矿井上破碎机锤头的补焊方法

摘  要

采用焊接材料J506焊条与EF-16型煤矿专用焊条相结合，对矿井上破碎机锤头的磨损部位进行补焊修复，设计母材+中间过渡层+耐磨层的工艺进行堆焊修复，简化修复工艺，修复后，通过实际使用检验，这种修复方法即提高了修复层的力学性能，又延长了锤头的有效使用寿命。

关键词：破碎机锤头;堆焊修复;过渡层

引言

矿井上破碎机锤头是锤式破碎机核心零部件之一，排列在破碎机转子的锤轴上。工作原理是锤头在高速旋转状态下，与物料进行高强度的碰撞，利用撞击瞬间产生的撞击力破碎物料。因為破碎机锤头长期处于高冲击、高应力磨料磨损状态工作下，工作面磨损消耗非常严重。当破碎机锤头工作一定时间后，不可避免的出现磨损，如果不及时进行修复，不但影响工作效率，还可能损坏机械，但利用传统D618堆焊方法修复的破碎机锤头，再次使用时易在焊接处产生裂纹，返修率较高，而且焊接时也容易出现次品或废品，造成其不能使用，耽误生产。本试验在传统D618堆焊焊条配方基础上进行改进与创新，改变更合适的焊接材料，改进焊接工艺，来完成破碎机锤头的修复工作。

一、破碎机锤头破损原因

基于破碎机锤头的工作环境——高应力、高磨损，致使锤头的工作表面磨损严重，通过分析研究表明，具体原因主要有两个方面：一方面破碎机锤头反复与被砸物体撞击，在工作应力的作用下，工作区域的金属晶格发生位错、畸变，释放一定的能量，锤头表面温度随之升高，温度升高又导致锤头金属微观组织发生变化，硬度降低，越接近锤头表面的地方，变化越严重，从而使锤头表面强度降低，表面的磨损越来越严重。另一方面，锤头在温度不均匀与内应力的共同作用下，锤头脆硬的材质容易形成裂纹，在锤头外部就形成了各种形态的延迟裂纹，裂纹发展到一定程度就会造成撕裂、破损。

二、焊接设备及焊接材料

利用规格为BX1-500-2交流弧焊电焊机，空载电压为70V，电流调节范围在105A～500A，额定输出电压为40V，焊接工艺参数为焊接电流范围在150A～500A，电压在35V～40V。焊条采用两种：一种是直径为5mm的J506焊条，J506是低氢钾型焊条，属于碱性焊条，抗拉强度490MPa，比E4315等普通焊条大得多，碳含量不大于0.12%，又有较高的韧性，能够承受较大的应力和冲击性载荷。另一种是直径为4mm的EF-16型煤矿专用焊条，EF-16煤矿专用耐磨焊条是专门针对煤矿易磨损部件研制的含镍钨特殊防磨焊条，它的特点是：无裂纹、耐高温、工艺性好、成型美观、脱渣容易、韧性好、冷作硬化指数高，在受强冲击载荷下耐磨性好。具有很强的抗冲击、抗压力、抗磨粒磨损及金属间的磨损。是易磨损部件最有效的防磨材料。 焊接前焊条要先进行烘干，在300℃的情况下烘焙1h后方可使用，随焊随取。

三、焊接工艺方案

3.1 表面清理

焊接前对焊接区表面要进行清理，锤头表面不得有油污、铁锈和氧化物等污物。焊前可采用超声波对锤头进行探伤检测。如果破碎机锤头表面有较多的煤粉存在，可以用布条清除后，再用钢丝刷将铁锈清理干净，也可以用水洗刷，但洗刷后必须用气焊火焰把锤头待焊处烤干并除去锤头表面的氧化物保护膜。

如果锤头磨损面有金属物存在，可以用角向磨光机打磨去除，防止夹渣降低破碎机锤头表面的硬度。对于缺块、掉块等部位进行表面气刨处理，须焊补清除后再经粗车、打磨出金属光泽。

