1台WK-10B型挖掘机出现回转齿圈断裂和断齿现象。该齿圈位于底架梁和中盘之间，属于非易损件，其损坏后可进行焊接修复。霍林河地区的冬季气温低，多数都在－40～－32 ℃之间，作业环境比较恶劣，若在露天坑下焊接易出现裂纹。根据经验，我们采用加热保温直流电弧焊，对其进行焊接修复。

1.焊前准备

(1) 确定回轮齿圈材质

经金属材料实验室取样化验，确定断裂齿圈材质为ZG42CrMo。此材质碳含量高，合金元素含量多，焊接性差，淬硬倾向大，属于较难焊接材料。焊接时如果冷却速度过快，焊缝和焊接热影响区极易产生硬脆的马氏体组织，形成冷裂纹。

(2) 选择焊接方法和焊接材料

根据现场焊接条件，采用直流反接电弧焊。在焊接焊材选用上，根据ZG42CrMo材料的机械性能，借鉴以前焊接其他挖掘机回转齿圈的经验，选取A507奥氏体不锈钢焊条。但在实际焊接时出现了裂纹，导致焊接失败。

经分析认为，产生裂纹是因为冷却速度过快和焊后热处理时间短，使得脆硬组织产生冷裂纹。A507焊条价格较高，用于较大焊接量的成本也较高。基于上述原因，决定更换焊条。经过查找资料和咨询厂家，确定使用J707焊条，焊条规格选用φ3.2 mm和φ4.0 mm，其参数如附表所示。

 

J707焊条参数
焊条直径 mm	焊接电流 A	电弧电压 V	焊接速度 mm/min
3.2	80-110	23-25	60-75
4.0	130-170	25-28	80-150

 

(3) 改善焊接环境

为了降低风速，提高焊接环境温度，采取用苫布将挖掘机围起。焊接环境温度要求在16 ℃以上，达不到要求可用大功率加热器进行加热。

(4) 烘焙焊条

焊条在使用前，必须参照焊条制造厂推荐参数(烘焙温度和烘干时间)进行烘焙，J707焊条烘焙温度为350～400 ℃。将焊条烘焙1 h，烘焙好的焊条放到保温箱内保温。保温温度控制在100～150 ℃范围内，随用随取。

(5) 制作样板

为确保齿圈样板的节圆半径和齿形角与大齿圈的一致，以及被镶焊的齿块定位准确，要求齿圈样板包含5个齿牙以上。齿圈样板可根据挖掘机上回转齿圈齿形制作，材料采用0.5～0.75 mm厚的镀锌板或钢板。样板制成后，其与挖掘机上回转齿圈齿面定位间隙应在1 mm以内。

(6) 切割齿块

选择齿形比较好的报废回转大齿圈，清洗去除其表面油污；根据挖掘机断裂齿圈修复齿数需要，对回转大齿圈进行整体切割，要求其厚度与齿根宽皆留5 mm余量，镶入齿牙背部方向的厚度不小于40 mm。

(7) 刨削齿圈

将需修复回转齿圈断裂处及附近齿牙的油污、铁屑等杂物清理干净，经检查应无其他裂纹；将齿圈断口附近100 mm范围预热至150 ℃后，再刨削损坏的齿牙，断口及齿牙背侧的2道筋板也要刨削平整，断口两端应刨出30°角左右坡口；根据齿圈刨削的形状和尺寸，对需要镶入的齿块进行修形；用角磨机将所刨削齿圈上的坡口及齿牙背侧的2道筋板打磨平整至有金属光泽，需要镶入的齿块按同样要求处理。

2.焊接过程

(1) 齿块点焊定位

将修整完毕的齿块放入需修复回转齿圈的新开缺口内，先调整上下间距，使齿块上下端面与大齿圈端面平齐；然后根据齿圈样板，调整好齿块齿面弧度和两端的齿间距，确认齿间距均匀无误后，对齿块进行对称点焊定位。

(2) 镶补筋板

齿块点焊定位后，测量其背侧的2道筋板尺寸和形状；将厚度30 mm的16Mn钢板按测量出筋板的尺寸和形状，割出2道筋板，再按要求加工出坡口，并打磨平整；将齿块取下，将底部筋板镶入原筋板相应位置，点焊固定；检测无误并进行预热后，即可焊接筋板与齿圈间的焊缝。

(3) 完成焊接

筋板镶补完毕后，按照上述方法将齿块重新组对、点焊固定、预热，待预热温度达到要求后再焊接一遍底部筋板与齿块之间的焊缝；焊完后组对上部筋板至相应位置，再进行预热，达到温度后焊接2道连接焊缝；最后检测温度，如果温度在要求范围内，可按要求焊接2道对接的焊缝至饱满，达不到要求则需重新加热后再进行焊接。

(4) 焊接控制要点

焊前预热方式采用红外线加热器进行加热，温度控制在200～250 ℃之间，预热范围距坡口边缘100 mm左右。加热温度可在焊缝两侧50 mm范围内使用红外线测温仪进行检测。由于加热器没有温度控制装置，所以加热时间应控制在12～15 h之间。

焊接时应采用多层多道焊接，焊接电流不超过规定的上限。焊道摆动范围应控制在6～12 mm，在靠近母材的焊道焊接时，不宜摆动焊条。焊层厚度应控制在2.5～4 mm。

应先焊接左侧焊口，后焊接右侧焊口。焊接过程中，要及时清理熔渣和焊道内附着的烟尘，避免焊缝残留夹渣和气孔，同时力求做到焊缝层间温度在200 ℃左右，以防温差过大产生裂纹。焊接过程中停止或休息时需要继续加热，以保证层间温度不低于200 ℃。除定位焊、打底焊（前3层）和焊缝盖面不得锤击消应力外，其他每焊一层都应立即进行锤击消除应力。焊接完毕后进行热处理时，要求将加热帘子铺盖在焊接焊缝的齿面上。

3.焊后修整

焊接的齿圈经热处理后还要进行齿形修整。修整时要求将齿顶面凸起部分打磨平整，齿面按照样板的齿形进行打磨。修整后的齿形用样板卡上后间隙应在1 mm之间，且各齿之间间隙均匀，齿距在要求的范围内。

在齿形修整完毕后，进行着色检验无焊接缺陷后即可投入使用。此工艺适用于齿块镶嵌的修复，对于单个齿牙损坏同样适用。