EBZ125型掘进机左右转盘堆焊技术学习体会

文献概况与设备背景

刘伟斌等人发表于《矿山机械》2009年第22期的这篇文献，针对EBZ125型掘进机左右转盘的堆焊技术进行了研究。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的掘进作业。左、右转盘作为驱动装置的关键部件，在掘进过程中承受矿料的切削作用，其耐磨性能直接决定了掘进机的使用寿命。

掘进机转盘的工作工况分析

掘进机转盘的工作条件十分苛刻。在掘进过程中，转盘需要承受来自煤岩的切削力、冲击力和磨粒磨损的综合作用。在半煤岩巷道中，岩石硬度较高，磨粒对转盘的切削作用尤为剧烈。转盘的磨损形式主要包括磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损，其中磨粒磨损占主导地位。

从FMEA（失效模式与影响分析）的角度来看，转盘的磨损失效可能导致以下后果：一是转盘与输送机构之间的配合间隙增大，产生振动和异响；二是转盘结构强度下降，存在断裂风险；三是掘进效率降低，影响巷道掘进进度。因此，通过堆焊提高转盘的耐磨性是延长设备使用寿命的有效途径。

堆焊技术方案

堆焊材料选择

针对掘进机转盘的工况特点，堆焊材料需具备以下性能要求：高硬度（通常要求堆焊层硬度≥50HRC）、良好的抗磨粒磨损能力、适当的韧性以避免脆性开裂、与基体良好的冶金结合。常用的堆焊材料体系包括：

堆焊工艺参数

掘进机转盘的堆焊通常采用手工电弧焊（SMAW）或埋弧自动焊（SAW）工艺。考虑到转盘结构的复杂性和现场施工的便利性，手工电弧焊应用更为广泛。堆焊工艺参数需要根据转盘材质、壁厚、堆焊层厚度等因素综合确定。

预热处理是保证堆焊质量的重要环节。对于中碳合金钢转盘，预热温度一般控制在150～250℃，以降低焊接热应力，防止冷裂纹产生。堆焊时采用多层多道焊，每层厚度控制在3～5mm，层间温度不超过300℃。堆焊完成后，需进行缓冷处理，必要时进行去应力退火。

技术难点与解决方案

堆焊层裂纹控制

掘进机转盘堆焊中最常见的质量问题包括裂纹、气孔和未熔合。其中裂纹问题尤为突出，主要分为热裂纹和冷裂纹两类。热裂纹主要发生在堆焊层中，与堆焊材料的凝固收缩和偏析有关；冷裂纹则多发生在热影响区或熔合线附近，与氢的扩散和淬硬组织的形成有关。

控制裂纹的措施包括：选用低氢型焊条、严格控制预热和层间温度、采用合理的焊接顺序（如分段退焊）、焊后及时进行去应力处理。对于高碳高合金堆焊材料，还可考虑采用振动焊接或锤击工艺，以打碎粗大碳化物和柱状晶，改善堆焊层的组织均匀性。

堆焊层与基体的结合强度

堆焊层与基体的结合强度是决定堆焊修复寿命的关键因素。结合强度不足会导致堆焊层在使用中发生层间剥离，使修复失效。提高结合强度的方法包括：在堆焊层与基体之间设置过渡层，采用低合金钢焊条先堆焊一层，再逐步过渡到耐磨堆焊层；控制熔合比，避免过大的熔合比导致堆焊层合金稀释。

工程实践思考

该文献反映了掘进机维护中一个普遍存在的问题：关键耐磨部件的寿命不足导致设备频繁停机检修，影响掘进效率。堆焊修复技术为这一问题提供了一种经济有效的解决方案，但同时也带来了新的挑战。例如，堆焊层的硬度虽高，但韧性相对较低，在冲击载荷下可能出现剥落；堆焊层的厚度增加会改变转盘的动平衡，需要重新进行动平衡校正。

从设备全寿命管理的角度来看，掘进机转盘的耐磨性提升不应仅依赖堆焊修复，还应在设计阶段就充分考虑耐磨性要求，选用合适的基体材料和表面强化技术。例如，采用感应淬火、激光淬火或堆焊与热处理复合工艺，可获得更优的综合性能。此外，掘进机转盘的磨损监测和预测性维护也值得深入研究，通过安装磨损传感器或利用振动分析技术，可以在磨损达到临界值前进行预防性堆焊修复，避免非计划停机。