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摘要：借助于贵州水城矿业集团机械制造分公司近几年生产重型刮板输送机中部槽的一些成功经验，研讨了重型刮板输送机中部槽单件生产和批次生产的生产工艺，并对相关热处理工艺进行了比较分析。
关键词：刮板输送机；中部槽；NM360耐磨钢；焊后热处理
Abstract: with the mining group guizhou shuicheng machinery manufacturing enterprise in recent years the production of heavy scraper conveyor of central trough some successful experiences, research the heavy scraper conveyor central trough single production and batch production of production process, and the relevant heat treatment process makes a comparative analysis.
Keywords: scraper conveyor; The central manger; NM360 wear-resistant steel; Welding heat treatment
中图分类号: TD528+.3文献标识码：A 文章编号：
0引言
水矿集团机械制造分公司是水城矿业集团下属的机械制造企业，是集综采液压支架、带式输送机、刮板输送机生产和修理的矿务局中央机厂。我公司试制生产了SGZ764/400刮板输送机，中部槽采用封底铸焊结构，中板为NM360，厚度30mm；底板为Q345B，厚度为16 mm。因我公司是集团公司下属机厂，生产存在单件与批次的要求，对此，我们分别对其进行了工艺研究，所生产的产品在集团公司下属煤矿使用取得了较好效果。
1焊接前材质分析及工艺分析
1.1 NM360的化学成分分析（表1）
表1 NM360的化学成分分析
其中加入Si、Mn增加了钢的强度及耐磨性，C与Mn相配合，使钢具有加工硬化能力，提高抗磨性。根据碳当量计算：C当量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]×100%，碳当量≤0.46，相当于中碳钢
1.2铸造槽帮钢ZG30SiMn（表2）
表2铸造槽帮钢ZG30SiMn
C
根据碳当量计算：碳当量在0.32～0.45之间，也属于中碳钢。
1.3焊接工艺分析
根据碳当量分析，以上两種材质属中碳钢类，同时又是异种合金钢焊接，因此焊接性能较差。必须制定相关工艺来保证质量。
中部槽断面如图1所示。
图１中部槽断面图
工艺难点：①两种材质属中碳钢，又是异种合金钢焊接，必须制定焊前焊后处理工艺；②当焊接中板时，无底板支撑，必须有防止焊接变形措施。
2焊接工艺选择
无论是单件生产还是批量生产，焊接工艺为相同工艺。
2.1焊前准备
１）NM360耐磨钢板，厚度为30mm，按图纸要求打好坡口，由于坡口要求较高，坡口制作部分采用机械加工完成，并要求坡口两侧50 mm严禁有水、油、锈等杂质。
2）焊材的选择：选取的焊接材料应与焊接材料强度相当，并采用CO2气体保护焊，焊丝采用GHS-70高强度焊丝，焊丝直径1.2mm。
2.2焊接工艺过程控制
1）低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。中板NM360与槽帮合金铸钢点固时，点固长度为40～60mm，同时采用小电流点固。使整个结构件处于预热状态。
2） 中板NM360与槽帮合金铸钢焊接采用CO2气体保护焊，由于气体保护焊电弧稳定，飞溅小，能实现熔滴过渡频率稳定的短路过渡，可焊接细晶结构钢。
3）焊接线能量的选择，NM360为低合金钢，在其热影响区易产生低淬硬组织，从而导致产生冷裂纹，线能量对于焊缝金属的抗冷裂性和机械性能有明显影响。因此，从减少淬硬倾向及冷裂纹的产生、避免焊接过程中奥氏体的过热、减少高温区停留时间的出发点考虑采用较小的线能量能减少焊接缺陷的产生。最终通过计算选择12～15KJ/cm的线能量。
4）焊接速度的选择随着焊接速度的增大，母材熔合比会减小，速度过高会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷，速度过慢则形成大熔池、满溢、焊缝粗糙等缺陷 。因此，选择焊接速度：≤0.5cm/s。
