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摘 要： 本文详细分析了在井下补焊刮板机链轮链窝磨损面的原始工艺及过程，认真总结分析了采用原始补焊方式所引发“软齿”隐患的主要原因，并结合井下实际情况摸索出了补焊刮板机圆环链链轮链窝磨损面而能够有效克服链轮“软齿”的工艺措施，保证了井下补焊刮板机链轮链窝的硬度，进一步提高了链轮的使用寿命，使链轮在井下实现了再制造过程，是煤矿采掘工区的节支降耗工作得到了充分的扩展，获得了较好的经济效益。
关键词： 链轮链窝；磨损面；补焊；软齿；碳当量；退火
0.引言
煤矿刮板机的链轮在井下使用过程中，承载着拉动链条及刮板以拖动溜槽内大量煤炭的极大扭矩，致使其链窝与链条在整个刮板机运行过程中一直发生着严重的摩擦式啮合转动，由于链条与溜槽搭接处的频繁磕碰引发的链窝反复受到不均匀冲击力和强力摩擦引起的链条每环弹性变形的不规则而致使链条每环的长度发生不一致的现象肯定会最终导致链轮与链条由于经常出现“啃咬”摩擦而发生链轮轮齿损坏的隐患。由于刮板机每天近20小时的运转时间使链轮链窝的淬硬层很容易被链条及夹矸磨损，造成链轮链窝出现“软齿”现象。当磨损量接近原链轮轮齿周向宽度的三分之一时，链轮的齿部强度严重降低，轮齿濒临受到冲击诱发断裂的边缘，矿方一般会及时更换新链轮。但目前全社会倡导增收提效和节支降耗，工区会在井下直接将链窝磨损严重的链轮轴组进行倒个使用，使其未磨损的链窝面再承受带动刮板机链条拖动刮板进行拉煤的作用，并在做好安全防护措施的条件下将链窝的磨损部分按照链窝的原形先进行补焊、修磨，以保证其齿部强度和延长链轮的使用寿命，或再倒个使用，并且还可防止在刮板机拖煤的运行过程中由于刮板机溜槽的弯曲而造成刮板与溜槽接口的卡弹而引发的链条出现频繁“崩紧”式的磕碰现象而致使链轮齿部的扭转阻力突发增大而造成链轮轮齿断裂的现象。这等于赋予了刮板机链轮的二次生命，值得推广借鉴。但是，根据矿方对修复补焊链轮的使用情况来看，目前补焊后的链轮曾出现在使用过程中发生卷边和磨损加速的问题，即“软齿”现象。为此，笔者经过到井下实地观察和研究矿方补焊链轮链窝的工艺过程，终于找到了经补焊链窝的链轮发生“软齿”的根本原因，并探索出了解决该类问题的施工措施。
1.补焊链轮链窝磨损面的原始工艺过程及隐患
經过在井下观察发现：矿方在补焊链轮链窝时，先拆解刮板机的链条，再将链轮轴组拆卸并再倒个安装在刮板机机头架或机尾架上的原位置，然后扫净链窝的煤粉，使用直径4mm的J506焊条在清理煤尘后的链窝磨损面进行补焊，焊接电流为110A，焊接电压为27V，焊接速度为12cm/min。将整个链窝快速补焊完成后再补焊下一个链窝，直至将整个链轮的磨损链窝全部补焊完成。
根据对上述补焊链轮链窝的过程分析总结后发现存在诸多施焊不规范问题及潜在的导致链轮软齿的隐患。首先，补焊链窝前卫彻底清理链轮补焊处的煤尘，导致焊接过程中煤尘被燃烧后会有部分杂质和气体融入焊道的熔池，并在焊道的收尾和局部点焊过程中会有部分杂质未被排除熔池而诱发补焊层出现气孔或微裂纹，降低链窝补焊层的强度；其次，井下巷道风速较大，未采取防护措施；再次，由于链轮材质为42CrMo，属于中碳低合金高强度钢，依据碳当量公式CE（IIW）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%计算可知，其碳当量0.87%。当碳当量大于0.45%时，材料的淬硬倾向会变得很明显。其碳当量如此之高，必然在焊接过程中会有大的淬硬性，其焊接性很差，容易在焊接过程中产生脆化倾向，诱发焊接裂纹的隐患。
另外，为使用耐磨焊条，是补焊层硬度较低；补焊完成后的链轮链窝在自然冷却的同时，施工人员在未采取对链轮未磨损链窝冷却控制措施的情况下对其相邻链窝的磨损处接着进行补焊，虽然对后补焊链窝有了焊前预热的功效，但也导致了先补焊的链窝焊道发生了高温回火的隐患，造成了链轮在补焊磨损链窝后发生“软齿”的现象，加速了其在使用过程中的磨损速度，降低了其正常的使用寿命。
2.补焊链轮链窝导致“软齿”的解决措施
