針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，包括：焊前準(zhǔn)備，坡口加工，焊前預(yù)熱，焊接工藝，焊后工序。本發(fā)明修復(fù)所得焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，有足夠的強(qiáng)度和良好沖擊韌性；焊后變形量小，有利于修復(fù)后裝配；修復(fù)后的掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂使用效果良好，且使用壽命較長(zhǎng)。
【專利說明】針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種修復(fù)方法，尤其是一種針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，適用于瑞典Atlas Copco公司生產(chǎn)的Boomer系列臺(tái)車。

【背景技術(shù)】
[0002]據(jù) 申請(qǐng)人:了解,瑞典Atlas Copco公司生產(chǎn)的Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車具有性能優(yōu)良、效率高、能耗低、機(jī)電一體化等特點(diǎn)；尤其是設(shè)備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，體積小、精度高、工作可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，并因此獲得很多礦業(yè)企業(yè)的青睞。
[0003]寶鋼集團(tuán)上海梅山礦業(yè)有限公司共有10臺(tái)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車，在礦山開采過程中，掘進(jìn)臺(tái)車主要是通過COP 1238ME鑿巖機(jī)的沖擊旋轉(zhuǎn)來破碎巖石實(shí)現(xiàn)鉆孔。當(dāng)鑿巖機(jī)的沖擊活塞以一定動(dòng)量(mv)沖擊釬尾時(shí)，沖擊力以應(yīng)力波的形式通過釬尾、釬桿，使釬頭作用在孔底巖石上，鉆頭的柱齒破碎巖石，在形成第二個(gè)沖擊之前，鉆頭將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，將那些破碎的巖石剪碎成礦粉，再用風(fēng)和水進(jìn)行沖渣，如此反復(fù)地運(yùn)轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)孔洞的鉆進(jìn)。
[0004]掘進(jìn)臺(tái)車的推進(jìn)補(bǔ)償拐臂結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包括固連的第一拐臂I和第二拐臂2，兩者分別具有相互連通的空心通孔。
[0005]掘進(jìn)臺(tái)車在鑿巖時(shí)，其拐臂承受高強(qiáng)度滿負(fù)荷的沖擊振動(dòng)，在長(zhǎng)期使用后，第一、第二拐臂固連的根部易發(fā)生斷裂(斷裂裂紋3如圖3所示)，但是，進(jìn)口類設(shè)備的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)件采購(gòu)周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴，維修成本太高。亟需研發(fā)出可靠性高、修復(fù)后機(jī)械可順利運(yùn)行的修復(fù)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，不僅能將推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂處修復(fù)，還能確保修復(fù)處的力學(xué)性能與推進(jìn)補(bǔ)償拐臂相匹配，確保修復(fù)后使用效果和使用壽命。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0008]一種針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，涉及的斷裂拐臂具有對(duì)合的兩斷裂端，且兩斷裂端均具有空心通孔，修復(fù)方法包括以下步驟:
[0009]第一步、焊前準(zhǔn)備:加工一空心套管，空心套管與拐臂兩斷裂端的空心通孔內(nèi)徑分別過渡配合；
[0010]由于拐臂完全斷裂，在焊接過程中很難保證兩斷裂端的垂直度和同心度，采用空心套管可確保兩斷裂端空間定位準(zhǔn)確無誤；
