如何提高挖掘机斗齿的使用寿命

张　清（唐山化工机械有限公司,河北　唐山　063000）

如何提高挖掘机斗齿的使用寿命

张清
（唐山化工机械有限公司,河北唐山063000）

摘要：挖掘机的铲斗齿是挖掘作业中最为重要的一个部件，品质较好的铲斗齿不但可以更为有效的提升工作效率，而且铲斗的精良也可以更好的辅助不同挖掘工作的顺利开展，对此，对于铲斗齿的保养与维护，这也是挖掘机使用中较为重要的一点。本文将探讨如何有效的提高挖掘机斗齿的使用寿命，简要介绍改良斗齿结构和使用堆焊斗齿表面来延长斗齿使用寿命，减少生产成本的同时提高挖掘机工作效率。

关键词：挖掘机；斗齿；挖斗；使用寿命

0　引言

我国目前有数万台挖掘机在服役,由于斗齿的作业对象是矿石、岩石或土等，工况条件十分恶劣，挖掘作业中斗齿不仅要受到滑动磨损而且还要承受一定的冲击载荷，这样一来就大大地缩短了斗齿的使用寿命，变为消耗最大的易损件。由于斗齿表面硬度低的原因,导致了其耐磨性差而磨损,其中部分因为韧性不足,在受到一定冲击作用时而发生脆断,不但造成材料上的浪费和经济上的损失,还直接影响着生产进度。因此理想中挖掘机斗齿的表面材料应该具有高的硬度和耐磨性，基体材料应具有高强度、高韧性的特点，但是这是单一的材料难以同时达到的。

目前为止国内斗齿主要用高锰钢制造而成,也有部分用合金钢制造而成。但是一般认为高锰钢经过固溶处理后转变为的奥氏体组织高锰钢在经受强冲击载荷时，金属表面发生塑性变形，在变形层内有明显的加工硬化现象，随之表面层的硬度也大幅提高。本文根据现场实际应用，介绍耐磨堆焊在提高斗齿使用寿命中的应用。

1　斗齿受损原因分析

挖掘作业时斗齿各个工作面与被挖掘物接触，在挖掘过程中的不同工作阶段其受力情况是不同的。斗齿齿尖首先接触到物料表面时，由于速度较快，斗齿齿尖部位会受到较强烈的冲击载荷。若斗齿材料的屈服强度低，则会在尖部产生塑性变形。随着挖掘深度的增加，斗齿的受力情况会发生改变。当斗齿切割物料时，斗齿与物料之间发生相对运动，在表面产生很大的挤压，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力。如果物料为硬度较大的岩石块、混凝土等，摩擦力将会很大。这个过程反复作用的结果就是在斗齿的工作面上产生不同程度的表面磨损，进而产生深度较大的犁沟导致斗齿报废。因此斗齿表面耐磨层质量的好坏直接影响着斗齿的使用寿命的长短。

2　焊接材料的选用

为了提高斗齿表面的耐磨性能，堆焊时选择合理的焊接材料是非常必要的。高锰钢基材表面堆焊焊接材料的选用原则是，只要在使用过程中能经受的住物料撞击和能承受的了较大的冲击载荷，就尽可能选择硬度高、耐磨性好的堆焊合金材料。如：在冲撞非常强烈的工作场合下使用的斗齿，其表面堆焊时应选用奥氏体锰钢堆焊合金材料。

斗齿基体材料大多数为奥氏体组织高锰钢（钢号ZGMn13），因此在焊接修复时选用型号为EDMn-B-16（牌号D266）高锰钢堆焊焊条。这种焊条的填充金属为奥氏体组织高锰钢，并且填充金属中还添加了钼，从而提高了焊缝金属的抗裂性和耐磨性，因此使用该焊条的堆焊后的斗齿表面具有加工硬化、韧性高和耐磨性好的特点，堆焊金属表面硬度可以达到HB≥170。

由于ZGMn13属于高碳钢其焊接性比较差：一方面是在焊接热影响区中容易析出碳化物从而引起材料脆化；另一方面是焊缝热裂纹倾向较为严重，特别是在近焊缝区容易产生液化裂纹。所以施焊前，须制定合理的焊接工艺，以保证堆焊金属层的质量减少焊接缺陷的产生。

3　焊接工艺措施

由于ZGMn13奥氏体高锰钢的焊接性较差，所以在施焊时应该采用热源集中、焊接线能量小的焊接方法，本文推介使用焊条电弧焊。其工艺如下：

（1）施焊前必须把待焊处的泥垢、油污和铁锈等杂质清理干净，打磨至露出金属光泽。仔细检查待焊处有无分层、裂纹、夹砂和气孔等缺陷。若发现这些缺陷，必须用砂轮机或电弧气刨铲出以保证堆焊时的焊缝质量。修复磨损的部位时必须要把硬化层用砂轮机磨去，因为硬化层的金属对裂纹敏感程度高。若在硬化层上堆焊，则会增加焊接裂纹产生的倾向。

（2）选用直径3.2mm的焊条，小电流（100～120A）施焊，使用前焊条按照使用说明烘干。施焊时，焊条尽量不要摆动，如需要摆动时，摆动幅度不要超过焊条直径的3倍，尽量采用窄焊道。

（3）焊前不应预热，多层焊时层间温度不应超过300℃，焊接时要尽可能地采用小线能量，尽量减少基本金属受热时间，电源采用直流反接法，焊接时运用间断焊、焊后立即水冷至常温的工艺措施。加快焊接接头的冷却速度，尽量缩短焊后缓冷到950～250℃温度区间的停留时间，这个温度范围内会有大量碳化物析出，碳化物则会导致母材变脆。减少碳化物的析出，是防止过热使热影响区脆化的有效工艺措施。

（4）焊后水冷前可用尖锤锤击焊缝金属区，以消除焊接时产生的应力。

4　日常保养维护

挖斗两侧的斗齿一般比铲斗中间的斗齿磨损要快，当两侧斗齿比中间斗齿磨损短很多的时候，可以把两侧和中间的斗齿互换位置继续使用，这样可以减少修复的次数，间接地增加斗齿的使用寿命。在斗齿磨损达到使用限度前，要及时进行堆焊修复。另外，不同材质的斗齿适用于不同硬度的介质，没有某一种材料制成的斗齿适合任何作业环境，所以要根据不同的作业介质，合理选用斗齿。

5　总结

采用耐磨堆焊修复的挖掘机斗齿,具有较高的耐磨性,其使用寿命可提高3～4倍,而其堆焊费用相对更换新斗齿的费用要小的多。并且一只旧斗齿可以多次修复使用,即在耐磨堆焊层磨损掉后，可再次进行堆焊修复直到整体报废为止，这样大大节约节省了生产成本。另外当新换的斗齿在恶劣的作业环境下工作，并承受特别强烈的冲击载荷时，亦可先在新斗齿表面堆焊，增加其耐磨程度提高使用寿命。由于表面堆焊降低了对斗齿基材的要求,从而也减少了材料成本,给制造单位和使用单位都带来较高的经济效益,非常值得推广。

参考文献：

[1]葛长路.矿山机械磨损与抗磨技术[M].徐州：中国矿业大学出版社,1995(11).

[2]陈天佑等.金属堆焊技术[M].北京机械工业出版社,1990.

[3]夏卿坤，戴娟，胡冠昱，陈蕾.提高高锰钢斗齿使用寿命的途径[J].水利电力机械,2002(05).

作者简介：张清（1985—），男，助理工程师，河北石油职业技术学院,大专,焊接技术。