大型矿用自卸卡车主梁焊接修复工艺

宋春东，徐丽丽

（1.神华北电胜利能源有限公司，内蒙古锡林浩特 026000；2.锡林郭勒职业学院，内蒙古锡林浩特 026000）

0 引言

大型矿用自卸卡车（图1）在运行中会因为荷载压力的影响而导致结构构件出现不同程度的开裂，如不能及时对其加以处理，将会破坏卡车运转安全，引发安全事故。基于此，应根据卡车实际情况，制定科学有效的修复方案，选择合理的修复技术，维护大型自卸卡车的安全运行，提高开采作业质量。

大型矿用自卸卡车又称为矿山自卸车，属于非公路自卸车的一种，多被应用在露天开采运输作业中。矿山自卸车在实际使用过程中，会因载重的增加或路况等不良因素的影响，处于长时间疲劳作业状态，进而使卡车结构及构件出现不规则开裂，不利于卡车正常使用。为此，本文根据部分卡车支架处大梁存在的裂缝问题，结合以往经验及资料，分析开裂产生原因，制定科学合理的解决措施，确保矿山自卸车安全运转。

图1 大型矿用自卸卡车

1 矿山自卸车主梁开裂问题

首先，矿山自卸车在装卸及运输途中，会受到材料重力作用的影响对卡车结构件带来一定冲击力。在冲击力作用下，卡车主梁及焊缝位置会出现不同程度的开裂，威胁构件使用安全。

其次，矿山自卸车在材料运输过程中，会因路况不同，导致卡车结构各部位承载的荷载发生变化，在排出前后悬挂的缓释力后，剩余荷载会对卡车结构及构件带来损伤，增加切应力系数值，进而出现问题。

最后，除上述两种应力荷载的影响外，还存在其他荷载的应用。例如，在矿山自卸车加速或转弯过程中，主梁荷载会发生不同程度的变化。再加上离心力荷载的作用，卡车结构及其构建承受的压力会出现一定波动，进而使卡车主梁梁体腹板或翼板边缘位置因过度疲劳而出现断裂问题。随着载荷应力不断周期性的重复作用于主梁，长此以往，裂纹会进一步扩大，影响主梁使用。

2 主梁在疲劳应力影响下产生裂缝的修复工艺

2.1 前期准备

需严格检查修复中使用的材料，尽可能选择直径较小的材料实施焊接处理；对焊接完成后存在的应力问题，制定科学的处理方案，降低应力影响；修复作业前采用密度能量较大的焊接方式开展焊接作业；结合实际情况选择焊接方式，按照规定流程逐层开展焊接工作，降低横向摆动带来的不良影响；焊接作业开展前做好前期预热作业，对温度变化系数、热输入系数予以科学管控，增强参数值的准确性。

2.2 焊接工艺技术及要求

（1）焊接前预热处理。预热温度要控制在100～150 ℃，预热范围要确保不小于焊缝两侧板厚度的3 倍，约在100 mm 以上；开展焊接现场风速的科学管控，将风速控制在6 m/s 左右，如果超过这一要求，要做好相应的防风处理；在焊接作业开展前，应及时清除焊接位置两侧20～30 mm 内存在的污染物，例如，铁锈、水分、油污等。如果在清理过程中发现存在氧化物，则可利用机械打磨、钢丝刷等加以剔除。

（2）第一层焊接作业。选用的焊条直径要控制在Φ3.2 mm左右。以多层多道焊的方式为主，焊接时电流的选择需结合焊接形式加以确定。在平焊过程中，电流控制在110～120 A；在向上立焊时，电流控制在100～110 A 左右。

（3）填充层焊接。填充层焊接也可采用多层多道焊接方式。在电流控制上，要较第一层焊接作业的电流强一些，及时处理第一层焊接中存在的问题，降低夹渣、气孔等问题对焊接作业的影响。

（4）盖面层焊接。焊接中应对焊条角度及两侧停留时间进行严格把控，保证坡口棱边的融化效果，做好焊缝位置的圆滑过渡，避免产生咬边问题。

针对焊接完成的每道焊缝，都需要对其实施科学处理，降低熔渣影响。焊接中，焊条的起弧收尾与接头位置严禁设置在焊道的拐角位置上，保证每层焊道接头位置间错开50～100 mm。