5）焊接电压、焊接电流、焊丝直径、焊丝伸出长度对焊接质量的影响，电压过大，电弧不稳，熔深减小，易造成咬边。在一定焊速下电流增大易造成烧穿和过大的热影响区，反之熔深不足，焊缝成形变坏。焊丝直径过大，伸出过长易形成飞溅造成电弧不稳定。根据焊接线能量，选择焊接电压20～28V；焊接电流260～300A：焊丝伸出长度控制在15mm左右。
2.3焊接应力与变形的控制
在焊接过程中，有效的防止工件在焊接过程中产生的应力与变形是保证焊接质量的另一关键。在焊接过程中将各部件按图纸位置点焊后，在槽帮钢上下方各拉4～6条防变形筋（间距500～800mm），防变形筋必须具备一定的强度。采用对称多层多道焊的焊接方式，按以上制定焊接工艺参数，从而可有效的防止了焊接变形。焊后可捶击焊缝周围以消除和扩散应力，在制定焊接工艺时必须要求焊后焊工捶击。
3焊前、后热处理的选择
（1）对于成批生产，焊前、焊后热处理均使用电加热炉进行处理； 焊前预热由于中板NM360的碳当量较大， 厚度较大（30mm），抗拉强度大，预热有防止冷裂纹、降低冷却速度、减小焊接应力的作用，故应在焊接前进行适当预热，根据NM360的力学性能采取的预热温度为130℃~150℃，注意预热温度不能过高，否则将增加高温停留时间，减缓冷却速度，促使出现脆性裂纹。焊后热处理为了有效的消除内应力，提高构件的稳定性，改善构件的力学性能，根据实际情况采取550℃整体高温回火的方式进行焊后热处理。
（2）对于单件生产，采用电加热炉加热成本较高，因此采用氧—乙炔加热进行处理。具体如下： 焊前预热在近焊接区采用氧气—乙炔气体局部预热的方法。焊接完成后（不论是打底焊还是最终焊接）后均立即覆盖石棉被，以保证工件不冷却。焊后热处理采用氧气—乙炔气体对焊道及热影响区进行局部预热，加盖石棉被至自然冷却。
4结论
通过采取以上工艺措施，我公司生产的中部槽在煤矿使用一年以上均未发生焊缝开裂情况，取得较好的经济效果。
参考文献
[1]余晖.中部槽异型钢焊接工艺简介[J]，中小企业管理与科技2010第1期
[2]MT/T183-1988《刮板输送中中部槽》
[3] 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册》（第3版）[M].北京：机械工业出版社.2008-01
作者简介：冷利宁（1967――），男，工程师，1988年毕业于湘潭矿业学院工业电气化专业，现任水矿集团机械制造分公司生产副经理。发表专业学术论文多篇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：刮板输送机；中部槽；NM360耐磨钢；焊后热处理
Abstract: with the mining group guizhou shuicheng machinery manufacturing enterprise in recent years the production of heavy scraper conveyor of central trough some successful experiences, research the heavy scraper conveyor central trough single production and batch production of production process, and the relevant heat treatment process makes a comparative analysis.
Keywords: scraper conveyor; The central manger; NM360 wear-resistant steel; Welding heat treatment
中图分类号: TD528+.3文献标识码：A 文章编号：
0引言
水矿集团机械制造分公司是水城矿业集团下属的机械制造企业，是集综采液压支架、带式输送机、刮板输送机生产和修理的矿务局中央机厂。我公司试制生产了SGZ764/400刮板输送机，中部槽采用封底铸焊结构，中板为NM360，厚度30mm；底板为Q345B，厚度为16 mm。因我公司是集团公司下属机厂，生产存在单件与批次的要求，对此，我们分别对其进行了工艺研究，所生产的产品在集团公司下属煤矿使用取得了较好效果。
1焊接前材质分析及工艺分析
1.1 NM360的化学成分分析（表1）
表1 NM360的化学成分分析
其中加入Si、Mn增加了钢的强度及耐磨性，C与Mn相配合，使钢具有加工硬化能力，提高抗磨性。根据碳当量计算：C当量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]×100%，碳当量≤0.46，相当于中碳钢
