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挖掘机斗杆轴孔磨损和焊缝开裂修复工艺

发布日期:2019-06-18 作者: 点击:

挖掘机工作装置的动臂、斗杆、铲斗在作业过程中,不断承受冲击力及交变载荷的作用,容易产生磨损,其中轴孔磨损及焊缝开裂是最常见的损伤形式。哈尔滨挖掘机配件小编本文讲述挖掘机斗杆轴孔磨损及焊缝开裂2个方面的修复工艺。


1.斗杆结构


挖掘机斗杆由钢板焊接而成,斗杆上一般设有5个轴孔,即铲斗轴孔(I孔)、连杆轴孔(II孔)、动臂轴孔(III孔)、铲斗缸轴孔(IV孔)和斗杆缸轴孔(V孔),每个轴孔内均镶有轴套,如图1所示。


2.斗杆磨损原因


(1)轴孔磨损原因


挖掘机作业时,铲斗承受冲击载荷,该冲击载荷首先作用在斗杆上的I孔。I孔承受冲击载荷的传递路径为:铲斗→销轴→轴套→I孔内壁。


由于轴套硬度大于I孔,所以冲击载荷可造成I孔内壁产生塑性变形,导致I孔内壁与轴套外径的过盈配合被破坏。当销轴与轴套之间的摩擦力大于轴套与I孔内壁配合面的摩擦力时,轴套便会沿着I孔内壁产生转动。轴套产生转动后,将造成I孔严重磨损,导致铲斗作业时产生晃动,影响挖掘机作业效率。斗杆I孔磨损情况如图2所示。


(2)斗杆焊缝开裂原因


斗杆根部为扇形套(III孔)、侧板与下盖板结合部位,扇形套因强度需要而设计为锻造件,其刚度及强度大于与之焊接的板材,因此造成此处应力集中。同时在焊接此处时,扇形套、侧板与下盖板的焊缝相结合,由于焊缝间隙不均匀,造成焊接出现缺陷。此为斗杆断裂的主要诱因。斗杆根部轴座与侧板对接焊缝开裂情况如图3所示。

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3.轴孔磨损修复工艺


(1)选择修复技术


本文以斗杆I孔磨损(见图2)为例,讲述其修复工艺。I孔与轴套配合面严重磨损后,需对I孔进行修复。金属件表面修复技术有电镀、电刷镀、热喷涂、堆焊、激光熔覆、表面粘涂等,其覆层修复厚度及强度如表1所示。考虑到I孔磨损情况,及上述修复技术施工的便捷性、经济性、覆层修复厚度及强度等多方面因素,我们选择了气体保护焊、手工电弧焊堆焊修复技术。


(2)堆焊轴孔


将I孔按照孔径方向分为3等分,通过吊装或翻转,优先保证焊接区域处于水平向上位置,其中A区为水平焊接位置,B区为横向焊接位置,如图4所示。焊接区域参数如表2所示。此外,对重度划痕、磨损表面、侧磨损表面,分别采取不同参数施焊,堆焊厚度视I孔磨损程度决定。


焊接过程中,焊丝沿轴孔方向由外向内施焊。为防止产生未熔合缺陷,焊接时后1道焊缝应压在前1道焊缝的1/2~2/3处。每层厚度控制在2~3mm,焊层之间需进行清渣处理。堆焊结束后,孔径尺寸比标准孔径小10%左右,以便于机加工。轴孔内壁润滑脂孔处直接堆焊,待轴孔完成机加工后用钻头手工钻孔即可。


再次,判定I孔加工坐标。设定孔端面此4点处Z坐标轴分别为A、B、C、D,设定斗杆II孔端面坐标为A1、B1、C1、D1,III孔端面坐标为A2、B2、C2、D2;调整斗杆,保证各坐标点误差小于0.1mm。测量II孔、III孔、IV孔、V孔各孔中心坐标,通过MDS软件和机床程序判定I孔加工坐标。


最后,按照图纸技术要求对I孔进行加工。加工后补焊孔若有气孔需视气孔状况对其进行适当修整。经检验合格后,该斗杆I孔即完成修复工作。


4.焊缝开裂修复工艺


(1)清理母材裂缝


(2)焊接斗杆根部轴座焊缝


首先,翻转斗杆使其平放,将待焊区域朝上。其次,用气刨对斗杆根部裂纹进行清根处理,其要求参考表3,气刨顺序为由下至上。再次,从扇形套下部起弧开始焊接,打底焊1道,填充焊1层,盖面焊1道。最后,焊缝焊接完成后,将焊缝打磨平滑,打磨时不得伤及母材。焊接时应注意层间去渣后再焊,焊缝余高保持在2mm以内。


(3)后续处理


清理、打磨焊缝修复区域,保证外观质量。用锤适度敲打焊缝修复区,以消除应力。完成修复24h后,即可对修复区域进行无损探伤,以检验焊缝修复质量。


按照以上修复工艺将斗杆修复后,经检验轴孔尺寸、形位公差及精度,均符合设计要求。经UT探伤,修复的焊缝质量均满足设计要求。该斗杆修复工艺可应用于挖掘机动臂的修复,也可供挖掘机工作装置再制造参考。


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