（陕煤集团神南产业发展有限公司 陕西神木 719300）
摘要：现如今，我国是科技快速发展，社会在不断进步，采煤机工作时摇臂受截齿传来的的振动冲击，使得处于相对浮动状态的轴与摇臂壳体轴孔有相对运动，致使摇臂壳体轴孔磨损，当轴孔磨损到与轴有一定间隙后，由于外界粉尘的不断进入，加剧了轴孔的磨损，使轴孔密封失效。采用将磨损轴孔补焊之后在加工的方法修复摇臂壳体。
关键词：摇臂修复；行孔镗孔；补焊；摇臂检验
引言
采煤机在煤矿安全生产中起着排头兵的作用，采煤机工作正常与否直接影响着煤矿企业的效益，采煤机摇臂壳体设计不仅关系着生产制造商的声誉，也会给煤矿使用方造成巨大影响。为了避免出现安全事故，因此要找出采煤机摇臂壳体在采掘工作中出现的各种问题的原因，优化设计方案，现就采煤机摇臂壳体设计进行分析讨论。
1材料的选用
目前国内摇臂壳体所用材料大多为ZG270-500或ZG25MnNi等碳素钢和低碳低合金钢，材料的铸造性能和焊接性能虽然比较好，但屈服强度和抗拉强度都不高，抗拉强度450~550MPa，不能满足高强度摇臂的需要。高强度摇臂壳体材料采用了含Ni、Cr、Mo的优质高强度合金钢，严格控制钢中S、P的含量，达到了优质合金结构钢的标准。该材料通过一定的热处理，具有较好的耐磨性及综合机械性能，满足高强度摇臂的机械性能要求。
2采煤机摇臂壳体修复工艺
2.1摇臂焊接修复
（1）采煤机摇臂使用过程中造成壳体严重磨损以及各个轴孔严重变形、尺寸超差等问题，对其摇臂材料成分、力学性能焊接性能分析。①焊前准备：对摇臂壳体返修前进行清洗，去除金属疲劳层、油脂及缺陷处理。并用角磨机打磨母材使其露出金属光泽。同时清理处理电机孔定位止口油污及毛刺，要求露出金属光泽。为了防止其淬硬组织及冷裂纹产生，焊前需对修复部位进行预热处理，因摇臂整体尺寸较大且整体预热可能出现变形采取局部预热处理，使用氧气-乙炔焰对需施焊部位50mm范围内预热150~200℃②焊接参数确定焊条：J422；直径3.2mm；312电焊机；电流选择：100~130A。焊接时采用平焊位置焊接，保证焊接质量要求焊缝缜密：一轴、二轴孔分别将孔一侧补焊完成后，翻转摇臂补焊另一侧。补焊时，各孔预留镗孔余量8~10mm。③焊后去应力处理补焊完成后，清理药皮，整理检查焊缝表面是否有低点，需要再次施焊。补焊完成后采用石棉布覆盖保温2~3h，要求缓慢冷却至室温。（2）摇臂镗孔修复①行孔加工相关技术要求：尺寸精度：内孔要求公差Max=0.046mmMin=0.029mm表面粗糙度：摇臂行孔表面粗糙度Ra=1.6同轴度、平行度：平行度要求在0.1mm以内同一行孔的同轴度在0.03mm中心距：各行孔中心间距公差Max=0.09mmMin=0.064mm。②行孔加工工序a.清洗定位面：清除行星减速器胎具定位孔准830、准430、及端面的杂质、油污等，保证其与胎具定位结合面保持光滑无毛刺；要求一次找正工件加工各轴孔，不得重复找正。b.安装胎具、找正工件：安装摇臂胎具。通过定位工装确保摇臂壳体行孔的同轴度和平行度，使其处于同一坐标系内。将胎具定位法兰分别安装于孔准830、准430内。行车吊起工件，同工装一同置于工作台上。电机另一侧壳体底部采用微调顶丝支撑，壳体两侧分别安装惰轮芯轴与惰轮孔配合。③找正工件a.行星减速器一侧两端工装孔准150同心，同另一侧电机孔定位止口找正；以工装内孔为基准，水平移动机床主轴采用摇臂加长镗刀杆作为辅助固定百分表，通过调整电机壳体底部微调顶丝，将电机孔定位止口同行星减速器一侧轴心保持水平。平行度要求在0.15mm以内。若孔出现变形出现椭圆，则测量时同轴度应小于孔内最大变形量。电机孔一侧壳体底部前后点做辅助支撑，支撑点上方以压板做预紧。
