水泥工業(yè)中的耐磨堆焊再制造技術(shù)

　　由于水泥機(jī)械設(shè)備及其部件長(zhǎng)期工作在高溫、粉塵以及含有水分并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中，工作時(shí)在不同載荷的作用下會(huì)受到?jīng)_擊、震動(dòng)、摩擦、磨蝕等，因此，在加工處理水泥生產(chǎn)用的物料時(shí)自然會(huì)產(chǎn)生磨損、裂紋（縫），進(jìn)而損壞失效，最后也可能導(dǎo)致設(shè)備或部件報(bào)廢。而更換新的設(shè)備或部件將導(dǎo)致生產(chǎn)成本的上升，因此焊接修復(fù)技術(shù)被水泥企業(yè)普遍采用。目前，集現(xiàn)代工藝技術(shù)為一體的明弧低溫自保護(hù)自動(dòng)堆焊已成功應(yīng)用于水泥工業(yè)中立式輥磨的磨輥、輥磨機(jī)的擠壓輥、破碎機(jī)的錘頭等磨損部件的修復(fù)中。誠(chéng)如焊接修復(fù)的特點(diǎn)一樣，堆焊修復(fù)后的磨損件不僅能夠恢復(fù)磨損部件的機(jī)械性能，而且修復(fù)后的磨損部件的機(jī)械性能還會(huì)大大超過(guò)原有新品的性能，既能保證部件的工作效率，又能延長(zhǎng)其使用壽命，還能取得極好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1.合理選擇堆焊焊材
　　堆焊用金屬材料也稱堆焊合金，分為鐵基、鎳基、鈷基、碳化鎢等等。而被廣泛使用的是鐵基類，它分為合金鋼與合金鑄鐵兩種；其中，合金鋼包括低碳低合金鋼、中碳低合金鋼、高碳低合金鋼、高鉻馬氏體合金鋼、高錳奧氏體合金鋼等；合金鑄鐵則包括馬氏體與高鉻合金鑄鐵等。

　　在堆焊修復(fù)時(shí)，合理選擇堆焊焊材是保證堆焊修復(fù)高質(zhì)量低成本的前提。第一，要分析確定耐磨損部件的使用環(huán)境（溫度、濕度、介質(zhì)等）和工作條件（正壓、負(fù)壓、流速、流量、載荷、震動(dòng)、沖擊等）；第二，要清楚磨料的磨耗性系數(shù)、磨料的加工性能及磨料與金屬材料硬度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第三，被堆焊材質(zhì)即母材與焊材，要表現(xiàn)出良好的可堆焊性。母材也包括前次修復(fù)或復(fù)合材料被磨損部位使用的堆焊合金鋼。第四，被堆焊件應(yīng)是無(wú)鑄造缺陷、無(wú)加工缺陷的部件。第五，根據(jù)磨料特性及工況條件確定磨損類型。第六，選擇便于進(jìn)行機(jī)械化自動(dòng)化連續(xù)操作方式的焊接合金材料。第七，工藝應(yīng)簡(jiǎn)便實(shí)用，節(jié)能環(huán)保，焊材性價(jià)比要高。最后，要確保焊材與使用堆焊設(shè)備的良好匹配性。

　　堆焊焊材的金屬類型很多，其化學(xué)成分、金相組織及其性能會(huì)有很大差別，而且磨損部件的形狀、工作條件也各不相同，因此，要綜合以上這些因素合理選擇堆焊焊材，才能達(dá)到較好的堆焊效果。

　　2.堆焊工藝和設(shè)備
　　明弧低溫自保護(hù)自動(dòng)堆焊是一種利用明弧堆焊方法在磨損件表面堆敷一層具有特殊性能的合金材料的工藝技術(shù)。它的特點(diǎn)是采用能產(chǎn)生自保護(hù)氣體的藥芯焊絲，在其與堆焊件產(chǎn)生電弧并形成高溫時(shí)，把金屬熔化在焊件表面而形成合金；同時(shí)，固體藥芯受熱后轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)氣體，對(duì)堆焊焊道進(jìn)行保護(hù)。此外，它還具有冷焊工藝所具有的優(yōu)點(diǎn)，焊件無(wú)需進(jìn)行預(yù)熱和焊后的熱處理；由于其快速冷卻，能產(chǎn)生較細(xì)碳化物晶體的效果，從而提高了部件的耐磨性。明弧是相對(duì)埋弧而言，相比之下，在耐磨性、耐剝落性、耐沖擊性等堆焊效果上，前者勝于后者。在施焊方式上，明弧焊熔填率快，施焊容易，施焊質(zhì)量及其成本也好于埋弧焊。

　　（1）制定焊接工藝應(yīng)考慮的事項(xiàng)
　?、龠_(dá)到或超過(guò)堆焊修復(fù)磨損件的技術(shù)；
　?、诜线m用工作環(huán)境和條件；
　　③與基體結(jié)合的力學(xué)性能；
　?、芏押笇雍穸鹊恼J(rèn)定和控制；
　?、輰?duì)基體的影響；
　?、捱m宜的焊材和設(shè)備。

　?。?）工藝流程清理堆焊件（清灰、油、銹）→堆焊件探傷（著色、超聲波檢測(cè)）→制定堆焊工藝（選擇焊材）→安裝調(diào)整焊接設(shè)備及工裝→施焊→過(guò)程檢驗(yàn)→繼續(xù)施焊→檢驗(yàn)探傷→清理→出廠（離線）或使用（在線）。

