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。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。
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。