卸下辅助镗刀杆百分表测壳体两侧惰轮轴芯轴十字轴心母线，芯轴平行度、同轴度、孔中心距小于0.1mm。通过电机孔两个定位端和行星部水平尺寸进行对比，中心距A在电机孔两处定位端有较大变化，摇臂因受力不均衡从整体上存在某个方向的变形，此时需要对电机孔定位端进行镗销将高点镗掉，以保证装配的精度和位置度要求。工件找正后，卸下壳体两侧惰轮孔芯轴。电机孔一侧压板压紧工件。b.若因磨损，当对摇臂一二轴孔、惰轮孔同时进行补焊，全部需要重新加工时，找正方法同上述一样，此时不需要安装惰轮芯轴。需将行星部一侧轴心同电机孔定位端轴心水平找正保证其直线度。压紧工件后，移动主轴中心距A，重新对行星部轴心进行重复验证，确定电机孔一侧压紧后其轴心水平位置没有发生变化。
2.2摇臂壳体砂型制作及浇注工艺
摇臂壳体的砂型采用了适合大型铸钢件铸造的铬铁矿面砂及树脂粘结剂。树脂粘结剂能够有效保证产品的尺寸精度，提高产品的表面质量，减少废品。铬铁矿砂是一种优质的中性耐火材料，用于大型铸件，可有效地防止机械粘砂和裂纹等铸造缺陷，还可促进顺序凝固。摇臂结构复杂，特别是在电机安装孔处横向与纵向尺寸较大，厚度较厚，流动性较差，易产生铸造裂纹和气孔。为防止铸造裂纹的产生，在铸造前，通过计算机模拟对高强度摇臂进行了模拟浇注，从模拟浇注中，可以直观地看出浇注通道是否堵塞，以及会出现疏松、缩孔等缺陷。
2.3冷却水路的修复
1）水路修复方法用气刨枪对冷却水出液腔进行气刨。转运至钻床处，选用准25钻头对水管焊接口打孔至水管脱落，选用准40钻头进行扩孔深15mm依次进行4次。选用准22的无缝钢管制作水管两端留够余量。焊接时先对准40的孔径与水管间隙进行焊接割除余量后再用EQ50二保焊机对端面进行焊接。2）焊接方法和参数350二氧化碳保护焊机；电压220V；焊丝ER50准1.2mm；电流选择100~130A；电压220V。焊接时要求沿水管进行圆周点焊接，及时清理焊渣。焊接完成后用角磨机进行打磨处理，用探伤液进行探伤检验。3）水路的检验将进液腔和出液腔的盖板焊接后，安装M22×1.5螺塞于行星头两端喷雾口，接进水管压力在2.5~5MPa保压5min。若进、出盖板和各水管焊接处未出现渗露现象则进入下道工序，若出现渗露现象则重新进行焊接、检测、试验。
2.4改进镗孔加工工艺，增加镗孔加工工序
操作人员在对补焊后的摇臂壳体行孔进行镗加工的过程中，首先用白钢刀进行粗镗，目的是去掉因补焊造成的高硬度、表面凹凸不平的表层，为下一步镗孔质量提供加工条件；然后再对行孔进行半精镗，一方面是为了保证后道工序精镗的加工余量足够且不大，另一方面是确保精镗后内孔尺寸及表面粗糙度能够更好地达到技术要求；最后精镗时选用机夹合金刀，并通过选择高转速、低进给量和小切削量来进行精镗，从而保证行孔尺寸和表面粗糙度的高要求。通过以上的工艺加工，保证了摇臂壳体行孔的加工尺寸和表面粗糙度。
结语
高强度摇臂壳体的铸造缺陷显著降低，无深层位置的缺陷，铸造质量得到了提升。壳体的机械性能远高于普通摇臂壳体的机械性能，基本达到国外采煤机摇臂壳体的机械性能，满足高产高效工作面的要求。同时由于高强度摇臂的材料选用了含Ni、Cr、Mo的优质高强度合金钢，铸造机加工工艺进行了改进，造成了高强度摇臂的制造成本偏高。而目前国内煤机市场受煤炭市场不稳定，竞争越来越激烈，高强度摇臂及采煤机很难在国内市场普遍推广。
参考文献：
［1］崔峰．不同造型粘结剂对铸钢件表面质量的影响［J］.金属加工：热加工，2014（9）：28-30．
［2］王桂民，杨震华．铬铁矿砂在大型铸钢件上的应用［J］.大型铸锻件，2010（3）：37-40．