395BI型电铲铲斗斗前臂的更换工艺

李贺 张永强

摘要：文中简要分析了395BI型电铲铲斗底板断裂、磨损的原因，着重讲述铲斗的组装及焊修工艺，概括说明修复后的395BI型电铲铲斗投入露天煤矿生产之后保持完好的近况，为此，395BI型电铲铲斗的成功修复，为以后此类大型焊接结构件的焊接维修提供可借鉴经验。

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.

关键词：斗前臂;半自动火焰切割机;二氧化碳气体保护焊;热处理

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

中图分类号：TD422.2+1                                文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）07-0125-02

1  立体背景

395BI型电铲是我公司的主要剥离设备之一，随着近年来公司产煤量的提升以及设备老化，电铲各部件出现了各种各样的问题，其中包括铲斗裂纹问题，如果问题不及时解决会很大程度影响公司的剥离产量。根据铲斗的损坏情况，以往的方法是焊修开裂处、局部挖补修理，这样的维修质量不高且费用较大，造成了生产成本的浪费。经过测量研究，确定了该损坏铲斗上半部分及附件是可以再用，无需购买新配件更换，进而实现了检修“低成本”。

2  分析铲斗底板断裂、磨漏的原因

①由于395BI型电铲投入使用时间较长，铲斗钢材已经进入疲劳期，加之司机的误操作，很容易使铲斗出现裂纹。

②设备点检过程中点检人员未及时发现细小裂纹，使小裂纹逐渐变成大裂纹，最终影响设备运转。

③大部分维修都是在剥离工作现场进行，焊接工艺的条件无法保证，焊接质量较低。

④铲斗开裂的部分是斗底与方销插孔座连接的焊缝，由于斗底和方销插孔座的材料有一定的差异而且受力较大，焊缝的焊接应力较大，焊后热处理不充分，应力没有充分释放，导致焊缝的裂纹倾向会大大增加。

根据上面的原因以及铲斗的损坏情况，将铲斗拉到维厂房进行焊修，整体更换斗前臂。保证焊接工艺的条件，并对铲斗结构进行一定的改造，提高维修质量和使用寿命。

3  创新范畴

首次工艺改进，确定了该铲斗损坏情况，上半部分是可以再用，无需更换。实现了只更换下半部分即斗前臂，重新铺设耐磨板，更换后的铲斗相当于新的铲斗。节约大量检修成本，达到最佳检修效果，延长使用寿命，并对完成后的铲斗进行检查，使得铲斗和斗门在装机使用时顺利完成，确保检修质量。

4  工艺技术难点

①铲斗旧前臂的切割，一定要量好尺寸，做好记录。底部到顶部的尺寸2570mm、斗齿内侧跨度为4395mm、斗门插孔一侧跨度为4350mm。拉好筋板，防止切割后二次变形，保证与新件的组对质量。

②组对新斗前臂，一要保证尺寸，确保斗门能顺利安装。

5  详细方案论述

①旧铲斗上半部分用工字钢拉紧，防止在切割过程中发生变形。（图1）

②根据原斗前臂的焊缝进行划线，将内侧耐磨板用气刨清理掉，准备切割。

③利用半自动切割小车进行切割，切割时保证上部分尺寸，为以后的组对留下余量。先水平切割，再切割V型坡口，外大里小。最后用角磨机将破口打磨光亮，准备组对。（图2）

④新斗前臂的打磨，将焊接部分打磨露出金属光泽，等待组对。

⑤组对斗前臂，先在新斗前臂两侧和后端焊上限位板，利用龙门吊进行组对，放到新斗前臂上，根据原来记录的尺寸进行测量，误差控制在0-5mm，局部地方可能更大。特别要注意斗门插口的的位置，保证尺寸的准确性。待测量的尺寸合适后，进行定位。

⑥组对完毕后进行主要焊缝焊接。

⑦焊后热处理并检测焊缝焊接质量。

⑧耐磨板铺设并焊接，焊接完后出厂。

6  焊接方法及焊丝选择

①焊接方法：半自动CO2气体保护焊焊接，横焊缝，采用多层多道堆焊。

②焊丝：HOBARTTM-771 Φ1.6药芯焊丝。焊接设备及焊接参数：使用米勒（miller dimension812）焊機及配套移动送丝机，纯度99.5% CO2气体保护，相关焊接参数见表1。

