維修案例
解讀WK-10B挖掘機維修回轉齒圈焊接修復工藝，一臺WK-10B型挖掘機修理出現(xiàn)回轉齒圈斷裂和斷齒現(xiàn)象。該齒圈位于底架梁和中盤之間，屬于非易損件，其損壞后可進行焊接修復?；袅趾拥貐^(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，我們采用加熱保溫直流電弧焊，對其進行焊接修復。焊前準備（1）回輪齒圈材質經(jīng)金屬材料實驗室取樣化驗，斷裂齒圈材質為ZG42CrMo。此材質碳含量高，合金元素含量多，焊接性差，淬硬傾向大，屬于較難焊接材料。焊接時如果冷卻速度過快，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材料的機械性能，借鑒以前焊接其他挖掘機回轉齒圈的經(jīng)驗，選取A507奧氏體不銹鋼焊條。但在實際焊接時出現(xiàn)了裂紋，導致焊接失敗。經(jīng)分析認為，產(chǎn)生裂紋是因為冷卻速度過快和焊后熱處理時間短，使得脆硬組織產(chǎn)生冷裂紋。A507焊條價格較高，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)過查找資料和咨詢廠家，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)境為了降低風速，提高焊接環(huán)境溫度，采取用苫布將挖掘機圍起。焊接環(huán)境溫度要求在16℃以上。
達不到要求可用大功率加熱器進行加熱。烘焙焊條焊條在使用前，必須參照焊條制造廠推薦參數(shù)（烘焙溫度和烘干時間）進行烘焙，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保溫。保溫溫度控制在100～150℃范圍內，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個齒牙以上。齒圈樣板可根據(jù)挖掘機上回轉齒圈齒形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的鍍鋅板或鋼板。樣板制成后，其與挖掘機上回轉齒圈齒面定位間隙應在1mm以內。切割齒塊選擇齒形比較好的報廢回轉大齒圈，清洗去除其表面油污；根據(jù)挖掘機斷裂齒圈修復齒數(shù)需要，對回轉大齒圈進行整體切割。
要求其厚度與齒根寬皆留5mm余量，鑲入齒牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齒圈將需修復回轉齒圈斷裂處及附近齒牙的油污、鐵屑等雜物清理干凈，經(jīng)檢查應無其他裂紋；將齒圈斷口附近100mm范圍預熱至150℃后，再刨削損壞的齒牙，斷口及齒牙背側的2道筋板也要刨削平整，斷口兩端應刨出30°角左右坡口；根據(jù)齒圈刨削的形狀和尺寸，對需要鑲入的齒塊進行修形；用角磨機將所刨削齒圈上的坡口及齒牙背側的2道筋板打磨平整至有金屬光澤，需要鑲入的齒塊按同樣要求處理。焊接過程（1）齒塊點焊定位將修整完畢的齒塊放入需修復回轉齒圈的新開缺口內，先調整上下間距，使齒塊上下端面與大齒圈端面平齊；然后根據(jù)齒圈樣板，調整好齒塊齒面弧度和兩端的齒間距。
確認齒間距均勻無誤后，對齒塊進行對稱點焊定位。鑲補筋板齒塊點焊定位后，測量其背側的2道筋板尺寸和形狀；將厚度30mm的16Mn鋼板按測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，將底部筋板鑲入原筋板相應位置，點焊固定；檢測無誤并進行預熱后，即可焊接筋板與齒圈間的焊縫。完成焊接筋板鑲補完畢后，按照上述方法將齒塊重新組對、點焊固定、預熱，待預熱溫度達到要求后再焊接一遍底部筋板與齒塊之間的焊縫；焊完后組對上部筋板至相應位置，再進行預熱，達到溫度后焊接2道連接焊縫；檢測溫度，如果溫度在要求范圍內，可按要求焊接2道對接的焊縫至飽滿，達不到要求則需重新加熱后再進行焊接。焊接控制要點焊前預熱方式采用紅外線加熱器進行加熱。
