CN103817412B - 一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺，其具体工艺步骤为：（1）堆焊过渡层；（2）将刀具装配到刀座内，然后把刀座嵌装入刀盘面板上的刀座安装孔内；（3）各个刀座与刀盘面板组装、调整无误后，将刀座与刀盘点焊加固，刀座上平面与刀盘面板之间采取分层焊接；（4）刀座上平面与刀盘面板的焊缝焊接加固后，进行刀盘内部的侧板与刀座之间的焊缝加固。本发明能够有效控制焊前预热产生的变形以及焊接过程中的变形在安全范围内。

Description

一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及到一种特定条件下铸钢件的组装焊接工艺。

背景技术

目前，在铁路隧道工程、水利工程和煤炭矿业矿井建设领域，硬岩掘进机是必不可少的设备，它是一种由电动机驱动主轴旋转，并推进刀盘，使其在一定压力作用下贴近岩石壁面，通过刀盘上装设的盘形滚刀破碎岩石，使巷道端面一次成型的大型工程机械，也是目前掘进岩石巷道最有发展潜力的机械之一。硬岩掘进机的核心部件为刀盘，刀盘上安装有多个带刀具的刀座，其中，刀座的材质为ZG35CrMo，刀盘面板材质为Q345B，厚度80mm，刀座与刀盘装焊后要求各个刀座上的刀具的刀尖在一个平面内，且20平方米内平面度不大于2mm，以保证各个刀具在使用时受力均衡，由于结构和所用材质的特殊性，刀座装入刀盘面板上的刀座安装孔后如何实现一些焊接要求，如焊前焊缝周围高温预热、焊接中如何保证焊缝周围温度和人员如何操作以及焊接变形控制等，主要在焊接时控制变形方面是难点。

发明内容

为克服背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺，该焊接工艺能够有效控制焊前预热产生的变形以及将焊接过程中的变形控制在安全范围内。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺，其具体工艺步骤如下：

（1）堆焊过渡层，在刀座上平面的四周边缘处开设凹槽，在凹槽内堆焊过渡层，堆焊过渡层时堆焊出加工余量，过渡层焊后，加工净尺寸；

（2）将刀具装配到刀座内，然后把刀座嵌装入刀盘面板上的刀座安装孔内，利用工装来调整刀座位置、控制刀座高低，并且使得刀座上的过渡层位于焊缝处；

（3）各个刀座与刀盘面板组装、调整无误后，将刀座与刀盘点焊加固，刀座上平面与刀盘面板之间采取分层焊接，先焊一道焊肉进行加固，再将焊缝填满，焊接时刀具和刀座上的加工面覆盖保护，焊接采用CO2气体保护焊，焊材选用ER50-6碳钢焊丝，直径为φ1.2mm，焊接时刀座与刀座之间对称施焊，每个刀座又采取2人对称、交叉断续焊；焊接当中利用平尺进行检测，通过检查平尺与刀具刀尖、工艺块的间隙控制刀具刀尖高低位置不变，随时调整焊接顺序；

（4）刀座上平面与刀盘面板的焊缝焊接加固后，进行刀盘内部的侧板与刀座之间的焊缝加固，焊接加固后测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后焊完刀座上平面与刀盘面板之间焊缝，再次测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后拆掉刀具和工装，将工件翻转，使刀盘面板上平面朝下，进行刀座内部焊缝的焊接，焊接时同样采取对称施焊的方法。

由于采用上述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、在刀座上堆焊过渡层，有效的避免了ZG35CrMo与Q345B异种钢的直接焊接，使得两者在焊接时不需再进行高温预热，避免了预热产生的变形；

2、在焊接过程中，采用CO2气体保护焊，焊材选用碳钢焊丝ER50-6，直径为φ1.2mm，焊接时采用分层、对称、交叉断续焊，小电流、小的焊接规范参数，快速施焊，多层多道焊控制热输入，进一步控制了焊接变形，提高了焊接质量；

3、刀座的装配调整、找正、焊接固定，焊接当中通过检查平尺与刀尖、工艺块的间隙进行控制刀尖高低位置不变，随时调整焊接顺序，为控制焊接变形，提供了有力的保证。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

工艺要求：刀座上接近刀盘面板处材质为ZG35CrMo、刀座接近刀盘内部的侧板处材质为Q345B，刀盘面板和内部的侧板材质均为Q345B，面板厚度80mm、内部侧板厚度30mm，刀座安装刀具后嵌装入面板上的刀座安装孔内，刀座上平面与面板之间坡口焊接，刀座下部与刀盘内部的侧板之间固定焊接，刀座与面板装焊后保证各个刀座上的刀具的刀尖在一个平面上，且20平方米内平面度不大于2mm。

采用本发明对刀座与刀盘之间进行焊接，其具体工艺步骤如下：

（1）堆焊过渡层，在在刀座上平面的四周边缘处开设15mmx25mm的凹槽，在凹槽内堆焊过渡层，堆焊过渡层时，采用ER50-6碳钢焊丝，直径为φ1.2mm，堆焊前凹槽周围预热，加热方法采用煤气加热，焊后保温缓冷，堆焊过渡层时堆焊出加工余量，过渡层焊后，加工净尺寸；