1.2铸造槽帮钢ZG30SiMn（表2）
表2铸造槽帮钢ZG30SiMn
C
根据碳当量计算：碳当量在0.32～0.45之间，也属于中碳钢。
1.3焊接工艺分析
根据碳当量分析，以上两種材质属中碳钢类，同时又是异种合金钢焊接，因此焊接性能较差。必须制定相关工艺来保证质量。
中部槽断面如图1所示。
图１中部槽断面图
工艺难点：①两种材质属中碳钢，又是异种合金钢焊接，必须制定焊前焊后处理工艺；②当焊接中板时，无底板支撑，必须有防止焊接变形措施。
2焊接工艺选择
无论是单件生产还是批量生产，焊接工艺为相同工艺。
2.1焊前准备
１）NM360耐磨钢板，厚度为30mm，按图纸要求打好坡口，由于坡口要求较高，坡口制作部分采用机械加工完成，并要求坡口两侧50 mm严禁有水、油、锈等杂质。
2）焊材的选择：选取的焊接材料应与焊接材料强度相当，并采用CO2气体保护焊，焊丝采用GHS-70高强度焊丝，焊丝直径1.2mm。
2.2焊接工艺过程控制
1）低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。中板NM360与槽帮合金铸钢点固时，点固长度为40～60mm，同时采用小电流点固。使整个结构件处于预热状态。
2） 中板NM360与槽帮合金铸钢焊接采用CO2气体保护焊，由于气体保护焊电弧稳定，飞溅小，能实现熔滴过渡频率稳定的短路过渡，可焊接细晶结构钢。
3）焊接线能量的选择，NM360为低合金钢，在其热影响区易产生低淬硬组织，从而导致产生冷裂纹，线能量对于焊缝金属的抗冷裂性和机械性能有明显影响。因此，从减少淬硬倾向及冷裂纹的产生、避免焊接过程中奥氏体的过热、减少高温区停留时间的出发点考虑采用较小的线能量能减少焊接缺陷的产生。最终通过计算选择12～15KJ/cm的线能量。
4）焊接速度的选择随着焊接速度的增大，母材熔合比会减小，速度过高会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷，速度过慢则形成大熔池、满溢、焊缝粗糙等缺陷 。因此，选择焊接速度：≤0.5cm/s。
5）焊接电压、焊接电流、焊丝直径、焊丝伸出长度对焊接质量的影响，电压过大，电弧不稳，熔深减小，易造成咬边。在一定焊速下电流增大易造成烧穿和过大的热影响区，反之熔深不足，焊缝成形变坏。焊丝直径过大，伸出过长易形成飞溅造成电弧不稳定。根据焊接线能量，选择焊接电压20～28V；焊接电流260～300A：焊丝伸出长度控制在15mm左右。
2.3焊接应力与变形的控制
在焊接过程中，有效的防止工件在焊接过程中产生的应力与变形是保证焊接质量的另一关键。在焊接过程中将各部件按图纸位置点焊后，在槽帮钢上下方各拉4～6条防变形筋（间距500～800mm），防变形筋必须具备一定的强度。采用对称多层多道焊的焊接方式，按以上制定焊接工艺参数，从而可有效的防止了焊接变形。焊后可捶击焊缝周围以消除和扩散应力，在制定焊接工艺时必须要求焊后焊工捶击。
3焊前、后热处理的选择
（1）对于成批生产，焊前、焊后热处理均使用电加热炉进行处理； 焊前预热由于中板NM360的碳当量较大， 厚度较大（30mm），抗拉强度大，预热有防止冷裂纹、降低冷却速度、减小焊接应力的作用，故应在焊接前进行适当预热，根据NM360的力学性能采取的预热温度为130℃~150℃，注意预热温度不能过高，否则将增加高温停留时间，减缓冷却速度，促使出现脆性裂纹。焊后热处理为了有效的消除内应力，提高构件的稳定性，改善构件的力学性能，根据实际情况采取550℃整体高温回火的方式进行焊后热处理。
（2）对于单件生产，采用电加热炉加热成本较高，因此采用氧—乙炔加热进行处理。具体如下： 焊前预热在近焊接区采用氧气—乙炔气体局部预热的方法。焊接完成后（不论是打底焊还是最终焊接）后均立即覆盖石棉被，以保证工件不冷却。焊后热处理采用氧气—乙炔气体对焊道及热影响区进行局部预热，加盖石棉被至自然冷却。
4结论
通过采取以上工艺措施，我公司生产的中部槽在煤矿使用一年以上均未发生焊缝开裂情况，取得较好的经济效果。
参考文献
[1]余晖.中部槽异型钢焊接工艺简介[J]，中小企业管理与科技2010第1期
[2]MT/T183-1988《刮板输送中中部槽》
[3] 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册》（第3版）[M].北京：机械工业出版社.2008-01
作者简介：冷利宁（1967――），男，工程师，1988年毕业于湘潭矿业学院工业电气化专业，现任水矿集团机械制造分公司生产副经理。发表专业学术论文多篇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。