大规格矿用链条的制造研究分析

大规格矿用链条的制造研究分析

高国印

中煤张家口煤矿机械有限责任公司，河北张家口 075000

摘要：从生产工艺的层面对冷编链冷焊接工艺、热编链冷焊接工艺以及热编链热焊接的工艺的优缺点进行分析，从中发现热编链热焊接的工艺具有一定的经济意义。因此在日后大规格矿用链条制造过程中，会逐步提升对热编链热焊接工艺应用的概率，将热成型后的链环迅速送到焊机上，在650度以上的温度进行焊接变换，在整个焊接过程中保持高温状态，焊接时间短于冷态时间，进一步提升生产效益。

关键词：大规格；矿用链条；制造

前言:现代化背景下，我国行业产业也在不断发展过程之中，煤炭工业发展速度也在不断提升，大功率采煤机以及运输机械的使用率也在不断攀升，刮板输送机的部件矿用大规格链条需求也随之增加。想要进一步满足大规格链条的具体需求，各链条生产厂家需要利用研制以及引进设备来扩大生产规格。现阶段国内外生产大规格矿用高度圆环链工艺需要经历下料、编链、抛丸、焊接、拉伸、热处理、拉伸几个环节，其中，编链焊接的工艺有三种不同形式，主要包括冷编链冷焊接工艺、热编链冷焊接工艺以及热编链热焊接工艺。本文从三种工艺的角度出发进行分析，对各个工艺的优缺点进行分析，发现热编链热焊接工艺的经济效益最优。

1. 冷编链冷焊接工艺

将原材料编链成型后的焊接工艺，一般用于Φ8mm以下的矿用链条生产之中，但是我国存在个别厂家使用此工艺方法生产Φ30mm的矿用链条，利用冷编链冷焊接的工艺生产规格较大的链条，对原材料质量要求较高，原材料需要通过冷弯无裂纹测试，除此之外，相关焊接设备也迎来了较高的要求。

在冷编链冷焊接工艺应用的过程之中，原材料的冷弯性能以及硬度需原材料需要拥有较好的冷弯性能和一定范围的硬度，如果原材料硬度不足，就会在冷成型之后造成加剧链环几何尺寸不稳定的问题，焊接时质量也无法得到有效保证。除此之外，如果材料的硬度过高，那么在冷编链时，链环的内圆弧应力过大，导致加工硬化层的产生^[1]。拥有硬化层的链环，在最后整合过程之中容易出现裂纹，焊接时加热速度过快，也会使得硬化层受组织应力以及热力影响，造成开裂的现象的发生，最终导致裂纹的出现。另外，大规格链条棒料直径较粗，材料冷弯性能不高，因此弯环过程之中变换外圆弧受拉力应力作用影响，此时内圆弧受到压应力作用影响，链环圆弧里侧部位会出现细微裂痕以及皱纹的问题，严重时会导致脆断现象的产生。

焊接的过程之中，焊接设备需要有较强的顶锻力以及夹紧力以及适当的顶锻后的压力，以免出现顶锻速度较差，焊接组织疏松的问题，导致链环焊接强度受到影响^[2]。焊接过程之中，电流集肤效应产生，链环棒料表面电流密度过高，温度较环内部来说更高一些，链环表面有裂纹的地方就会出现导体电阻以及接触电阻，导致高温高热问题的产生，出现烧伤以及裂口，冷编链冷焊接工艺应用的过程之中，在特殊条件下只能生产最大限度为Φ30mm以下的矿用链条，但此种加工工艺手段不够复杂，比较容易实现。

2. 热编链冷焊接工艺

热编链热焊接工艺，就是在热编链结束时，等到链环冷却之后，再进行焊接的工艺。此工艺在生产Φ22mm以上的大规格矿用链条中较为常见，链环下料之后，在800~850度以上高温进行编链，改变了传统冷编链冷焊接成型工艺中存在的问题，对于原材料的要求也不是很高，能够保障链条的技术要求。对于冷编链冷焊接工艺来说，热编链冷焊接工艺取得更加快速的进展，并且应用范围较为广泛。焊接过程中，链环一般处于常温状态，随着焊接时间的变长以及修正次数的延长，承受应力以及焊接周期也会相对延长。焊接设备需要具有一定的夹紧力以及顶锻力，因此大规格链条焊接设备重要零部件的生产时，需要有足够的强度，焊接体积大，设备的功率以及容量也就更大，耗电量也就更多^[3]。热编链冷焊接工艺应用过程之中，值得注意的是，焊接的保压时间。焊环两个接触点逐渐送进，并且迅速顶锻之后，需要打开夹具，此时焊环两侧会出现反弹力，致使刚融合好的金属机体出现微拉问题，导致焊口组织疏松，影响焊接接头质量。一般来说，棒料直径越粗，压力保持时间也就越长，在此背景下，链环环背分流产生的电阻热，导致焊接时功率消耗加剧，但是链环焊接焊接质量提升有重要帮助，对链环产生的反弹力及顶锻附加力控制有重要促进意义。

但是针对环被分流产生的电阻热进行控制，需要合理保持夹持长度。夹持长度过长会造成大环被分流出现，也会使得热区温度梯度变小，导致焊区反弯现象出现；夹持长度过小则会增加热区温度梯度，冷焊接未达到焊口温度和必要的热区，温度梯度烧化长度以及烧化时间也就随之延长，会造成热影响区窄，无法满足焊接质量的要求。冷焊对链环的对口尺寸以及表面质量要求较为严格，需要充分考虑链环冷却后，对口间隙增大对闪光烧化的影响，焊接温度一般在1400度左右，受到闪光烧化的影响，焊口端面温度逐渐提升高低，直接影响着焊接工艺参数实现，导致焊口质量存在一定的问题。

3. 热编链热焊接工艺

想要进一步促进链条自动化生产，可以引进自动自链机组，使用热编链热焊接工艺，生产矿用链条和锚链^[4]。根据相关研究显示，可以生产出规格为Φ120mm的圆环链，并且能够满足相关建设标准，自动制链机组能够实现送料、加热、编链、焊接以及除刺等活动，连续自动生产，各工序间采用旋转臂进行传递，依靠液压设施和PC机进行控制，实现自动化生产的目的，减少人力资源的运用，有效减少人力资源使用，同时，利用热编链链环本身650℃以上的温度下进行焊，焊机的功率相比冷焊接小很多，进一步节约企业制链的生产成本，保障焊接工艺质量。

结束语

总而言之，大规格矿用链条生产在焊接工艺上，一般使用热焊接工艺方法和冷焊工艺方法，但是相较于冷焊工艺来说，热焊工艺的优点更多。因此热焊工艺具有一定的经济意义，在日后大规格矿用链条生产过程之中，也会增强对热烈焊工艺方法的应用。

参考文献

[1] 王俊涛,高国印,王力军,等. φ60 mm超大规格矿用高强变节距链条开发研制[J]. 煤炭技术,2020,39(5):146-148.

[2] 卢坤宁,张党茂. Φ48×152 矿用高强度紧凑链的研发[J]. 中国机械,2021(6):28-30.

[3] 贾孟东. 论煤专和与非煤专产品的平衡出产[J]. 商品与质量,2021(6):275.

[4] 张乾辉. 大规格矿用高强度圆环链去刺工艺的改进[J]. 矿山机械,2019,47(5):61-63.