焊材和焊接参数与上述保持不变。42CrMo的抗拉强度为110公斤级，屈服强度为95公斤级，淬火再低温回火后其硬度可达55HRC以上。抗拉强度50公斤级的J506焊条适用于中碳钢及低合金钢结构的全位置焊接，焊缝具有良好的力学及抗裂性能，其淬火后硬度可达26HRC。因此，选择J506焊条只能作为过渡性的链窝打底焊，然后采用耐磨焊条D707对链窝磨损处进行堆焊，其硬度可达60HRC，能有效保证链轮磨损链窝的修复效果。由于链轮材质的碳当量较大和井下焊接条件恶劣，补焊过程中注意保温，防止出现焊道的冷裂现象。焊条直径为3.2mm，焊接电流为90A～100A。
如图1.链轮链窝磨损焊接中所示，图中红色部分为磨损量，也是所需补焊的焊道厚度。补焊链轮链窝的磨损处前，首先，将链轮扫净煤粉后并用水清洗整个链轮，彻底清理干净所有待补焊链窝的煤尘、油污和锈蚀，并做好挡风防护，将带水的棉纱包括好链轮与轴组配合部位，防止焊接产生的高温使其内部油封烧损或提前老化；其次，有条件的话将链轮用燃气烘烤一下，否则，将两钢板（即图1中的预热引导板）点焊在先被补焊的链窝轮齿的两侧，对该钢板进行大电流施焊，使其热影响区直达待补焊链窝，温度达到300℃～400℃时并保持3分钟以上；然后，采取已经被烘干后密封储存的J506焊条对被加热了的链窝的磨损面进行打底补焊，再用D707焊条堆焊，焊接过程中做好对焊道的锤击，以减轻焊道的收缩状态，缓解冷裂现象，焊接过程中保持焊道的层间温度控制在350±20℃之间；补焊完成第一个链窝后，及时敲掉其两侧的预热引导钢板，按照相同的方式依次补焊后续链窝的磨损面即可。
注意：为防止链轮轮齿曾经淬硬的原始面发生退火造成“软齿”现象，在补焊链窝的磨损面过程中，调整好待补焊链窝的角度，并用湿透的棉纱保护好被补焊轮齿链窝的原始面，注意及时注水冷却，但不要使水流入正在补焊的链窝；应将链轮的所有磨损链窝一次补焊完成，使其整体保温350℃以上，焊后注意保温、缓冷，冷却后将补焊处修磨光滑。
3.结尾语
通过该种方式补焊的链轮链窝磨损面能有效提高链窝的硬度，进一步延长其使用寿命，为矿方采掘工区的节支降耗起到了较好的效果。
参考文献
[1]王先逵. 机械制造工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，2003.
[2]陈祝年 焊接工程师手册 机械工业出版社 2002.1.
作者简介内容：甄明哲（1985年—），男，汉族，山东泰安市人，毕业于山东科技大学：自动化专业，本科。助理工程师，伊旗新庙乡石场湾煤矿有限公司机电科副科长。
关键词： 链轮链窝；磨损面；补焊；软齿；碳当量；退火
0.引言
煤矿刮板机的链轮在井下使用过程中，承载着拉动链条及刮板以拖动溜槽内大量煤炭的极大扭矩，致使其链窝与链条在整个刮板机运行过程中一直发生着严重的摩擦式啮合转动，由于链条与溜槽搭接处的频繁磕碰引发的链窝反复受到不均匀冲击力和强力摩擦引起的链条每环弹性变形的不规则而致使链条每环的长度发生不一致的现象肯定会最终导致链轮与链条由于经常出现“啃咬”摩擦而发生链轮轮齿损坏的隐患。由于刮板机每天近20小时的运转时间使链轮链窝的淬硬层很容易被链条及夹矸磨损，造成链轮链窝出现“软齿”现象。当磨损量接近原链轮轮齿周向宽度的三分之一时，链轮的齿部强度严重降低，轮齿濒临受到冲击诱发断裂的边缘，矿方一般会及时更换新链轮。但目前全社会倡导增收提效和节支降耗，工区会在井下直接将链窝磨损严重的链轮轴组进行倒个使用，使其未磨损的链窝面再承受带动刮板机链条拖动刮板进行拉煤的作用，并在做好安全防护措施的条件下将链窝的磨损部分按照链窝的原形先进行补焊、修磨，以保证其齿部强度和延长链轮的使用寿命，或再倒个使用，并且还可防止在刮板机拖煤的运行过程中由于刮板机溜槽的弯曲而造成刮板与溜槽接口的卡弹而引发的链条出现频繁“崩紧”式的磕碰现象而致使链轮齿部的扭转阻力突发增大而造成链轮轮齿断裂的现象。这等于赋予了刮板机链轮的二次生命，值得推广借鉴。但是，根据矿方对修复补焊链轮的使用情况来看，目前补焊后的链轮曾出现在使用过程中发生卷边和磨损加速的问题，即“软齿”现象。为此，笔者经过到井下实地观察和研究矿方补焊链轮链窝的工艺过程，终于找到了经补焊链窝的链轮发生“软齿”的根本原因，并探索出了解决该类问题的施工措施。
1.补焊链轮链窝磨损面的原始工艺过程及隐患