[0011]第二步、坡口加工:以機(jī)械加工方式，在拐臂的兩斷裂端分別打磨出V形坡口作為施焊區(qū)域，并使施焊區(qū)域硬度值達(dá)到HB185 - HB321 ;之后，以空心套管將拐臂的兩斷裂端連接起來；
[0012]采用該坡口加工工序可避免氣割坡口產(chǎn)生的裂紋；
[0013]第三步、焊前預(yù)熱:在空心套管與拐臂的兩斷裂端連接處分別進(jìn)行點(diǎn)焊定位，然后將空心套管與拐臂整體進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度> 2500C ；
[0014]采用該焊前預(yù)熱工序可防止產(chǎn)生焊接冷裂紋；
[0015]第四步、焊接工藝:采用多層多道焊，以HOSGrMoA焊絲進(jìn)行氬弧焊；層間溫度為2000C- 2500C (合適的層間溫度是防止焊接冷裂紋及獲得優(yōu)良焊接接頭的必要條件之一)；焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為250 - 310A，焊接電壓為25 — 30V，氣流流量為15 —20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 一 18mm ;將焊接后工件進(jìn)行回火處理，回火溫度為470°C —500°C，保溫時(shí)間為2.5 — 3.0h，然后在空氣中自然冷卻到室溫；
[0016]第五步、焊后工序:對(duì)焊接部位進(jìn)行機(jī)械加工、打磨后，經(jīng)探傷檢查確認(rèn)焊縫無質(zhì)量缺陷；焊接質(zhì)量達(dá)到JB4730 - 94標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的要求；焊接部位表面平均硬度值達(dá)到至少HB449 ;修復(fù)結(jié)束。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案如下:
[0018]優(yōu)選地，第四步中，采用三層以上多道焊，其中，打底層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為250 - 280A，焊接電壓為25 — 28V，氣流流量為15 — 20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 一18mm ;其余層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為290 — 310A，焊接電壓為28 — 30V，氣流流量為15 — 20L/min,焊絲干伸長(zhǎng)度為14 — 18mm。
[0019]優(yōu)選地，第一步中，空心套管由30GrMnSiA合金鋼材料制成。
[0020]優(yōu)選地，第二步中，V形坡口的角度為60度，且鈍邊2mm ;機(jī)械加工方式為采用手提砂輪機(jī)進(jìn)行打磨，打磨深度大于0.4mm。
[0021]更優(yōu)選地，第二步中，打磨時(shí)，徹底清理、去除焊接部位30mm范圍內(nèi)的水銹、氧化皮、滲氮層。
[0022]優(yōu)選地，第三步中，點(diǎn)焊定位時(shí)采用3.2mmE5015焊條，焊條在使用前經(jīng)300°C烘干處理2h ;預(yù)熱溫度采用測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量。
[0023]優(yōu)選地，第四步中，焊接時(shí)采用80% Ar+20% CO2混合氣體保護(hù)焊，且熔敷金屬含有以下重量百分比的化學(xué)成分:C 0.07%, Si 0.45%, Mn 1.24%, Mo 0.42%;焊機(jī)采用意大利MIGMATIC 263及氬弧焊接配套工具；溫度監(jiān)控采用美國(guó)MX2紅外線測(cè)溫儀。
[0024]優(yōu)選地，第五步中，采用滲透探傷、超聲波探傷進(jìn)行探傷檢查；質(zhì)量缺陷包括裂紋、夾洛、氣孔。
[0025]本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思如下:
[0026]為確保實(shí)現(xiàn)有效焊接修復(fù)，首先需要獲知拐臂的選材，但是由于進(jìn)口設(shè)備的具體選材資料被供應(yīng)商所封鎖，發(fā)明人只能想辦法獲知拐臂的可能選材。發(fā)明人根據(jù)自身專業(yè)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)有資料，經(jīng)深入地實(shí)踐研究后發(fā)現(xiàn)，拐臂選材可能為30CrMnsiA合金鋼材料。(該材料是典型的Gr — Mn — Si系，屈服強(qiáng)度達(dá)880 — 1176Mpa以上，屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼，含碳量較高為0.25 — 0.5%,并加入了合金元素如Mn.S1.Gr等以保證鋼的淬透性，已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造業(yè)，多用來制造飛機(jī)鍛件和焊接件，如起落架，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等等。)