堆焊过渡层的作用：使刀座与面板焊前不再预热，避免了因预热产生的变形；

（2）将刀具装配到对应的刀座上，然后将刀座与刀盘面板组装，首先在装配平台上，将刀盘（工件）用可调垫铁调整水平，用平尺及框式水平仪检查刀盘面板上工艺块的上平面水平度达0.1/1000；利用各件刀座上起吊孔吊装刀座，使各刀座顺利穿入刀盘上对应的安装孔，以工艺块及中心刀座定位基准孔为基准，在工艺块上放平尺，用工装调整刀座的高低，保证各滚刀均与平尺接触，各刀座周边与前面板周边塞塞尺检查间隙均匀，并使刀座上的过渡层位于焊缝处；

（3）各个刀座与面板组装、调整无误后将刀座点焊固定，组装后检测，20平方米范围内的平面度≤0.06mm；

焊接刀座与刀盘面板的焊缝时，刀具和刀座上的加工面覆盖保护，采取分层焊接，先焊一道焊肉进行加固，再将焊缝填满，每个刀座上平面与刀盘面板之间的焊接采取对称位置施焊，且用CO2气体保护焊，焊材选用ER50-6碳钢焊丝，直径为φ1.2mm。焊接时刀座与刀座之间对称施焊、又每个刀座采取2人对称、交叉断续焊的方法，焊接当中通过检查平尺与刀尖、工艺块的间隙进行控制刀尖高低位置，随时调整焊接顺序；

焊接时，刀具不从刀座上拆掉，而刀具中自带有轴承、橡胶密封垫等不耐高温的零件，为了避免高温影响轴承、橡胶密封垫等零件的使用性能，也为了减小焊接变形，焊接时须注意以下几方面：

①采用CO₂气体保护焊，小电流、小的焊接规范参数（焊接电流180-200A、电压24-26V）快速施焊，控制焊接热输入；②两人对称施焊，防止工件受热不均而产生焊接变形。且每个刀座焊接时又采用多层多道、对称交叉断续焊接，避免焊接时温度过高；③焊接时须随时监控焊接温度，使焊缝附近20-30mm的范围内温度控制在120℃以下，实时用远红外测温仪进行监控；

（4）刀座上平面与刀盘面板的焊缝焊接加固后，进行刀盘内部的侧板与刀座焊缝加固，刀座与侧板之间是Q345B之间焊接，焊接加固后测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后焊完刀座上平面与面板之间焊缝，再次测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后拆掉刀具和工装，将工件翻转，使面板上平面朝下，进行刀座内部焊缝的焊接，焊接时同样采取对称施焊的方法。焊后再次将刀具安装到刀座上，检测刀具刀尖平面度。

由于刀座材质为ZG35CrMo和Q345B，通常情况下焊接是需要预热的，按照化学成分计算碳当量得出需焊前预热温度≥350℃，预热的话，刀座及面板必然会产生变形，影响最终焊接质量；而本发明的焊接工艺通过在刀座上堆焊过渡层以及装焊中的一些控制手段，从而使刀座与面板焊接时不用进行预热，进而避免了预热产生的变形，也是组装误差和焊接变形得到了有效控制，大大提高了焊接质量。

Claims (1)

1.一种硬岩掘进机的刀盘与刀座的焊接工艺，其特征是：具体工艺步骤如下：

（1）堆焊过渡层，在刀座上平面的四周边缘处开设凹槽，在凹槽内堆焊过渡层，堆焊过渡层时堆焊出加工余量，过渡层焊后，加工净尺寸；

（2）将刀具装配到刀座内，然后把刀座嵌装入刀盘面板上的刀座安装孔内，利用工装来调整刀座位置、控制刀座高低，并且使得刀座上的过渡层位于焊缝处；

（3）各个刀座与刀盘面板组装、调整无误后，将刀座与刀盘点焊加固，刀座上平面与刀盘面板之间采取分层焊接，先焊一道焊肉进行加固，再将焊缝填满，焊接时刀具和刀座上的加工面覆盖保护，焊接采用CO2气体保护焊，焊材选用ER50-6碳钢焊丝，直径为φ1.2mm，焊接时刀座与刀座之间对称施焊，每个刀座又采取2人对称、交叉断续焊；焊接当中利用平尺进行检测，通过检查平尺与刀具刀尖、工艺块的间隙控制刀具刀尖高低位置不变，随时调整焊接顺序；

（4）刀座上平面与刀盘面板的焊缝焊接加固后，进行刀盘内部的侧板与刀座之间的焊缝加固，焊接加固后测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后焊完刀座上平面与刀盘面板之间焊缝，再次测量各个刀座上刀具刀尖平面度，合格后拆掉刀具和工装，将工件翻转，使刀盘面板上平面朝下，进行刀座内部焊缝的焊接，焊接时同样采取对称施焊的方法。