維修案例
解讀WK-10B挖掘機(jī)維修回轉(zhuǎn)齒圈焊接修復(fù)工藝，一臺(tái)WK-10B型挖掘機(jī)修理出現(xiàn)回轉(zhuǎn)齒圈斷裂和斷齒現(xiàn)象。該齒圈位于底架梁和中盤(pán)之間，屬于非易損件，其損壞后可進(jìn)行焊接修復(fù)。霍林河地區(qū)的冬季氣溫低，多數(shù)都在－40～－32℃之間，作業(yè)環(huán)境比較惡劣，若在露天坑下焊接易出現(xiàn)裂紋。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們采用加熱保溫直流電弧焊，對(duì)其進(jìn)行焊接修復(fù)。焊前準(zhǔn)備（1）回輪齒圈材質(zhì)經(jīng)金屬材料實(shí)驗(yàn)室取樣化驗(yàn)，斷裂齒圈材質(zhì)為ZG42CrMo。此材質(zhì)碳含量高，合金元素含量多，焊接性差，淬硬傾向大，屬于較難焊接材料。焊接時(shí)如果冷卻速度過(guò)快，焊縫和焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，形成冷裂紋。選擇焊接方法和焊接材料根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊接條件。
采用直流反接電弧焊。在焊接焊材選用上，根據(jù)ZG42CrMo材料的機(jī)械性能，借鑒以前焊接其他挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的經(jīng)驗(yàn)，選取A507奧氏體不銹鋼焊條。但在實(shí)際焊接時(shí)出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致焊接失敗。經(jīng)分析認(rèn)為，產(chǎn)生裂紋是因?yàn)槔鋮s速度過(guò)快和焊后熱處理時(shí)間短，使得脆硬組織產(chǎn)生冷裂紋。A507焊條價(jià)格較高，用于較大焊接量的成本也較高。基于上述原因，決定更換焊條。經(jīng)過(guò)查找資料和咨詢(xún)廠(chǎng)家，使用J707焊條，焊條規(guī)格選用φ3.2mm和φ4.0mm，其參數(shù)如附表所示。J707焊條參數(shù)焊條直徑mm焊接電流A電弧電壓V焊接速度mm/min改善焊接環(huán)境為了降低風(fēng)速，提高焊接環(huán)境溫度，采取用苫布將挖掘機(jī)圍起。焊接環(huán)境溫度要求在16℃以上。
達(dá)不到要求可用大功率加熱器進(jìn)行加熱。烘焙焊條焊條在使用前，必須參照焊條制造廠(chǎng)推薦參數(shù)（烘焙溫度和烘干時(shí)間）進(jìn)行烘焙，J707焊條烘焙溫度為350～400℃。將焊條烘焙1h，烘焙好的焊條放到保溫箱內(nèi)保溫。保溫溫度控制在100～150℃范圍內(nèi)，隨用隨取。制作樣板為齒圈樣板的節(jié)圓半徑和齒形角與大齒圈的一致，以及被鑲焊的齒塊定位，要求齒圈樣板包含5個(gè)齒牙以上。齒圈樣板可根據(jù)挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的鍍鋅板或鋼板。樣板制成后，其與挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒面定位間隙應(yīng)在1mm以?xún)?nèi)。切割齒塊選擇齒形比較好的報(bào)廢回轉(zhuǎn)大齒圈，清洗去除其表面油污；根據(jù)挖掘機(jī)斷裂齒圈修復(fù)齒數(shù)需要，對(duì)回轉(zhuǎn)大齒圈進(jìn)行整體切割。
要求其厚度與齒根寬皆留5mm余量，鑲?cè)臊X牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齒圈將需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈斷裂處及附近齒牙的油污、鐵屑等雜物清理干凈，經(jīng)檢查應(yīng)無(wú)其他裂紋；將齒圈斷口附近100mm范圍預(yù)熱至150℃后，再刨削損壞的齒牙，斷口及齒牙背側(cè)的2道筋板也要刨削平整，斷口兩端應(yīng)刨出30°角左右坡口；根據(jù)齒圈刨削的形狀和尺寸，對(duì)需要鑲?cè)氲凝X塊進(jìn)行修形；用角磨機(jī)將所刨削齒圈上的坡口及齒牙背側(cè)的2道筋板打磨平整至有金屬光澤，需要鑲?cè)氲凝X塊按同樣要求處理。焊接過(guò)程（1）齒塊點(diǎn)焊定位將修整完畢的齒塊放入需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈的新開(kāi)缺口內(nèi)，先調(diào)整上下間距，使齒塊上下端面與大齒圈端面平齊；然后根據(jù)齒圈樣板，調(diào)整好齒塊齒面弧度和兩端的齒間距。