[0027]在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)明人經(jīng)進(jìn)一步地深入實(shí)踐研究，掌握了 30CrMnsiA合金鋼材料的焊接性能:根據(jù)碳當(dāng)量公式計(jì)算，30CrMnsiA合金鋼材料的主要特點(diǎn)是含碳及合金元素較多，鋼的淬硬傾向大，Ms點(diǎn)又低，因而在淬火區(qū)會(huì)產(chǎn)生大量淬硬的馬氏體，粗大的馬氏體導(dǎo)致焊縫嚴(yán)重脆化。鑒于30CrMnsiA合金鋼材料的近縫區(qū)容易出現(xiàn)硬脆的馬氏體組織，增大焊接接頭的冷裂紋傾向，為提高抗裂性應(yīng)盡量降低焊接接頭的含氫量。
[0028]如果拐臂采用調(diào)質(zhì)狀態(tài)的30CrMnsiA合金鋼材料，其熱影響區(qū)被加熱到超過調(diào)質(zhì)處理的回火溫度區(qū)域時(shí)，將出現(xiàn)強(qiáng)度、硬度低于母材的軟化區(qū)，若焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，該軟化區(qū)可能成為降低焊縫強(qiáng)度的薄弱區(qū)。
[0029]此外，30GrMnSiA合金鋼材料具有回火脆性，在300°C — 450°C內(nèi)出現(xiàn)第一類回火脆性，回火時(shí)必須避開該溫度區(qū)間，同時(shí)高溫回火必須快冷以避開第二類回火脆性。為消除回火脆性，發(fā)明人設(shè)計(jì)了在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接的工藝。
[0030]但是，拐臂在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，會(huì)造成焊接接頭綜合力學(xué)性能降低。
[0031]發(fā)明人經(jīng)更進(jìn)一步地深入實(shí)踐研究，終于得出了既能克服30CrMnsiA合金鋼材料焊接弱點(diǎn)，防止焊接冷裂紋產(chǎn)生，又能使焊接接頭綜合力學(xué)性能滿足拐臂焊接技術(shù)要求的焊接材料及焊接工藝，以及與之相匹配的其余修復(fù)工序。
[0032]本發(fā)明的有益效果如下:⑴焊接過程飛濺小，煙塵少，焊接成型美觀；⑵焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。有足夠的強(qiáng)度及良好沖擊韌性；(3)焊后變形量小，有易于修復(fù)后裝配；(4)修復(fù)后，使用效果良好，使用壽命較長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為【背景技術(shù)】提及推進(jìn)補(bǔ)償拐臂的主視圖。
[0034]圖2為【背景技術(shù)】提及推進(jìn)補(bǔ)償拐臂的俯視圖。
[0035]圖3為圖2的A區(qū)域放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本實(shí)施例針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，涉及的斷裂拐臂具有對(duì)合的兩斷裂端，且兩斷裂端均具有空心通孔，修復(fù)方法包括:
[0039]第一步、焊前準(zhǔn)備:加工一空心套管，空心套管與拐臂兩斷裂端的空心通孔內(nèi)徑分別過渡配合；空心套管由30GrMnSiA合金鋼材料制成。由于拐臂完全斷裂，在焊接過程中很難保證兩斷裂端的垂直度和同心度，采用空心套管可確保兩斷裂端空間定位準(zhǔn)確無誤。
[0040]第二步、坡口加工:以機(jī)械加工方式，在拐臂的兩斷裂端分別打磨出V形坡口作為施焊區(qū)域，并使施焊區(qū)域硬度值達(dá)到HB185 - HB321 ;之后，以空心套管將拐臂的兩斷裂端連接起來。采用該坡口加工工序可避免氣割坡口產(chǎn)生的裂紋。
[0041]其中，V形坡口的角度為60度，且鈍邊2mm ;機(jī)械加工方式為采用手提砂輪機(jī)進(jìn)行打磨，打磨深度大于0.4mm。打磨時(shí),徹底清理、去除焊接部位30mm范圍內(nèi)的水銹、氧化皮、
滲氮層等。
