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耐磨堆焊基础知识

发布时间:2013-10-23   

 1、堆焊定义:

  用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能的材料,以增加零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等方面性能。在冶金、矿山、电力、农业、石油等行业被广泛应用。

  2、堆焊须注意几点:

  根据使用要求,合理选用堆焊合金;

  尽量降低母材稀释率;(摆动、防工件变形)

  提高生产率;(明弧)

  希望堆焊金属和母材有相近的膨胀系数和相变温度。(高铬铸铁)

  3、堆焊目的:

  降低成本

  延长使用寿命

  减少维修(费用及时间)

  减少备件

  一、金属磨损主要形式:

  据专家早年对金属损耗的综合统计,世界每年生产的金属材料有1/3是被磨损掉;还有1/3是被腐蚀掉的。磨损是多因数相互影响的过程,受温度、速度、润滑、载荷等等影响,故耐磨性不是金属固有的性能。大两统计表明,75%机器零件是因磨损而报废。

  1、粘着磨损(金属和金属间):

  相对移动——表面不平——局部高温焊合或转移到另一表面。如:轴、轴承、履带轮、制动轮等等。

  堆焊材料:较小磨擦系数;硬度和与其相摩擦的金属相近。主要低碳和中碳合金钢。耐冲击条件时也有用高锰钢。

  2、磨料磨损(金属和非金属间):

  硬质颗粒和表面粗糙的物体(岩石、矿石、沙子、土壤、硬金属削、沙布、沙轮等)对金属表面进行显微切削。

  凿削磨料磨损:磨粒以很大冲击力切入金属表面形成沟漕。如挖掘机斗齿、破碎机锤头和颚板。要求高韧性耐磨材料,如奥氏体高锰钢、回火的马氏体合金钢。

  高应力(三体)磨料磨损:两金属间夹有磨料,接触点上有很高压应力,使金属被碾碎,同时引起金属显微划伤或使硬相(如碳化物)剥落。如电厂中速磨、球磨机、挖掘机脸条链轮等。冲击是次要的,需材料有高的抗压强度和硬度,可用合金白口铸铁、碳化钨、高碳钢。

  低应力(二体)磨料磨损:固态磨料以某种速度、较自由地与所接触的金属表面相对运动引起,冲击力较小。含有磨料的气体或液体冲击金属表面也可属此类。推土机铲刀、犁铧、泥浆泵叶轮、粉尘排除设备等。要求材料有高耐磨性和硬度,如白口铸铁、碳化钨、马氏体钢等。

  以上主要比较耐磨和冲击程度来找最佳平衡点。

  3、热疲劳:

  热轧辊、热锻摸、压铸摸等。要含Cr、W、Mo、V合金钢和Co基、Ni基等。

  4、磨蚀磨损:

  磨损+付蚀。Cr-Ni钢、Co基、Ni基等

  5、气蚀磨损:

  水轮机叶片、船舶螺旋浆、水泵等

  6、冲击、疲劳、微动……等等。

  磨损往往是复合的和变化的,如:轧辊(粘着、应力疲劳、冷热疲劳、高温氧化、氧化皮磨料、气蚀)、制动、摩擦……等。

  二、公司材料种类和用途:

  1、低合金钢:H3·H2

  耐严重磨粒磨损、交变应力——中等金属间磨损

  H3**用于作过渡层或恢复被磨损零件的尺寸。如导轨、链轮、轴类、起重机轮等H2**主要用于堆焊较低温度工作的各种轧辊。

  2、奥氏体锰钢:H5

  优良的耐冲击性能,可冷作硬化,用于严重冲击——轻微磨粒磨损。

  如破碎机锤头、颚板,破碎机辊等。

  3、碳化钛强化钢:H6

  中等冲击——严重磨粒磨损,不裂,HRc近60,专门用于水泥厂辊压机辊的修复

  4、马氏体不锈钢:H4

  中等冲击,中等金属间磨损,中等磨粒磨损。用于较高温度工作的钢轧辊、水压机柱塞、部分轴类等。

  5、高铬铸铁类型:H9·H1

  Fe——Cr胎体上分布着大量初生碳化物,Cr/C到5以上碳化物主要呈颗粒状分布,根据合金含量及与C的亲和力形成各种合金C化物。

  MnFeCrMo(W)VNbTi

  耐严重磨粒磨损和低的冲击力。用于挖土机、采矿机、破碎机、输送带零件修复

  三、各种堆焊方法

  1、氧——乙炔堆焊

  2、手工电焊条堆焊

  3、钨极氩弧堆焊(手工或自动)

  4、埋弧堆焊(自动)

  配用焊剂:H101、H103、H104、H201、H204、H403——SH107

  H202、H203、H401、H402、——HJ260

  H301、H302——HJ301

  5、明弧堆焊:(不用焊剂,手工或自动)

  手工明弧焊和手工电焊条堆焊比较:焊机、效率、收得率

  摆动和非摆动比较:成形、稀释率、堆厚

  手工和自动比较:劳动强度、成形、生产率、灵活性、

  6、等离子粉末堆焊

  7、各种堆焊方法稀释率比较:

  喷焊、喷涂——0%;

  等离子、粉末堆焊、氧-乙炔——5%;

  钨极氩弧焊——5-15%;

  焊条堆焊——20-30%;

  埋弧、明弧和熔化极氩弧——30-40%.

  8、明弧堆焊和埋弧堆焊综合对比

明弧自保护堆焊 埋弧自动焊
材料消耗及成本 所用材料 管状(药芯)焊丝 管状(药芯)焊丝
焊丝价格(元/公斤) 0-50 40-50
溶剂消耗(元/公斤焊丝) 0 0.804
堆焊成本 下降14~20% 较高
劳动生产率 Φ3.2焊丝适用焊接电流(安) 400~450 350~400
堆焊速率(公斤/小时) 7~9 5~6.5
单层堆焊厚度(mm) 可达 ≥2
劳动条件 脱渣性能 无脱渣问题 由于高合金成分,脱渣相当困难
烟雾 有,需抽风装置
弧光 有,需加遮护板
自动化程度 高(调好后无需看管) 低(人工操作)
劳动强度
粉尘 基本无 严重
焊缝性能 焊道稀释率 30~40% 30~40%
焊道冷却速度 稍高 稍低
焊缝硬度 同样焊盘,略高2~3度HRc 稍低
对线材影响 层间温度 100℃
母材裂纹 不易产生 难以避免
工件变形 可做到无变形 有变形