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摘 要：本文主要介绍了锌铟股份有限公司采矿车间主要设备电动液压铲9350的引导轮修复技术及工艺;通过对其材料的金属结构、技术性能及材料的可焊性能的分析，找出修复过程中容易产生缺陷的原因及预防措施，提出较为合理的焊接工艺方案。
关键词：可焊性;表面硬化;过渡层;冷裂纹
前言：华联锌铟公司采矿车间拥有三台全进口电动液压铲，其中两台型号为R9250E，一台型号为R9350E;是露天开采的主要设备。电动液压铲的特点：兼具一般的电动机械铲和液压挖掘机的优点，矿山生产中具有机动灵活，使用成本低廉等，设备先进，产装效率高（电动液压铲年平均效率为3700m?/台*班，且时常出现峰值超过4500m?/台*班），能源成本相对于柴油较低等优点。本文主要针对型号为R9250E电动液压铲引导轮在修复过程中采取的焊接方法和焊接措施进行探讨。
1.引导轮作用
引导轮是大型工程机械液压电铲行走系统中的一个重要部件。引导轮是用来引导履带正确绕转，防止其跑偏和越轨。多数的引导轮也同时起到了支重轮的作用。这样可以增加履带对地面的接触面积，减小接地比压。引导轮的轮面制成光面，中间有挡臂环作为导向作用，两侧的环面则支撑轨链。
2.缺陷情况及失效分析
2.1.引导轮的缺陷情况
引导轮是引导履带正确的卷绕和起到之重的作用，同时引导轮利用张紧装置使引导轮移动以调整履带的张紧度，所以引导轮既是履带的引导轮，又是张紧装置中的张紧轮和承重轮。引导轮由于工作时间长，铲装重量和自身重量重，环境恶劣，造成引导轮表面磨损失效。
引导轮尺寸如图2：
2.2.失效分析
电动液压铲在正常工作时工作重量为322.5吨，在长时间的工作过程中，引导轮不断与履带链产生摩擦; 同时由于矿山路面坑洼不平，气候环境恶劣，承量大等因素，使引导轮表面磨损严重，造成引导轮产生裂纹。
3.引导轮材质介绍
引导轮是采用GS42CrMo4。GS42CrMo4属于德国牌号，中国国标牌号为GB42CrMo（以下均采用国标牌号）。
1.材料的性能参数
GB42CrMo的化学成分如下表：
GB42CrMo的性能参数表如下表：
GB42CrMo的可焊性分析：42CrMo钢系中碳调质高强度钢，钢的Ceq值高达0.893%，可焊性差。由于母材金属中含碳量高，在焊接过程中，母材金属的一部分要熔化到焊缝金属中去，致使焊层金属含碳量增高，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向以较大，加之含硫杂质和气孔的影响，容易在焊层金属中引起热裂纹。特别是在收尾处，裂纹更为敏感。热裂纹的特征是裂纹垂直于焊缝鱼鳞状波纹，呈现不明显的锯齿形，但也有沿焊缝金属与基体金属交界处发展产生。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳钢焊丝，一般焊丝中含碳量在0.15%以下。
4.焊接材料的选择
焊接材料的选配原则是焊缝金属的合金成分与强度性能基本符合母材标准规定的下限值，或达到产品技术条件规定的最低性能指标，保证焊缝的强度，塑性，韧性等达到产品的技术要求，同时还应考虑抗裂性及焊接生产效力等因素。
引导轮裂纹修复及表面过渡层堆焊焊丝的选择采用焊丝Postalloy3044-FCG是一种高强度，气体保护药芯焊丝，适用于全位置焊接裂纹敏感的碳钢和合金钢用。3044焊丝优点焊接成型美观，飞溅小，塑性好;缺点焊接烟尘大。
Postalloy3044-FCG性能参数表：
引导轮表面硬化采用金属粉芯气体保护焊丝Postalloy2893-SPL是高硬度，可加工耐磨焊丝;可提供高抗压强度和耐磨寿命将远远超过传统的低合金和碳钢。焊接缺点：焊接烟尘大，焊接飞溅大，成型差。硬度为：40—45HRC。
5.裂纹焊接工艺的选择