[0042]第三步、焊前預(yù)熱:在空心套管與拐臂的兩斷裂端連接處分別進(jìn)行點(diǎn)焊定位，然后將空心套管與拐臂整體進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度> 2500C ;采用該焊前預(yù)熱工序可防止產(chǎn)生焊接冷裂紋。
[0043]其中，點(diǎn)焊定位時(shí)采用3.2mmE5015焊條，焊條在使用前經(jīng)300°C烘干處理a ;預(yù)熱溫度采用測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量。
[0044]第四步、焊接工藝:采用三層多道焊，以HOSGrMoA焊絲進(jìn)行氬弧焊；層間溫度為2000C- 2500C (合適的層間溫度是防止焊接冷裂紋及獲得優(yōu)良焊接接頭的必要條件之一 )O
[0045]打底層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為250 - 280A，焊接電壓為25 — 28V，氣流流量為15 - 20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 一 18mm ;第二層和第三層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為290 - 310A，焊接電壓為28 — 30V，氣流流量為15 — 20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 — 18mm η
[0046]其中，焊接時(shí)采用80% Ar+20% CO2混合氣體保護(hù)焊，且熔敷金屬含有以下重量百分比的化學(xué)成分:C 0.07%, Si 0.45%，Mn 1.24%, Mo 0.42焊機(jī)采用意大利MIGMATIC 263及氬弧焊接配套工具；溫度監(jiān)控采用美國(guó)MX2紅外線測(cè)溫儀。
[0047]將焊接后工件進(jìn)行回火處理，回火溫度為470°C — 500°C，保溫時(shí)間為2.5 一 3.0h,然后在空氣中自然冷卻到室溫。
[0048]第五步、焊后工序:對(duì)焊接部位進(jìn)行機(jī)械加工、打磨后，經(jīng)探傷檢查確認(rèn)焊縫無質(zhì)量缺陷；焊接質(zhì)量達(dá)到JB4730 - 94標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的要求；焊接部位表面平均硬度值達(dá)到至少HB449。
[0049]其中，采用滲透探傷、超聲波探傷進(jìn)行探傷檢查；質(zhì)量缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔。
[0050]修復(fù)結(jié)束。
[0051]采用上述本實(shí)施例方法修復(fù)Boomer 281掘進(jìn)臺(tái)車，修復(fù)后焊接接頭處的力學(xué)性能如下表所示:
[0052]
項(xiàng)目搬釀/Mpa 斷難置力?_UKV(1CTC)/S___焊縫熔合區(qū) —
H08GrMoA749—I146(20Γ)
熔敷金屬_______叭 )
焊接接頭 809 1、Δ 764 (775) 焊縫 120，108，123 (117) 110，98，114 (107)
[0053]由此可知，焊接接頭綜合力學(xué)性能可滿足拐臂焊接技術(shù)要求。
[0054]Boomer 281臺(tái)車的推進(jìn)補(bǔ)償拐臂修復(fù)并運(yùn)行近I年，使用過程中，考慮到安全問題，定期拆卸采用煤油、石灰檢測(cè)裂紋對(duì)焊接處進(jìn)行檢測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。
[0055]由此可帶來的經(jīng)濟(jì)效益如下:
[0056]直接效益=項(xiàng)目實(shí)施引起的消耗下降X消耗物價(jià)格+增加的產(chǎn)量X產(chǎn)品毛利X本工序貢獻(xiàn)系數(shù)+引起其他工序成本的變化一各項(xiàng)投入=15000X5 一 500X5 = 7.25 (萬元)
[0057]間接效益:提高檢修效率，將拐臂斷裂在I天內(nèi)及時(shí)修復(fù)，避免等待更換備件導(dǎo)致生產(chǎn)延誤。
[0058]本實(shí)施例方法具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0059](I)焊接過程飛濺小，煙塵少，焊接成型美觀；
[0060](2)焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，有足夠的強(qiáng)度及良好沖擊韌性；
[0061](3)焊后變形量小，有易于修復(fù)后裝配。
[0062](4)修復(fù)后，使用效果良好。