確認(rèn)齒間距均勻無(wú)誤后，對(duì)齒塊進(jìn)行對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊定位。鑲補(bǔ)筋板齒塊點(diǎn)焊定位后，測(cè)量其背側(cè)的2道筋板尺寸和形狀；將厚度30mm的16Mn鋼板按測(cè)量出筋板的尺寸和形狀，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；將齒塊取下，將底部筋板鑲?cè)朐畎逑鄳?yīng)位置，點(diǎn)焊固定；檢測(cè)無(wú)誤并進(jìn)行預(yù)熱后，即可焊接筋板與齒圈間的焊縫。完成焊接筋板鑲補(bǔ)完畢后，按照上述方法將齒塊重新組對(duì)、點(diǎn)焊固定、預(yù)熱，待預(yù)熱溫度達(dá)到要求后再焊接一遍底部筋板與齒塊之間的焊縫；焊完后組對(duì)上部筋板至相應(yīng)位置，再進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到溫度后焊接2道連接焊縫；檢測(cè)溫度，如果溫度在要求范圍內(nèi)，可按要求焊接2道對(duì)接的焊縫至飽滿(mǎn)，達(dá)不到要求則需重新加熱后再進(jìn)行焊接。焊接控制要點(diǎn)焊前預(yù)熱方式采用紅外線(xiàn)加熱器進(jìn)行加熱。
溫度控制在200～250℃之間，預(yù)熱范圍距坡口邊緣100mm左右。加熱溫度可在焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)使用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀進(jìn)行檢測(cè)。由于加熱器沒(méi)有溫度控制裝置，所以加熱時(shí)間應(yīng)控制在12～15h之間。焊接時(shí)應(yīng)采用多層多道焊接，焊接電流不超過(guò)規(guī)定的上限。焊道擺動(dòng)范圍應(yīng)控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接時(shí)，不宜擺動(dòng)焊條。焊層厚度應(yīng)控制在2.5～4mm。應(yīng)先焊接左側(cè)焊口，后焊接右側(cè)焊口。焊接過(guò)程中，要及時(shí)清理熔渣和焊道內(nèi)附著的煙塵，避免焊縫殘留夾渣和氣孔，同時(shí)力求做到焊縫層間溫度在200℃左右，以防溫差過(guò)大產(chǎn)生裂紋。焊接過(guò)程中停止或休息時(shí)需要繼續(xù)加熱，以層間溫度不低于200℃。除定位焊、打底焊（前3層）和焊縫蓋面不得錘擊消應(yīng)力外。
采用直流反接電弧焊。在焊接焊材選用上，根據(jù)ZG42CrMo材料的機(jī)械性能，借鑒以前焊接其他挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)齒圈的經(jīng)驗(yàn)，選取A507奧氏體不銹鋼焊條。但在實(shí)際焊接時(shí)出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致焊接失敗。經(jīng)分析認(rèn)為，產(chǎn)生裂紋是因?yàn)槔鋮s速度過(guò)快和焊后熱處理時(shí)間短，使得脆硬組織產(chǎn)生冷裂紋。A507焊條價(jià)格較高，用于較大焊接量的成本也較高。基于上述原因，決定更換焊條。經(jīng)過(guò)查找資料和咨詢(xún)廠(chǎng)家，使用J707焊條，焊條規(guī)格選用φ3.2mm和φ4.0mm，其參數(shù)如附表所示。J707焊條參數(shù)焊條直徑mm焊接電流A電弧電壓V焊接速度mm/min改善焊接環(huán)境為了降低風(fēng)速，提高焊接環(huán)境溫度，采取用苫布將挖掘機(jī)圍起。焊接環(huán)境溫度要求在16℃以上。
