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解读WK-10B挖掘机维修回转齿圈焊接修复工艺
2018/4/19
解读WK-10B挖掘机维修回转齿圈焊接修复工艺，一台WK-10B型挖掘机修理出现回转齿圈断裂和断齿现象。该齿圈位于底架梁和中盘之间，属于非易损件，其损坏后可进行焊接修复。霍林河地区的冬季气温低，多数都在－40～－32℃之间，作业环境比较恶劣，若在露天坑下焊接易出现裂纹。根据经验，我们采用加热保温直流电弧焊，对其进行焊接修复。焊前准备（1）回轮齿圈材质经金属材料实验室取样化验，断裂齿圈材质为ZG42CrMo。此材质碳含量高，合金元素含量多，焊接性差，淬硬倾向大，属于较难焊接材料。焊接时如果冷却速度过快，焊缝和焊接热影响区极易产生硬脆的马氏体组织，形成冷裂纹。选择焊接方法和焊接材料根据现场焊接条件。
采用直流反接电弧焊。在焊接焊材选用上，根据ZG42CrMo材料的机械性能，借鉴以前焊接其他挖掘机回转齿圈的经验，选取A507奥氏体不锈钢焊条。但在实际焊接时出现了裂纹，导致焊接失败。经分析认为，产生裂纹是因为冷却速度过快和焊后热处理时间短，使得脆硬组织产生冷裂纹。A507焊条价格较高，用于较大焊接量的成本也较高。基于上述原因，决定更换焊条。经过查找资料和咨询厂家，使用J707焊条，焊条规格选用φ3.2mm和φ4.0mm，其参数如附表所示。J707焊条参数焊条直径mm焊接电流A电弧电压V焊接速度mm/min改善焊接环境为了降低风速，提高焊接环境温度，采取用苫布将挖掘机围起。焊接环境温度要求在16℃以上。
达不到要求可用大功率加热器进行加热。烘焙焊条焊条在使用前，必须参照焊条制造厂推荐参数（烘焙温度和烘干时间）进行烘焙，J707焊条烘焙温度为350～400℃。将焊条烘焙1h，烘焙好的焊条放到保温箱内保温。保温温度控制在100～150℃范围内，随用随取。制作样板为齿圈样板的节圆半径和齿形角与大齿圈的一致，以及被镶焊的齿块定位，要求齿圈样板包含5个齿牙以上。齿圈样板可根据挖掘机上回转齿圈齿形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的镀锌板或钢板。样板制成后，其与挖掘机上回转齿圈齿面定位间隙应在1mm以内。切割齿块选择齿形比较好的报废回转大齿圈，清洗去除其表面油污；根据挖掘机断裂齿圈修复齿数需要，对回转大齿圈进行整体切割。
要求其厚度与齿根宽皆留5mm余量，镶入齿牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齿圈将需修复回转齿圈断裂处及附近齿牙的油污、铁屑等杂物清理干净，经检查应无其他裂纹；将齿圈断口附近100mm范围预热至150℃后，再刨削损坏的齿牙，断口及齿牙背侧的2道筋板也要刨削平整，断口两端应刨出30°角左右坡口；根据齿圈刨削的形状和尺寸，对需要镶入的齿块进行修形；用角磨机将所刨削齿圈上的坡口及齿牙背侧的2道筋板打磨平整至有金属光泽，需要镶入的齿块按同样要求处理。焊接过程（1）齿块点焊定位将修整完毕的齿块放入需修复回转齿圈的新开缺口内，先调整上下间距，使齿块上下端面与大齿圈端面平齐；然后根据齿圈样板，调整好齿块齿面弧度和两端的齿间距。
确认齿间距均匀无误后，对齿块进行对称点焊定位。镶补筋板齿块点焊定位后，测量其背侧的2道筋板尺寸和形状；将厚度30mm的16Mn钢板按测量出筋板的尺寸和形状，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；将齿块取下，将底部筋板镶入原筋板相应位置，点焊固定；检测无误并进行预热后，即可焊接筋板与齿圈间的焊缝。完成焊接筋板镶补完毕后，按照上述方法将齿块重新组对、点焊固定、预热，待预热温度达到要求后再焊接一遍底部筋板与齿块之间的焊缝；焊完后组对上部筋板至相应位置，再进行预热，达到温度后焊接2道连接焊缝；检测温度，如果温度在要求范围内，可按要求焊接2道对接的焊缝至饱满，达不到要求则需重新加热后再进行焊接。焊接控制要点焊前预热方式采用红外线加热器进行加热。
温度控制在200～250℃之间，预热范围距坡口边缘100mm左右。加热温度可在焊缝两侧50mm范围内使用红外线测温仪进行检测。由于加热器没有温度控制装置，所以加热时间应控制在12～15h之间。焊接时应采用多层多道焊接，焊接电流不超过规定的上限。焊道摆动范围应控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接时，不宜摆动焊条。焊层厚度应控制在2.5～4mm。应先焊接左侧焊口，后焊接右侧焊口。焊接过程中，要及时清理熔渣和焊道内附着的烟尘，避免焊缝残留夹渣和气孔，同时力求做到焊缝层间温度在200℃左右，以防温差过大产生裂纹。焊接过程中停止或休息时需要继续加热，以层间温度不低于200℃。除定位焊、打底焊（前3层）和焊缝盖面不得锤击消应力外。