焊接中的除渣作业，除打底焊和盖面焊以外，其余地方均需采用锤击振动的方式处理。焊接完成后，利用角向磨光机对焊道表面实施打磨处理，做好母材圆滑过渡及防腐处理作业。每层焊层的温度控制应在100～200 ℃，不得低于预热温度。当环境温度在0 ℃及以下时，焊接时需要做好保温作业，确保焊接质量。

2.3 焊接方法、材料及工艺参数

（1）焊接方法。通常情况下，矿山自卸车主梁结构采用2种焊接方法：一是能量密度大的熔化极气体保护焊，二是手动电弧焊。

（2）焊接材料。焊条一般选用E7018-1、E8018-C1、E8018-C3 等3 种，且在焊接作业开始前，要对焊条材料予以烘焙，烘焙温度控制在350～400 ℃，烘焙时间控制在1～2 h，保温1 h。

（3）焊接设备。以DC-600 型焊机为主。

（4）焊接参数。焊接极性以直流反接为主；焊条直径控制在Φ3.2 mm 左右，焊弧电压以短弧焊接为主，以确保焊缝外形尺寸与规定要求相符，确保焊件焊透。在采用多层多道焊接方式时，侧板内部层数控制在2～4 层，外部2 层；仰板内部4～5 层，外部3 层。每层厚度控制在4～5 mm。应在保证焊缝尺寸及质量的前提下灵活掌握焊接速度。

2.4 操作流程

先将车体主梁开裂位置的内外侧予以明确标记，将需要焊接部位的油管、线束及相关关联部件进行拆除；对车体主梁开裂侧的发动机副梁部位做好支撑处理，降低发动机支架的压力承载，提高副梁质量；在发动机支架部位予以准确标记。之后利用碳弧气沿着原本焊接部位，仔细将发动机支架实行切割刨开，在切割过程中确保支架与车体母体的质量，防止出现破损问题，增大支架循环利用率。

在大量开裂部位对面位置上开设窗口，并将拆卸下来的钢板予以科学保存，便于在裂缝焊接完成且关闭窗口后，钢板重复使用。窗口的大小一般设置成254 mm 左右的正方形，且对四角做好圆滑处理，避免四角应力不集中引发各类问题。在窗口开设中，一般要以错开裂纹的方式为主，避免窗口与裂纹的吻合性，错开尺寸需控制在100～200 mm，以免应力集中、扩大开裂问题。

另外，在窗口内部需沿着裂纹位置设置V 形坡口，坡口平焊部位的深度控制在约3/4 板厚，立焊部位的深度控制在1/2板厚。气刨完成后，利用角磨机对其实施打磨处理，以加强窗口的光滑性。在裂缝处理完成且质量检查合格后，实施预热焊接处理。焊接过程中要对焊接起始动作实行管控，禁止在拐角位置焊接，焊接完成后做好圆滑过渡，并注意把控层间温度。

立面裂纹的焊接应先以窗口外侧为主，沿着外侧开裂为主实施刨开作业，清除干净产生的残渣。裂缝修复完成后，打磨并喷涂色探伤剂，检测裂纹修复效果。确定合格后，展开预热处理。焊接时设置焊接仰板。

焊接完成后，利用磨光机对所有焊接部位的表面位置实施打磨处理，打磨过后焊缝需保持与母材相平，且在打磨完成后利用着色探伤剂对焊缝位置进行检查，保证处理效果。

窗口关闭，先将开窗过程中取下的钢板打磨成45°坡口，清除干净焊接部位的油漆，开始焊接作业。焊接过程中，先对板材予以固定，从固定点另一端开始起焊，焊接完成后开展保温处理，注重焊接质量。需要注意的是，焊接起始动作及更换焊条时，严禁在焊缝拐角处作业。工作人员需开展主发动机支架的焊接修复且做好打磨工作，确保重装作业质量。

再者，开展主发动机支架的重新安装作业，严格按照相关要求实行组装，确保组装完成后，标记位置的吻合性，避免再次出现开裂问题。安装完成后利用焊接工艺焊接发动机支架，且在焊接过程中对焊接接头位置予以控制，避免出现咬边、气孔及夹渣等问题。另外，做好防腐处理，优化卡车构件的连接性能，强化卡车运行效果。

3 结语

介绍大型矿用自卸卡车主梁焊接修复工艺，希望对从业人员有所帮助，有效提升大型矿用自卸卡车开裂问题的处理效果，改进矿山开采作业质量。