　　（3）工藝過(guò)程描述
　　首先將磨損件進(jìn)行清理，去除灰塵、油污和銹跡，若需去除原有的堆焊層，使用電弧氣刨或短電弧切削的方法進(jìn)行去除，清理后的磨損件要有金屬本色的光澤。然后采用錘擊，或用著色劑將磨損件表面著色，或用超聲波等檢測(cè)方法對(duì)磨損件進(jìn)行檢查，并測(cè)量估算剝落局部磨損的面積深度。磨損件表面不得有氣孔、裂紋、夾渣、包砂等鑄造缺陷。將選用的堆焊藥芯焊絲盤裝在送絲機(jī)機(jī)殼內(nèi)，檢查水冷焊槍、水冷噴霧噴槍、導(dǎo)電嘴兒等自動(dòng)明弧堆焊修復(fù)系統(tǒng)的設(shè)備，將磨損件在工裝機(jī)具（如卡盤、滾輪架）的設(shè)備上固定。接通電源后開(kāi)始施焊，引弧、堆焊、收弧的整個(gè)過(guò)程按照操作方法和相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行。施焊過(guò)程中要隨時(shí)檢查磨損件的質(zhì)量，堆焊后將檢查合格的磨損件由工作臺(tái)上取下，并對(duì)堆焊層進(jìn)行清理，打磨掉飛濺、焊瘤等堆焊缺陷，檢測(cè)磨損件硬度，計(jì)重后為合格產(chǎn)品。

　?。?）堆焊設(shè)備
　　明弧低溫自保護(hù)自動(dòng)堆焊使用的堆焊設(shè)備應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
　?、龠m用于各種磨輥（磨盤）的堆焊。加配焊槍擺動(dòng)裝置，可根據(jù)需要人為設(shè)定焊道寬度15~100mm ；可以選用直徑為1.2mm 、1.6mm 、2.4mm、3.2mm 的藥芯焊絲，焊件表面平整美觀，更適合形狀復(fù)雜的磨輥。

　?、诒缓改ポ仯ケP）的尺寸不受限制，各種尺寸的磨輥（磨盤）均可修復(fù)。

　?、劬植咳毕葜悄苎a(bǔ)焊。
　　磨損后的磨輥往往局部磨損非常嚴(yán)重，這就需要對(duì)局部進(jìn)行修補(bǔ)。為了保證磨輥修復(fù)質(zhì)量，配置焊槍擺動(dòng)器和高度跟蹤系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)局部缺陷的修復(fù)。

　　采用高度跟蹤系統(tǒng)使磨輥（磨盤）堆焊過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。隨著磨輥（磨盤）堆焊層的不斷提高，焊槍和工件的距離越來(lái)越近，如不及時(shí)調(diào)整將影響焊接的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊槍接觸工件短路。由于磨盤瓦的磨損面是一個(gè)凹面，每焊上幾圈后就需要人工調(diào)整焊槍高度，而配上高度跟蹤系統(tǒng)后，整個(gè)磨輥（磨盤）的堆焊過(guò)程就不用人工來(lái)調(diào)整了。

　　④操作架橫臂應(yīng)可以收縮，拆卸工件要方便。

　?、菁瓤梢暂S向堆焊，又可以環(huán)向堆焊。

　?、迶[動(dòng)器有3個(gè)自由度，操作架有3個(gè)自由度，變位機(jī)有2個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)任意位置焊接。

　?、邫C(jī)頭上裝有非接觸式自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)，焊矩與工件距離可自動(dòng)調(diào)節(jié)。

　?、嗨徒z機(jī)帶校直機(jī)構(gòu)（進(jìn)口送絲機(jī)）。

　?、釘[動(dòng)器采用滾軸絲杠、步進(jìn)電機(jī)、單片計(jì)算機(jī)控制，變頻驅(qū)動(dòng)，負(fù)載能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、調(diào)節(jié)方便，擺動(dòng)寬度可達(dá)0~100mm 。

　?、獠捎醚h(huán)水冷焊槍，更適合大電流焊接。
　　可使用直徑1.2~3.2mm 的各種國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口焊絲，實(shí)用性更強(qiáng)。
　　焊后分解裝置對(duì)磨盤瓦進(jìn)行整體焊接和分解，同時(shí)可做為備用電源實(shí)現(xiàn)手工修復(fù)和輥皮表面處理。
　　采用逆變電源。堆焊設(shè)備配備最新一代電力器件作為變頻器元件研制的逆變電源，該電源除具備平特性、下降性外，其輸出的焊接電流平穩(wěn)，飛濺極小，且高效節(jié)能。

　　3.規(guī)避堆焊風(fēng)險(xiǎn)
　　堆焊風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自以下方面：
　?。?）設(shè)計(jì)缺陷。在高應(yīng)力部位存在溝槽、機(jī)械缺口，圓角半徑過(guò)小。
　　（2）鑄造缺陷。鑄件存在氣孔、針孔、縮孔、砂眼和裂紋。
　?。?）由堆焊產(chǎn)生的熱量而形成的殘余熱應(yīng)力。
　?。?）設(shè)備安裝時(shí)用力超限，產(chǎn)生附加應(yīng)力。
　?。?）磨損件局部形成凹坑，填補(bǔ)方法不當(dāng)，導(dǎo)致焊接不牢，等等。

　　技術(shù)人員應(yīng)對(duì)堆焊風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的解決措施，操作時(shí)要嚴(yán)格按工藝操作方法和工藝參數(shù)進(jìn)行堆焊，按質(zhì)量檢驗(yàn)方法在施焊前后對(duì)焊件進(jìn)行檢驗(yàn)。