3.2 打底焊

打底层焊接可以有效地防止堆焊层裂纹向锤头基体扩展，提高堆焊层与基体材料的结合强度。也就是在堆焊耐磨层之前，焊接一层韧性极高的底层材料，多为不锈钢，厚度为2mm～6mm。冬天环境温度较低时，焊接前需要先将锤头预热到300℃～400℃，然后先堆焊一层较薄的过渡层，随即堆焊下一层，在打底焊时，将锤头放于平焊位置，用J506焊条沿磨损面四周施焊一圈，以防止堆焊时边沿翘起，如果有气泡、气孔的产生，要堆平后再进行下道焊缝焊接，每焊一层后要进行焊渣清理，清理干净后，再焊接下一层，打底堆焊厚度达到要求即可。

3.3 焊接过程

焊接时，先把经过打底焊处理的锤头按正确位置摆放，这一点很关键，不要把锤头的磨损面向上放平堆焊，因为我们所使用的焊条特性是不易堆焊过多层，待修补的破碎机锤头正确放置位置如下：磨损较多的面向下，磨损较少的面向上，让磨损面成一个向上倾斜70°的面，焊接时从下往上竖着进行焊接，这样可以使焊接的液态铁水向下流，而下流的铁水又会被打底焊所焊的周围托住形成堆焊层，这样既能节省时间，又可以提高熔敷率，焊完一层后要将熔渣去除干净，然后立即焊接下一层，边堆焊边适度敲打堆焊层表面，目的是减小锤头焊接时产生的裂纹，并提高堆焊金属强度，韧性。

这样焊接几层后改变焊接方向，将焊接方向由上下焊接变为横向焊接，目的是提高焊接质量，减小焊接残余应力，减少焊接变形。焊接过程中，当锤头过热时要暂停焊接，并根据焊接情况及基体温度，确定是否需要进行喷水、喷雾处理，通常喷雾的降温效果及消除焊接应力等效果更理想。等温度下降到合适温度后，继续施焊。

焊接过程大部分都是采用多层堆焊，表面磨损的程度不同采用的层数也不同，堆焊完成后，焊层如有气孔、夹杂、裂纹或局部“缺肉”等缺陷，需要用角向磨光机打磨后，再进行局部补焊。

破碎机锤头表面补焊的四周（也就是说每道焊缝起始端焊接应超出破碎机锤头立面的3mm左右），待焊接结束后，需要用刨床找平刨平或用角向磨光机磨去多余的部分，使处理后的堆焊层尺寸达到破碎机立面尺寸的技术要求。

破碎机锤头表面如果磨损的深度较大，再用层层堆焊的方法就会变得困难，这时可以将截面为三角形的金属条焊接到堆焊层表面，三角形的一个边与堆焊表面层靠严后，用焊条与表面堆焊层逐渐焊接一个整体，直至达到焊接技术要求。这样可以减少焊接时间，提高工作效率，并且补焊的质量更好，使用时间增长。

运条方法上，可以根据堆焊层宽度要求做适当摆动，并借助于凝固在焊道两侧的熔渣形成的“围墙”托住铁水，使焊层宽度均匀，成型美观。

四、焊接性能测试

将采用这种方法堆焊修复后的破碎机锤头安装在破碎机上进行实际应用检验，修复后的锤头使用寿命接近于新品锤头的使用寿命，但堆焊修复锤头的所需费用仅新品锤头的40%，与同行业采用传统的D618焊条进行修复的费用也减少了许多，而且结合强度较高，重复返修率低，即节省了备件的开支，又降低了维修成本，延长了锤头的更换周期。

结论

通过采用母材+中间过渡层+耐磨层的复合工艺堆焊方法，大大的简化焊接工艺，提高了堆焊层硬度和冲击韧性，使锤头具有了较好的耐磨性能，延长了锤头的有效使用寿命。这种母材+中间过渡层+耐磨层结合性能良好，既使得破碎机锤头表面增加锤头所需要的硬度，又利用了过渡层使母材和耐磨层结合良好，经补焊的锤头寿命新品相近，维修成本大大降低。

参考文献

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