采用直流反接电弧焊。在焊接焊材选用上，根据ZG42CrMo材料的机械性能，借鉴以前焊接其他挖掘机回转齿圈的经验，选取A507奥氏体不锈钢焊条。但在实际焊接时出现了裂纹，导致焊接失败。经分析认为，产生裂纹是因为冷却速度过快和焊后热处理时间短，使得脆硬组织产生冷裂纹。A507焊条价格较高，用于较大焊接量的成本也较高。基于上述原因，决定更换焊条。经过查找资料和咨询厂家，使用J707焊条，焊条规格选用φ3.2mm和φ4.0mm，其参数如附表所示。J707焊条参数焊条直径mm焊接电流A电弧电压V焊接速度mm/min改善焊接环境为了降低风速，提高焊接环境温度，采取用苫布将挖掘机围起。焊接环境温度要求在16℃以上。
达不到要求可用大功率加热器进行加热。烘焙焊条焊条在使用前，必须参照焊条制造厂推荐参数（烘焙温度和烘干时间）进行烘焙，J707焊条烘焙温度为350～400℃。将焊条烘焙1h，烘焙好的焊条放到保温箱内保温。保温温度控制在100～150℃范围内，随用随取。制作样板为齿圈样板的节圆半径和齿形角与大齿圈的一致，以及被镶焊的齿块定位，要求齿圈样板包含5个齿牙以上。齿圈样板可根据挖掘机上回转齿圈齿形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的镀锌板或钢板。样板制成后，其与挖掘机上回转齿圈齿面定位间隙应在1mm以内。切割齿块选择齿形比较好的报废回转大齿圈，清洗去除其表面油污；根据挖掘机断裂齿圈修复齿数需要，对回转大齿圈进行整体切割。
要求其厚度与齿根宽皆留5mm余量，镶入齿牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齿圈将需修复回转齿圈断裂处及附近齿牙的油污、铁屑等杂物清理干净，经检查应无其他裂纹；将齿圈断口附近100mm范围预热至150℃后，再刨削损坏的齿牙，断口及齿牙背侧的2道筋板也要刨削平整，断口两端应刨出30°角左右坡口；根据齿圈刨削的形状和尺寸，对需要镶入的齿块进行修形；用角磨机将所刨削齿圈上的坡口及齿牙背侧的2道筋板打磨平整至有金属光泽，需要镶入的齿块按同样要求处理。焊接过程（1）齿块点焊定位将修整完毕的齿块放入需修复回转齿圈的新开缺口内，先调整上下间距，使齿块上下端面与大齿圈端面平齐；然后根据齿圈样板，调整好齿块齿面弧度和两端的齿间距。
确认齿间距均匀无误后，对齿块进行对称点焊定位。镶补筋板齿块点焊定位后，测量其背侧的2道筋板尺寸和形状；将厚度30mm的16Mn钢板按测量出筋板的尺寸和形状，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；将齿块取下，将底部筋板镶入原筋板相应位置，点焊固定；检测无误并进行预热后，即可焊接筋板与齿圈间的焊缝。完成焊接筋板镶补完毕后，按照上述方法将齿块重新组对、点焊固定、预热，待预热温度达到要求后再焊接一遍底部筋板与齿块之间的焊缝；焊完后组对上部筋板至相应位置，再进行预热，达到温度后焊接2道连接焊缝；检测温度，如果温度在要求范围内，可按要求焊接2道对接的焊缝至饱满，达不到要求则需重新加热后再进行焊接。焊接控制要点焊前预热方式采用红外线加热器进行加热。
温度控制在200～250℃之间，预热范围距坡口边缘100mm左右。加热温度可在焊缝两侧50mm范围内使用红外线测温仪进行检测。由于加热器没有温度控制装置，所以加热时间应控制在12～15h之间。焊接时应采用多层多道焊接，焊接电流不超过规定的上限。焊道摆动范围应控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接时，不宜摆动焊条。焊层厚度应控制在2.5～4mm。应先焊接左侧焊口，后焊接右侧焊口。焊接过程中，要及时清理熔渣和焊道内附着的烟尘，避免焊缝残留夹渣和气孔，同时力求做到焊缝层间温度在200℃左右，以防温差过大产生裂纹。焊接过程中停止或休息时需要继续加热，以层间温度不低于200℃。除定位焊、打底焊（前3层）和焊缝盖面不得锤击消应力外。
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