[0063]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，涉及的斷裂拐臂具有對(duì)合的兩斷裂端，且兩斷裂端均具有空心通孔，其特征是，所述修復(fù)方法包括以下步驟: 第一步、焊前準(zhǔn)備:加工一空心套管，所述空心套管與拐臂兩斷裂端的空心通孔內(nèi)徑分別過渡配合； 第二步、坡口加工:以機(jī)械加工方式，在拐臂的兩斷裂端分別打磨出V形坡口作為施焊區(qū)域，并使施焊區(qū)域硬度值達(dá)到HB185 - HB321 ;之后，以空心套管將拐臂的兩斷裂端連接起來； 第三步、焊前預(yù)熱:在空心套管與拐臂的兩斷裂端連接處分別進(jìn)行點(diǎn)焊定位，然后將空心套管與拐臂整體進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度> 2500C ； 第四步、焊接工藝:采用多層多道焊，以HOSGrMoA焊絲進(jìn)行氬弧焊；層間溫度為200°C- 250°C ;焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為250 — 310A，焊接電壓為25 — 30V，氣流流量為15 - 20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 一 18mm ;將焊接后工件進(jìn)行回火處理，回火溫度為4700C- 500°C，保溫時(shí)間為2.5 — 3.0h，然后在空氣中自然冷卻到室溫； 第五步、焊后工序:對(duì)焊接部位進(jìn)行機(jī)械加工、打磨后，經(jīng)探傷檢查確認(rèn)焊縫無質(zhì)量缺陷；焊接質(zhì)量達(dá)到JB4730 - 94標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的要求；焊接部位表面平均硬度值達(dá)到至少HB449 ;修復(fù)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第四步中，采用三層以上多道焊，其中，打底層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為250 - 280A，焊接電壓為25 — 28V，氣流流量為15 — 20L/min，焊絲干伸長(zhǎng)度為14 — 18mm ；其余層的焊接工藝參數(shù)為:焊接電流為290 - 310A,焊接電壓為28 — 30V,氣流流量為15 —20L/min,焊絲干伸長(zhǎng)度為14 — 18mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第一步中，所述空心套管由30GrMnSiA合金鋼材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第二步中，所述V形坡口的角度為60度，且鈍邊2mm ;所述機(jī)械加工方式為采用手提砂輪機(jī)進(jìn)行打磨，打磨深度大于0.4mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第二步中，打磨時(shí)，徹底清理、去除焊接部位30mm范圍內(nèi)的水銹、氧化皮、滲氮層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第三步中，點(diǎn)焊定位時(shí)采用3.2mmE5015焊條，所述焊條在使用前經(jīng)300°C烘干處理2h ;預(yù)熱溫度采用測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第四步中，焊接時(shí)采用80%Ar+20%C02-合氣體保護(hù)焊，且熔敷金屬含有以下重量百分比的化學(xué)成分:C 0.07%, Si 0.45%, Mn 1.24%, Mo 0.42%;焊機(jī)采用意大利MIGMATIC 263及氬弧焊接配套工具；溫度監(jiān)控采用美國(guó)MX2紅外線測(cè)溫儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述針對(duì)Boomer系列掘進(jìn)臺(tái)車推進(jìn)補(bǔ)償拐臂斷裂的修復(fù)方法，其特征是，第五步中，采用滲透探傷、超聲波探傷進(jìn)行探傷檢查；所述質(zhì)量缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔。
【文檔編號(hào)】B23K9/235GK104191154SQ201410359870
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】王東, 潘茂軍, 胡志華 申請(qǐng)人:南京梅山冶金發(fā)展有限公司, 上海梅山鋼鐵股份有限公司