③焊接方法为CO2气体保护焊。优点是：1）生产效率高节省电能。2）CO2气体具有较强的冷却作用，因此焊缝变形量较小。3）CO2气体和焊丝价格低廉，焊接成本较低。4）焊接过程中含氢量较少，提高了抗裂纹能力。缺点是：1）与手工弧焊相比较，CO2气体保护焊机设备复杂，易出现故障，要求具有较高的维护设备的技术能力。2）弧光较强，必须注意劳动保护。3）抗风能力差，给室外焊接作业带来一定困难。4）焊缝成形不够美观，焊接飞溅较大。

使用焊接设备为Miller Dimension.TM.812 CO2 焊丝型号为美国赫伯特TM—771该焊丝为药芯焊丝，用于碳钢半自动焊，立仰焊性好，深坡口内脱渣好，用于船舶修造及钢结构焊接。

7  焊前预热以及焊后热处理工艺

大型结构件的焊前预热和焊后热处理是必不可少的步骤。具体的加热方法是根据结构件的材质、形状以及厚度来选择的。此次我们选择软式电阻陶瓷板预热，加热范围是两侧100～150mm。焊前预热的目的是降低焊缝的淬硬倾向和裂纹倾向，提高焊缝的起始温度，但预热温度不宜过高，一般不超过230℃以防止高温时冷却速度過快而产生脆性组织。这次预热温度设计为150℃左右。焊后应及时进行热处理，对焊缝两侧150mm范围进行局部加热至230℃并保持两个小时，加热完毕用石棉布覆盖焊缝，使其自然缓慢冷却。焊后热处理的目的是尽量减小结构件的焊接内应力，细化焊缝晶粒，改善焊缝组织，以得到我们所需材料的力学性能，防止发生焊接冷裂纹。

8  焊接过程中的注意事项

①多层多道焊在焊接过程中能更好的减小焊接应力，获得良好的焊缝质量，多层多道焊接时焊枪不许摆动。由于工件厚度加大，先焊接两个外侧3-4层，再进行清根内侧，四台焊机两里两外两人同时焊接。形成焊道后用风动扁铲或渣锤锤击焊缝，一方面是能使焊缝焊接应力得到良好的释放。

②选用合理的焊接规范，严格控制层间温度，焊缝层间最大温度为200℃。

③采用合理的焊接顺序，以改善焊缝的应力状态。

④焊接完每一道焊缝都必须将焊接药皮敲击掉，这样可以更好地观察焊缝是否有夹渣、气孔等缺陷，如有缺陷及时处理。

⑤在焊接过程中，焊接人员不得在木材和焊缝上进行引弧，应该在焊缝两侧加装引弧板，防止引弧时产生气孔等缺陷。

⑥热处理完毕，应该将焊缝进行打磨抛光处理，清除余高，使焊接应力得到均匀分布。

9  焊缝检测

冷却到室温后，对焊缝进行检查，首先清理焊缝及两侧的焊渣及飞溅物。外观检查主要是利用肉眼、低倍放大镜以及焊口检测尺对焊缝的外部，对焊缝与母材的连接处，以及焊缝形状和尺寸进行查验。若外观没有缺陷就要对焊缝内部进行检查。而内部是选用超声波探伤仪，检测是否有无缺陷，确保焊缝质量。经检查后，对不合格部分进行修磨或补焊。（图3）

10  结论

维修后的铲斗已经投入使用将近一年，使用状态良好，达到了维修前预想的使用效果，同时为露天采掘设备铲斗类改造积累了宝贵的经验，同时也给我们维修人员的技能提升有很大的帮助。

参考文献：

[1]李继三主编.电焊工[M].北京：中国劳动出版社，1996.

[2]陈祝年.焊接工程师手册[M].机械工业出版社，2002.

[3]刘云龙主编.焊工：（初级）[M].北京：机械工业出版社，2005.