溫度控制在200～250℃之間，預熱范圍距坡口邊緣100mm左右。加熱溫度可在焊縫兩側50mm范圍內使用紅外線測溫儀進行檢測。由于加熱器沒有溫度控制裝置，所以加熱時間應控制在12～15h之間。焊接時應采用多層多道焊接，焊接電流不超過規(guī)定的上限。焊道擺動范圍應控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接時，不宜擺動焊條。焊層厚度應控制在2.5～4mm。應先焊接左側焊口，后焊接右側焊口。焊接過程中，要及時清理熔渣和焊道內附著的煙塵，避免焊縫殘留夾渣和氣孔，同時力求做到焊縫層間溫度在200℃左右，以防溫差過大產(chǎn)生裂紋。焊接過程中停止或休息時需要繼續(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材料的機械性能，借鑒以前焊接其他挖掘機回轉齒圈的經(jīng)驗，選取A507奧氏體不銹鋼焊條。但在實際焊接時出現(xiàn)了裂紋，導致焊接失敗。經(jīng)分析認為，產(chǎn)生裂紋是因為冷卻速度過快和焊后熱處理時間短，使得脆硬組織產(chǎn)生冷裂紋。A507焊條價格較高，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)過查找資料和咨詢廠家，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)境為了降低風速，提高焊接環(huán)境溫度，采取用苫布將挖掘機圍起。焊接環(huán)境溫度要求在16℃以上。
達不到要求可用大功率加熱器進行加熱。烘焙焊條焊條在使用前，必須參照焊條制造廠推薦參數(shù)（烘焙溫度和烘干時間）進行烘焙，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保溫。保溫溫度控制在100～150℃范圍內，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個齒牙以上。齒圈樣板可根據(jù)挖掘機上回轉齒圈齒形制作，材料采用0.5～0.75mm厚的鍍鋅板或鋼板。樣板制成后，其與挖掘機上回轉齒圈齒面定位間隙應在1mm以內。切割齒塊選擇齒形比較好的報廢回轉大齒圈，清洗去除其表面油污；根據(jù)挖掘機斷裂齒圈修復齒數(shù)需要，對回轉大齒圈進行整體切割。
要求其厚度與齒根寬皆留5mm余量，鑲入齒牙背部方向的厚度不小于40mm。刨削齒圈將需修復回轉齒圈斷裂處及附近齒牙的油污、鐵屑等雜物清理干凈，經(jīng)檢查應無其他裂紋；將齒圈斷口附近100mm范圍預熱至150℃后，再刨削損壞的齒牙，斷口及齒牙背側的2道筋板也要刨削平整，斷口兩端應刨出30°角左右坡口；根據(jù)齒圈刨削的形狀和尺寸，對需要鑲入的齒塊進行修形；用角磨機將所刨削齒圈上的坡口及齒牙背側的2道筋板打磨平整至有金屬光澤，需要鑲入的齒塊按同樣要求處理。焊接過程（1）齒塊點焊定位將修整完畢的齒塊放入需修復回轉齒圈的新開缺口內，先調整上下間距，使齒塊上下端面與大齒圈端面平齊；然后根據(jù)齒圈樣板，調整好齒塊齒面弧度和兩端的齒間距。
確認齒間距均勻無誤后，對齒塊進行對稱點焊定位。鑲補筋板齒塊點焊定位后，測量其背側的2道筋板尺寸和形狀；將厚度30mm的16Mn鋼板按測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，將底部筋板鑲入原筋板相應位置，點焊固定；檢測無誤并進行預熱后，即可焊接筋板與齒圈間的焊縫。完成焊接筋板鑲補完畢后，按照上述方法將齒塊重新組對、點焊固定、預熱，待預熱溫度達到要求后再焊接一遍底部筋板與齒塊之間的焊縫；焊完后組對上部筋板至相應位置，再進行預熱，達到溫度后焊接2道連接焊縫；檢測溫度，如果溫度在要求范圍內，可按要求焊接2道對接的焊縫至飽滿，達不到要求則需重新加熱后再進行焊接。焊接控制要點焊前預熱方式采用紅外線加熱器進行加熱。
溫度控制在200～250℃之間，預熱范圍距坡口邊緣100mm左右。加熱溫度可在焊縫兩側50mm范圍內使用紅外線測溫儀進行檢測。由于加熱器沒有溫度控制裝置，所以加熱時間應控制在12～15h之間。焊接時應采用多層多道焊接，焊接電流不超過規(guī)定的上限。焊道擺動范圍應控制在6～12mm，在靠近母材的焊道焊接時，不宜擺動焊條。焊層厚度應控制在2.5～4mm。應先焊接左側焊口，后焊接右側焊口。焊接過程中，要及時清理熔渣和焊道內附著的煙塵，避免焊縫殘留夾渣和氣孔，同時力求做到焊縫層間溫度在200℃左右，以防溫差過大產(chǎn)生裂紋。焊接過程中停止或休息時需要繼續(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力外。
