卓金管件有限公司EBZ125型掘进机左右转盘堆焊技术的学习体会
文献概况与应用背景
该文献由陕西建设机械股份有限公司重铜设备研究所的刘伟斌等人撰写，发表于2009年《矿山机械》第37卷第22期。EBZ125型掘进机是煤矿巷道掘进的专用设备，适用于煤及半煤岩巷道，其驱动装置的左右转盘是关键耐磨部件。转盘在掘进过程中通过转动将采集的矿料由输送机构送出，主要承受外来非金属磨料的切削作用，其抗磨性能直接决定了掘进机的使用寿命和经济性。
转盘工况分析与失效模式
EBZ125掘进机的工作面环境复杂，转盘表面同时承受多种载荷和侵蚀作用。从5W2H分析框架审视：
| 分析维度 | 具体内容 |
|---|---|
| What（失效形式） | 表面磨粒磨损、切削磨损、疲劳剥落 |
| Why（失效原因） | 煤岩磨料冲击、交变载荷、润滑不良 |
| Where（失效部位） | 转盘工作接触面、齿面、导向面 |
| When（失效时机） | 连续掘进3000-5000小时后加速磨损 |
| Who（受影响方） | 掘进效率下降、停机维修成本增加 |
| How（失效机制） | 磨粒切削+微切削+氧化磨损协同 |
| How much（失效程度） | 表面粗糙度增大、尺寸超差、功能丧失 |
半煤岩巷道中的磨料成分复杂，包含石英颗粒（硬度7-7.5）、黄铁矿颗粒（硬度6-6.5）以及黏土矿物。石英和黄铁矿的硬度远高于普通钢材，对转盘表面形成微切削和犁沟效应。同时，掘进过程中产生的煤尘与水混合形成研磨浆料，加剧了磨蚀效应。
堆焊工艺方案与技术要点
针对转盘的工况特点，堆焊材料的选择需兼顾硬度、韧性和耐磨性。常用的方案包括：
| 堆焊材料类型 | 硬度（HRC） | 耐磨性 | 韧性 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 高铬铸铁型（Cr15-25%） | 55-62 | 优异 | 较低 | 纯磨粒磨损工况 |
| 中铬马氏体型（Cr6-12%） | 45-55 | 良好 | 中等 | 磨粒+冲击复合工况 |
| 碳化钨复合型 | 60-68 | 极优 | 较低 | 高磨蚀工况 |
| 高锰钢型（Mn13-18%） | 20-25（加工硬化后40-50） | 良好 | 优异 | 强烈冲击工况 |
对于EBZ125转盘，推荐采用中铬马氏体或高铬铸铁型堆焊材料，在硬度和韧性之间取得平衡。具体工艺要点如下：
- 基体预处理：将待堆焊区域打磨至露出金属光泽，去除氧化皮、锈层和油污，必要时进行碳弧气刨清除旧焊层或铸铁层，确保堆焊层与基体的冶金结合。
- 预热与层间温度控制：铸钢或铸铁基体预热至150-200°C，降低冷裂敏感性。层间温度控制在200-250°C，防止过冷导致马氏体转变不充分或产生冷裂纹。
- 多层堆焊策略：采用3-4层堆焊，第一层作为过渡层采用低合金钢焊条，后续层采用耐磨堆焊焊条。每层堆焊余量1.5-2.5mm，层间打磨去除飞溅和氧化皮。
- 焊后热处理：堆焊完成后进行600-650°C回火处理，消除残余应力，改善组织。对于高铬铸铁型堆焊层，回火可促进碳化物的球化和均匀化，提高韧性。
- 质量检验：采用磁粉检测（MT）检查表面裂纹，采用硬度测试验证堆焊层硬度均匀性，必要时进行金相分析确认组织状态。
工程实践中的关键问题
在实际应用中，掘进机转盘的堆焊修复面临几个特殊挑战。第一，转盘通常为大型旋转体，堆焊时存在热变形和翘曲问题，需采用对称分段堆焊策略，从中心向边缘或对称推进，控制单段堆焊长度不超过200mm。
第二，转盘的几何精度要求较高，堆焊后需进行精密机加工恢复齿形和配合面尺寸。堆焊层中若存在气孔、夹渣等缺陷，可能在机加工过程中暴露，因此堆焊质量检验必须严格。
第三，掘进机工作环境的粉尘和水汽对焊接质量有不利影响。野外施工条件往往难以保证理想的焊接环境，需采用低氢型焊条并加强焊条烘干管理（350-400°C烘干1-2小时），同时采取防风防潮措施。
该文献的价值在于将堆焊技术具体应用于掘进机这一特定设备，为煤矿巷道掘进装备的维护提供了实用技术方案。从更宏观的角度看，掘进机的耐磨修复是煤矿装备延寿的重要方向，随着掘进机向更大功率、更高效率方向发展，对关键耐磨部件的修复技术要求也将不断提高。