經过在井下观察发现：矿方在补焊链轮链窝时，先拆解刮板机的链条，再将链轮轴组拆卸并再倒个安装在刮板机机头架或机尾架上的原位置，然后扫净链窝的煤粉，使用直径4mm的J506焊条在清理煤尘后的链窝磨损面进行补焊，焊接电流为110A，焊接电压为27V，焊接速度为12cm/min。将整个链窝快速补焊完成后再补焊下一个链窝，直至将整个链轮的磨损链窝全部补焊完成。
根据对上述补焊链轮链窝的过程分析总结后发现存在诸多施焊不规范问题及潜在的导致链轮软齿的隐患。首先，补焊链窝前卫彻底清理链轮补焊处的煤尘，导致焊接过程中煤尘被燃烧后会有部分杂质和气体融入焊道的熔池，并在焊道的收尾和局部点焊过程中会有部分杂质未被排除熔池而诱发补焊层出现气孔或微裂纹，降低链窝补焊层的强度；其次，井下巷道风速较大，未采取防护措施；再次，由于链轮材质为42CrMo，属于中碳低合金高强度钢，依据碳当量公式CE（IIW）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%计算可知，其碳当量0.87%。当碳当量大于0.45%时，材料的淬硬倾向会变得很明显。其碳当量如此之高，必然在焊接过程中会有大的淬硬性，其焊接性很差，容易在焊接过程中产生脆化倾向，诱发焊接裂纹的隐患。
另外，为使用耐磨焊条，是补焊层硬度较低；补焊完成后的链轮链窝在自然冷却的同时，施工人员在未采取对链轮未磨损链窝冷却控制措施的情况下对其相邻链窝的磨损处接着进行补焊，虽然对后补焊链窝有了焊前预热的功效，但也导致了先补焊的链窝焊道发生了高温回火的隐患，造成了链轮在补焊磨损链窝后发生“软齿”的现象，加速了其在使用过程中的磨损速度，降低了其正常的使用寿命。
2.补焊链轮链窝导致“软齿”的解决措施
焊材和焊接参数与上述保持不变。42CrMo的抗拉强度为110公斤级，屈服强度为95公斤级，淬火再低温回火后其硬度可达55HRC以上。抗拉强度50公斤级的J506焊条适用于中碳钢及低合金钢结构的全位置焊接，焊缝具有良好的力学及抗裂性能，其淬火后硬度可达26HRC。因此，选择J506焊条只能作为过渡性的链窝打底焊，然后采用耐磨焊条D707对链窝磨损处进行堆焊，其硬度可达60HRC，能有效保证链轮磨损链窝的修复效果。由于链轮材质的碳当量较大和井下焊接条件恶劣，补焊过程中注意保温，防止出现焊道的冷裂现象。焊条直径为3.2mm，焊接电流为90A～100A。
如图1.链轮链窝磨损焊接中所示，图中红色部分为磨损量，也是所需补焊的焊道厚度。补焊链轮链窝的磨损处前，首先，将链轮扫净煤粉后并用水清洗整个链轮，彻底清理干净所有待补焊链窝的煤尘、油污和锈蚀，并做好挡风防护，将带水的棉纱包括好链轮与轴组配合部位，防止焊接产生的高温使其内部油封烧损或提前老化；其次，有条件的话将链轮用燃气烘烤一下，否则，将两钢板（即图1中的预热引导板）点焊在先被补焊的链窝轮齿的两侧，对该钢板进行大电流施焊，使其热影响区直达待补焊链窝，温度达到300℃～400℃时并保持3分钟以上；然后，采取已经被烘干后密封储存的J506焊条对被加热了的链窝的磨损面进行打底补焊，再用D707焊条堆焊，焊接过程中做好对焊道的锤击，以减轻焊道的收缩状态，缓解冷裂现象，焊接过程中保持焊道的层间温度控制在350±20℃之间；补焊完成第一个链窝后，及时敲掉其两侧的预热引导钢板，按照相同的方式依次补焊后续链窝的磨损面即可。
注意：为防止链轮轮齿曾经淬硬的原始面发生退火造成“软齿”现象，在补焊链窝的磨损面过程中，调整好待补焊链窝的角度，并用湿透的棉纱保护好被补焊轮齿链窝的原始面，注意及时注水冷却，但不要使水流入正在补焊的链窝；应将链轮的所有磨损链窝一次补焊完成，使其整体保温350℃以上，焊后注意保温、缓冷，冷却后将补焊处修磨光滑。
3.结尾语
通过该种方式补焊的链轮链窝磨损面能有效提高链窝的硬度，进一步延长其使用寿命，为矿方采掘工区的节支降耗起到了较好的效果。
参考文献
[1]王先逵. 机械制造工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，2003.
[2]陈祝年 焊接工程师手册 机械工业出版社 2002.1.
作者简介内容：甄明哲（1985年—），男，汉族，山东泰安市人，毕业于山东科技大学：自动化专业，本科。助理工程师，伊旗新庙乡石场湾煤矿有限公司机电科副科长。