達(dá)不到要求可用大功率加熱器進(jìn)行加熱。烘焙焊條焊條在使用前，必須參照焊條制造廠(chǎng)推薦參數(shù)（烘焙溫度和烘干時(shí)間）進(jìn)行烘焙，J707焊條烘焙溫度為350～400℃。將焊條烘焙1h，烘焙好的焊條放到保溫箱內(nèi)保溫。保溫溫度控制在100～150℃范圍內(nèi)，隨用隨取。制作樣板為齒圈樣板的節(jié)圓半徑和齒形角與大齒圈的一致，以及被鑲焊的齒塊定位，要求齒圈樣板包含5個(gè)齒牙以上。齒圈樣板可根據(jù)挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的鍍鋅板或鋼板。樣板制成后，其與挖掘機(jī)上回轉(zhuǎn)齒圈齒面定位間隙應(yīng)在1mm以?xún)?nèi)。切割齒塊選擇齒形比較好的報(bào)廢回轉(zhuǎn)大齒圈，清洗去除其表面油污；根據(jù)挖掘機(jī)斷裂齒圈修復(fù)齒數(shù)需要，對(duì)回轉(zhuǎn)大齒圈進(jìn)行整體切割。
要求其厚度與齒根寬皆留5mm余量，鑲?cè)臊X牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齒圈將需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈斷裂處及附近齒牙的油污、鐵屑等雜物清理干凈，經(jīng)檢查應(yīng)無(wú)其他裂紋；將齒圈斷口附近100mm范圍預(yù)熱至150℃后，再刨削損壞的齒牙，斷口及齒牙背側(cè)的2道筋板也要刨削平整，斷口兩端應(yīng)刨出30°角左右坡口；根據(jù)齒圈刨削的形狀和尺寸，對(duì)需要鑲?cè)氲凝X塊進(jìn)行修形；用角磨機(jī)將所刨削齒圈上的坡口及齒牙背側(cè)的2道筋板打磨平整至有金屬光澤，需要鑲?cè)氲凝X塊按同樣要求處理。焊接過(guò)程（1）齒塊點(diǎn)焊定位將修整完畢的齒塊放入需修復(fù)回轉(zhuǎn)齒圈的新開(kāi)缺口內(nèi)，先調(diào)整上下間距，使齒塊上下端面與大齒圈端面平齊；然后根據(jù)齒圈樣板，調(diào)整好齒塊齒面弧度和兩端的齒間距。
確認(rèn)齒間距均勻無(wú)誤后，對(duì)齒塊進(jìn)行對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊定位。鑲補(bǔ)筋板齒塊點(diǎn)焊定位后，測(cè)量其背側(cè)的2道筋板尺寸和形狀；將厚度30mm的16Mn鋼板按測(cè)量出筋板的尺寸和形狀，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；將齒塊取下，將底部筋板鑲?cè)朐畎逑鄳?yīng)位置，點(diǎn)焊固定；檢測(cè)無(wú)誤并進(jìn)行預(yù)熱后，即可焊接筋板與齒圈間的焊縫。完成焊接筋板鑲補(bǔ)完畢后，按照上述方法將齒塊重新組對(duì)、點(diǎn)焊固定、預(yù)熱，待預(yù)熱溫度達(dá)到要求后再焊接一遍底部筋板與齒塊之間的焊縫；焊完后組對(duì)上部筋板至相應(yīng)位置，再進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到溫度后焊接2道連接焊縫；檢測(cè)溫度，如果溫度在要求范圍內(nèi)，可按要求焊接2道對(duì)接的焊縫至飽滿(mǎn)，達(dá)不到要求則需重新加熱后再進(jìn)行焊接。焊接控制要點(diǎn)焊前預(yù)熱方式采用紅外線(xiàn)加熱器進(jìn)行加熱。
溫度控制在200～250℃之間，預(yù)熱范圍距坡口邊緣100mm左右。加熱溫度可在焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)使用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀進(jìn)行檢測(cè)。由于加熱器沒(méi)有溫度控制裝置，所以加熱時(shí)間應(yīng)控制在12～15h之間。焊接時(shí)應(yīng)采用多層多道焊接，焊接電流不超過(guò)規(guī)定的上限。焊道擺動(dòng)范圍應(yīng)控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接時(shí)，不宜擺動(dòng)焊條。焊層厚度應(yīng)控制在2.5～4mm。應(yīng)先焊接左側(cè)焊口，后焊接右側(cè)焊口。焊接過(guò)程中，要及時(shí)清理熔渣和焊道內(nèi)附著的煙塵，避免焊縫殘留夾渣和氣孔，同時(shí)力求做到焊縫層間溫度在200℃左右，以防溫差過(guò)大產(chǎn)生裂紋。焊接過(guò)程中停止或休息時(shí)需要繼續(xù)加熱，以層間溫度不低于200℃。除定位焊、打底焊（前3層）和焊縫蓋面不得錘擊消應(yīng)力外。