1.开坡口：采用碳弧气刨对引导轮裂纹进行清理，并通过碳弧气刨开出单边V形坡口，坡口角度为35°≤β≤60°。
2.焊接方式的选择：对定位焊和正式焊接时均采用CO2气体保护焊进行焊接。CO2气体保护焊具有焊接成本低，生产效率高，焊接飞溅小，并可进行全位置焊接等优点。
3.焊前清理：施焊前，清理坡口及两侧10—20mm范围内的铁锈，熔渣，水迹等污物清除干净;每一道焊完后都要及时清理，检查清理合格后才能进行下一道的焊接。
4.焊前预热：本次焊接的钢材为42CrMo高强度钢材，为了有效的防止42CrMo高强度钢焊接冷裂纹的产生，预热是非常有必要的。预热可以减缓焊接接头的冷却速度，适当延长冷却时间，从而减少或避免淬火组织，同时也有利于氢的逸出。预热温度为400°左右，预热温度的确定，主要与焊缝金属中的扩散氢含量、坡口形式、母材化学成分、焊接构件的拘束度大小等因素有关。
5.定位焊接：定位焊接采用CO2气体保护焊进行。焊接前将引导轮至于水平位置，使焊接位置处于横焊状态。定位焊前把焊缝平均分出四个点，分别对四个点进行固定，固定顺序为A—B—C—D（如图3）。固定焊缝第一道长度为100—150mm，焊缝厚度不大于正式焊缝厚度的1/2，每道焊缝比前一道焊缝前后短10mm左右，便于正式焊接时接头和避免应力集中。焊后采用角磨机打磨薄第一道焊起始端，便于正式焊接是电弧击穿焊缝实现单面焊双面成型。
6.正式焊接：①焊接前把焊缝以固定焊点分为四个区域，焊接时由两名员工同时从右向左对引导轮Ⅰ区，Ⅲ区对称施焊。Ⅰ区，Ⅲ区焊接完毕后再对Ⅱ区，Ⅳ区对称施焊。引导轮焊缝分区划分如图4所示。
②焊接过程中，利用气动锤对焊缝及其邻近区域进行锤击，使金属展开，能有效的减少焊缝金属中的焊接残余应力。多层焊时，第一层和最后一层不进行锤击外，其余每层都必须进行锤击。第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹;最后一层通常焊的很薄，主要是为了消除锤击作业而产生的冷作硬化。
③对同一条焊缝同时施焊的两名焊工焊接速度尽可能要保持一致。
④焊接过程中采用合理的焊接工艺参数，避免焊接缺陷的产生。如出现气孔，裂纹等缺陷，应及时清除在进行焊接。
⑤每条焊缝要一次性连续焊接完成，如因固中途断焊时，要即使采取防裂保温措施。
6.引导轮表面堆焊
引导轮表面磨损严重，固采用堆焊的方法进行表面修复。堆焊是利用焊接方法進行强化机械零件表面的一种维修技术，利用这一技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构，完善其性能，延长零件的使用寿命，具有重要的经济价值。
堆焊引导轮注意事项：堆焊过程中如果操作不当，将会出现堆焊层与母材结合不牢固、表面掉肉各种问题，对应的解决措施有：
1.选择合适的打底和过渡材料。
2.减少硬层厚度，或者选择耐冲击的焊接材料。
3.采取预热、缓冷、中间回火、多次回火去残余应力。
4.提高结合硬度，降低峰值工作应力。
5.改进焊接工艺，避免堆焊层硬度损失。
7. 焊后热处理
将焊接工作完成的引导轮加热到一定的温度，保温一定的时间使引导轮缓慢冷却下来，以改善焊接接头金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。焊后热处理一般包括：加热，保温，冷却上过程，这些过程相互衔接，不可间断。焊后热处理中要进行消氢处理，在焊接完成后，焊缝尚未冷却至100℃以下时，进行低温热处理。一般规范为加热到200—350℃，保温2—6小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。
参考文献：
[1]《焊工工艺与技能训练》中国劳动社会保障出版社
[2]《电焊工》中国劳动出版社
[3]《焊工》中国劳动社会保障出版社
[4]《焊接手册》中国机械工程学会焊接学会编
