马波 刘媛 张桂芬

摘 要：本文主要对无气自保焊应用于中部槽再制造进行了介绍研究，试验分析了堆焊耐磨板材的化学成分及硬度，模拟中部槽磨损对比了耐磨性能，应用无气自保焊对中部槽进行了再制造修复。实践证明无气自保焊可以有效提高中部槽的耐磨性能，增加了使用寿命，应用于中部槽的再制造有较好的前景。

关键词：无气自保焊；中部槽；再制造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.001

中国煤炭储量约1145亿吨，位居世界第三，同时也是世界最大的煤炭生产国。煤炭行业在我国各行各业乃至整个国民经济中有着举足轻重的地位。刮板运输机是煤炭开采尤为重要的设备，其中中部槽是用量最大，最易磨损的设备。资料显示，我国每年由于磨损报废的中部槽约有40万节，消耗钢材高达4.8万吨，价值约1.7亿元，因设备损坏停产造成的损失更是达数亿元。[1]因此刮板机中部槽的再制造就显得尤为迫切需要。本文主要针对利用无气自保焊应用于中部槽再制造进行研究。

1 无气自保焊简介

无气自保焊是利用自保护药芯焊丝在不需要额外施加保护气体的情况下实现堆焊的一种技术。无气自保焊原理如图1所示：药芯焊丝在充分燃烧分解后产生气体和熔渣覆盖在焊缝金属以及熔池上形成保护。

无气自保焊具有以下优点：

（1）自保护药芯焊丝是将化学试剂和合金粉末封装在金属表皮内，在使用时可自身产生保护气体和熔渣保护，不需额外施加保护气体[2]。

（2）无气自保焊使用直流焊机，可以在恒压下施焊，具有较好的电弧稳定性。

（3）无气自保焊可以实现自动化焊接、半自动化焊接、手动焊接自由选择，且具有连续性焊接特点，堆焊效率高。

（4）无气自保焊可以实现不间断送丝，从起弧开始可以一次成型且外观较好，堆焊质量较高。

2 堆焊耐磨性能试验及分析

选取2.8mm药芯焊丝在Q235基础板材上堆焊得到试验板材，与中部槽旧板同时取材对化学成分和硬度进行测试试验。经过化学分析后得出表1数据：

由上表可以看出试验耐磨板材C、Cr元素含量远高于中部槽旧板的元素含量，C、Cr形成Cr7C3化合物和粗大的六棱柱晶体，在耐磨层中形成耐磨骨架作用，具有较强的耐磨性能。

我们在两种板材随机抽取5个点测试洛氏硬度，最后求和取平均值得到表2数据：

由表2数据可以看出试验板材各点HRC均值56.7高于中部槽旧板HRC均值41。材料抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，它可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，硬度越高越难以被破坏，也就越耐磨。

为了更为直观的體现出试验材料的耐磨性能，我们模拟了井下运输中部槽的磨损，得到了表3的数据：

由磨损率可以看出，在相同磨损条件下，再制造中板耐磨层的耐磨性是溜槽旧中板5.5倍。试验情况如图2、图3所示。

通过试验分析，我们可以看到利用无气自保焊技术堆焊的耐磨板材耐磨性能远优于中部槽旧板性能，符合中部槽的再制造性能要求，可以应用于中部槽的再制造。

3 无气自保焊应用于中部槽再制造的设备与工艺

3.1 无气自保焊用于中部槽再制造的设备

无气自保焊用于中部槽再制造的设备主要由明弧自动焊机、固定式电动回转焊操作机、手动焊机组成。明弧自动焊机（图4）主要由行走装置、送丝装置、控制装置、直流焊机组成，可实现自动化堆焊，主要用于中部槽中底板的无气自保护堆焊；固定式电动回转焊操作机（图5）构成与明弧自动焊机相似，用于中部槽槽帮的堆焊；手动焊机（图6）主要由直流焊机和送丝机构组成，用于人工堆焊。

3.2 中部槽再制造工艺

通过对刮板机再制造的研究，根据我公司承担兖矿集团南屯煤矿刮板机设备修理任务的中部槽磨损损坏情况将再制造分为A、B、C三个等级，并对应三类再制造相关技术工艺。

（1）A类再制造。定义标准：中板磨损量在45%以上，溜槽边帮磨损量在45%～55%以内，中板链道位置有明显沟槽痕迹。

再制造技术工艺：中板、底板更换，在基板母材基础上堆焊耐磨层获得复合耐磨板。中板采用 30+5 mm复合耐磨板，底板采用 20+5mm 复合耐磨板。槽帮堆焊耐磨层，自动焊机堆焊槽帮内部表面耐磨层。

（2）B类再制造。定义标准：中板磨损量在30%～45%之间，溜槽边帮磨损量在30%～45%以内，中板链道位置有明显沟槽痕迹。

再制造技术工艺：中板需进行打底焊，补齐链道沟槽后堆焊中底板耐磨层：自动焊机堆焊耐磨层，中板共4道耐磨层，中间中心距200mm的2道，宽度分别为50mm，两侧中心距为720mm的2道，宽度分别为50mm，底板2道，中心距200mm，宽度分别为90mm，高度均为3-5mm；堆焊槽帮口耐磨层，槽帮槽口位置用Φ2.4丝堆焊内部表面耐磨层。

（3）C类再制造。定义标准：中板磨损量在30%以内，溜槽边帮磨损量在30%以内，中板链道位置无明显沟槽痕迹。

再制造技术工艺：自动焊机堆焊耐磨层，中板共4道耐磨层，中间中心距200mm的2道，宽度分别为50mm，两侧中心距为720mm的2道，宽度分别为50mm，底板2道，中心距200mm，宽度分别为90mm，高度均为3-5mm；堆焊槽帮口耐磨层，槽帮槽口位置用Φ2.4焊丝堆焊内部表面耐磨层。

4 无气自保焊应用于中部槽再制造的效果

该套刮板机中部槽再制造后于2016年5月下井用于南屯煤矿9304工作面，截至2017年3月测量时已在井下使用11个月，9304工作面进尺1395.5米，采煤量174.4万吨。我们深入采煤工作面现场利用超声波测厚仪选取机头机尾中间段共计3节中部槽，每节中部槽随机选取9个相同测量点测量中板厚度，得出表4数据：

由表4数据，可以看到在经过11个月采煤174.4万吨后，中板最大磨损量0.98mm，最少磨损量0.29mm，平均磨损量为0.55mm，耐磨性能有了极大的提升。实践证明无气自保焊可以有效提高中部槽的耐磨性能，增加了使用寿命，应用于中部槽的再制造有较好的前景。

5 结语

利用无气自保焊对中部槽进行再制造后的设备具有较强的耐磨性能和使用寿命，降低了矿井对新设备投入的费用降低新设备投入费用，发挥设备的“全寿命周期”，符合国家发展循环经济的要求，也降低了企业的生产成本。无气自保焊在中部槽再制造上有广阔的应用前景，必将对煤炭企业的发展注入新的活力。

参考文献：

[1]胡元哲.刮板输送机中部槽磨损失效分析与抗磨措施[J].矿山机械，2009，37（01）：33-36.

[2]龙金明.自保焊药芯焊丝焊接工艺[J].管道技术与设备，2001（05）

：23-24.