣體具有較強的冷卻作用，因此焊縫變形量較小。3）CO2氣體和焊絲價格低廉，焊接成本較低。4）焊接過程中含氫量較少，提高了抗裂紋能力。缺點是：1）與手工弧焊相比較，CO2氣體保護焊機設備復雜，易出現(xiàn)故障，要求具有較高的維護設備的技術能力。2）弧光較強，必須注意勞動保護。3）抗風能力差，給室外焊接作業(yè)帶來一定困難。4）焊縫成形不夠美觀，焊接飛濺較大。

使用焊接設備為Miller Dimension.TM.812 CO2 焊絲型號為美國赫伯特TM—771該焊絲為藥芯焊絲，用于碳鋼半自動焊，立仰焊性好，深坡口內(nèi)脫渣好，用于船舶修造及鋼結(jié)構(gòu)焊接。

7 ?焊前預熱以及焊后熱處理工藝

大型結(jié)構(gòu)件的焊前預熱和焊后熱處理是必不可少的步驟。具體的加熱方法是根據(jù)結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)、形狀以及厚度來選擇的。此次我們選擇軟式電阻陶瓷板預熱，加熱范圍是兩側(cè)100～150mm。焊前預熱的目的是降低焊縫的淬硬傾向和裂紋傾向，提高焊縫的起始溫度，但預熱溫度不宜過高，一般不超過230℃以防止高溫時冷卻速度過快而產(chǎn)生脆性組織。這次預熱溫度設計為150℃左右。焊后應及時進行熱處理，對焊縫兩側(cè)150mm范圍進行局部加熱至230℃并保持兩個小時，加熱完畢用石棉布覆蓋焊縫，使其自然緩慢冷卻。焊后熱處理的目的是盡量減小結(jié)構(gòu)件的焊接內(nèi)應力，細化焊縫晶粒，改善焊縫組織，以得到我們所需材料的力學性能，防止發(fā)生焊接冷裂紋。

8 ?焊接過程中的注意事項

①多層多道焊在焊接過程中能更好的減小焊接應力，獲得良好的焊縫質(zhì)量，多層多道焊接時焊槍不許擺動。由于工件厚度加大，先焊接兩個外側(cè)3-4層，再進行清根內(nèi)側(cè)，四臺焊機兩里兩外兩人同時焊接。形成焊道后用風動扁鏟或渣錘錘擊焊縫，一方面是能使焊縫焊接應力得到良好的釋放。

②選用合理的焊接規(guī)范，嚴格控制層間溫度，焊縫層間最大溫度為200℃。

③采用合理的焊接順序，以改善焊縫的應力狀態(tài)。

④焊接完每一道焊縫都必須將焊接藥皮敲擊掉，這樣可以更好地觀察焊縫是否有夾渣、氣孔等缺陷，如有缺陷及時處理。

⑤在焊接過程中，焊接人員不得在木材和焊縫上進行引弧，應該在焊縫兩側(cè)加裝引弧板，防止引弧時產(chǎn)生氣孔等缺陷。

⑥熱處理完畢，應該將焊縫進行打磨拋光處理，清除余高，使焊接應力得到均勻分布。

9 ?焊縫檢測

冷卻到室溫后，對焊縫進行檢查，首先清理焊縫及兩側(cè)的焊渣及飛濺物。外觀檢查主要是利用肉眼、低倍放大鏡以及焊口檢測尺對焊縫的外部，對焊縫與母材的連接處，以及焊縫形狀和尺寸進行查驗。若外觀沒有缺陷就要對焊縫內(nèi)部進行檢查。而內(nèi)部是選用超聲波探傷儀，檢測是否有無缺陷，確保焊縫質(zhì)量。經(jīng)檢查后，對不合格部分進行修磨或補焊。（圖3）

10 ?結(jié)論

維修后的鏟斗已經(jīng)投入使用將近一年，使用狀態(tài)良好，達到了維修前預想的使用效果，同時為露天采掘設備鏟斗類改造積累了寶貴的經(jīng)驗，同時也給我們維修人員的技能提升有很大的幫助。

參考文獻：

[1]李繼三主編.電焊工[M].北京：中國勞動出版社，1996.

[2]陳祝年.焊接工程師手冊[M].機械工業(yè)出版社，2002.

[3]劉云龍主編.焊工：（初級）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.