[5]《药芯焊丝》北京冶金工业出版社
（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山663701）
关键词：可焊性;表面硬化;过渡层;冷裂纹
前言：华联锌铟公司采矿车间拥有三台全进口电动液压铲，其中两台型号为R9250E，一台型号为R9350E;是露天开采的主要设备。电动液压铲的特点：兼具一般的电动机械铲和液压挖掘机的优点，矿山生产中具有机动灵活，使用成本低廉等，设备先进，产装效率高（电动液压铲年平均效率为3700m?/台*班，且时常出现峰值超过4500m?/台*班），能源成本相对于柴油较低等优点。本文主要针对型号为R9250E电动液压铲引导轮在修复过程中采取的焊接方法和焊接措施进行探讨。
1.引导轮作用
引导轮是大型工程机械液压电铲行走系统中的一个重要部件。引导轮是用来引导履带正确绕转，防止其跑偏和越轨。多数的引导轮也同时起到了支重轮的作用。这样可以增加履带对地面的接触面积，减小接地比压。引导轮的轮面制成光面，中间有挡臂环作为导向作用，两侧的环面则支撑轨链。
2.缺陷情况及失效分析
2.1.引导轮的缺陷情况
引导轮是引导履带正确的卷绕和起到之重的作用，同时引导轮利用张紧装置使引导轮移动以调整履带的张紧度，所以引导轮既是履带的引导轮，又是张紧装置中的张紧轮和承重轮。引导轮由于工作时间长，铲装重量和自身重量重，环境恶劣，造成引导轮表面磨损失效。
引导轮尺寸如图2：
2.2.失效分析
电动液压铲在正常工作时工作重量为322.5吨，在长时间的工作过程中，引导轮不断与履带链产生摩擦; 同时由于矿山路面坑洼不平，气候环境恶劣，承量大等因素，使引导轮表面磨损严重，造成引导轮产生裂纹。
3.引导轮材质介绍
引导轮是采用GS42CrMo4。GS42CrMo4属于德国牌号，中国国标牌号为GB42CrMo（以下均采用国标牌号）。
1.材料的性能参数
GB42CrMo的化学成分如下表：
GB42CrMo的性能参数表如下表：
GB42CrMo的可焊性分析：42CrMo钢系中碳调质高强度钢，钢的Ceq值高达0.893%，可焊性差。由于母材金属中含碳量高，在焊接过程中，母材金属的一部分要熔化到焊缝金属中去，致使焊层金属含碳量增高，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向以较大，加之含硫杂质和气孔的影响，容易在焊层金属中引起热裂纹。特别是在收尾处，裂纹更为敏感。热裂纹的特征是裂纹垂直于焊缝鱼鳞状波纹，呈现不明显的锯齿形，但也有沿焊缝金属与基体金属交界处发展产生。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳钢焊丝，一般焊丝中含碳量在0.15%以下。
4.焊接材料的选择
焊接材料的选配原则是焊缝金属的合金成分与强度性能基本符合母材标准规定的下限值，或达到产品技术条件规定的最低性能指标，保证焊缝的强度，塑性，韧性等达到产品的技术要求，同时还应考虑抗裂性及焊接生产效力等因素。
引导轮裂纹修复及表面过渡层堆焊焊丝的选择采用焊丝Postalloy3044-FCG是一种高强度，气体保护药芯焊丝，适用于全位置焊接裂纹敏感的碳钢和合金钢用。3044焊丝优点焊接成型美观，飞溅小，塑性好;缺点焊接烟尘大。
Postalloy3044-FCG性能参数表：
引导轮表面硬化采用金属粉芯气体保护焊丝Postalloy2893-SPL是高硬度，可加工耐磨焊丝;可提供高抗压强度和耐磨寿命将远远超过传统的低合金和碳钢。焊接缺点：焊接烟尘大，焊接飞溅大，成型差。硬度为：40—45HRC。
5.裂纹焊接工艺的选择
1.开坡口：采用碳弧气刨对引导轮裂纹进行清理，并通过碳弧气刨开出单边V形坡口，坡口角度为35°≤β≤60°。
2.焊接方式的选择：对定位焊和正式焊接时均采用CO2气体保护焊进行焊接。CO2气体保护焊具有焊接成本低，生产效率高，焊接飞溅小，并可进行全位置焊接等优点。
3.焊前清理：施焊前，清理坡口及两侧10—20mm范围内的铁锈，熔渣，水迹等污物清除干净;每一道焊完后都要及时清理，检查清理合格后才能进行下一道的焊接。
4.焊前预热：本次焊接的钢材为42CrMo高强度钢材，为了有效的防止42CrMo高强度钢焊接冷裂纹的产生，预热是非常有必要的。预热可以减缓焊接接头的冷却速度，适当延长冷却时间，从而减少或避免淬火组织，同时也有利于氢的逸出。预热温度为400°左右，预热温度的确定，主要与焊缝金属中的扩散氢含量、坡口形式、母材化学成分、焊接构件的拘束度大小等因素有关。
5.定位焊接：定位焊接采用CO2气体保护焊进行。焊接前将引导轮至于水平位置，使焊接位置处于横焊状态。定位焊前把焊缝平均分出四个点，分别对四个点进行固定，固定顺序为A—B—C—D（如图3）。固定焊缝第一道长度为100—150mm，焊缝厚度不大于正式焊缝厚度的1/2，每道焊缝比前一道焊缝前后短10mm左右，便于正式焊接时接头和避免应力集中。焊后采用角磨机打磨薄第一道焊起始端，便于正式焊接是电弧击穿焊缝实现单面焊双面成型。
6.正式焊接：①焊接前把焊缝以固定焊点分为四个区域，焊接时由两名员工同时从右向左对引导轮Ⅰ区，Ⅲ区对称施焊。Ⅰ区，Ⅲ区焊接完毕后再对Ⅱ区，Ⅳ区对称施焊。引导轮焊缝分区划分如图4所示。
②焊接过程中，利用气动锤对焊缝及其邻近区域进行锤击，使金属展开，能有效的减少焊缝金属中的焊接残余应力。多层焊时，第一层和最后一层不进行锤击外，其余每层都必须进行锤击。第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹;最后一层通常焊的很薄，主要是为了消除锤击作业而产生的冷作硬化。
③对同一条焊缝同时施焊的两名焊工焊接速度尽可能要保持一致。
④焊接过程中采用合理的焊接工艺参数，避免焊接缺陷的产生。如出现气孔，裂纹等缺陷，应及时清除在进行焊接。
⑤每条焊缝要一次性连续焊接完成，如因固中途断焊时，要即使采取防裂保温措施。
6.引导轮表面堆焊
引导轮表面磨损严重，固采用堆焊的方法进行表面修复。堆焊是利用焊接方法進行强化机械零件表面的一种维修技术，利用这一技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构，完善其性能，延长零件的使用寿命，具有重要的经济价值。
堆焊引导轮注意事项：堆焊过程中如果操作不当，将会出现堆焊层与母材结合不牢固、表面掉肉各种问题，对应的解决措施有：
1.选择合适的打底和过渡材料。
2.减少硬层厚度，或者选择耐冲击的焊接材料。
3.采取预热、缓冷、中间回火、多次回火去残余应力。
4.提高结合硬度，降低峰值工作应力。
5.改进焊接工艺，避免堆焊层硬度损失。
7. 焊后热处理
将焊接工作完成的引导轮加热到一定的温度，保温一定的时间使引导轮缓慢冷却下来，以改善焊接接头金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。焊后热处理一般包括：加热，保温，冷却上过程，这些过程相互衔接，不可间断。焊后热处理中要进行消氢处理，在焊接完成后，焊缝尚未冷却至100℃以下时，进行低温热处理。一般规范为加热到200—350℃，保温2—6小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。
参考文献：
[1]《焊工工艺与技能训练》中国劳动社会保障出版社
[2]《电焊工》中国劳动出版社
[3]《焊工》中国劳动社会保障出版社
[4]《焊接手册》中国机械工程学会焊接学会编
[5]《药芯焊丝》北京冶金工业出版社
（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山663701）