水泥工业中的耐磨堆焊再制造技术

1、水泥工业中的耐磨堆焊再制造技术摘要 :由于水泥机械设备及其部件长期工作在高温、 粉尘以及含有水分并发生化学反应的环境中，工作时在不同载荷 的作用下会受到冲击、震惊、摩擦、磨蚀等，因此，在加工 处理水泥生产用的物料时自然会产生磨损、裂纹（缝） ，进 而损坏失效，最终也可能导致设备或部件报废。而更换新的 设备或部件将导致生产成本的上升，因此焊接修复技术被水 泥企业普遍采用。目前，集现代工艺技术为一体的明弧低温 自保护自动堆焊已成功应用于水泥工业中立式辊磨的磨辊、 辊磨机的挤压辊、破裂机的锤头等磨损部件的修复中。诚如 焊接修复的特点一样，堆焊修复后的磨损件不仅能够恢复磨 损部件的机械性能，而且修复后

2、的磨损部件的机械性能还会 大大超过原有新品的性能，既能保证部件的工作效率，又能 延长其使用寿命，还能取得极好的经济效益。1. 合理选择堆焊焊材堆焊用金属材料也称堆焊合金， 分为铁基、 镍基、钴基、 碳化钨等等。而被广泛使用的是铁基类，它分为合金钢与合 金铸铁两种；其中，合金钢包括低碳低合金钢、中碳低合金 钢、高碳低合金钢、高铬马氏体合金钢、高锰奥氏体合金钢 等；合金铸铁则包括马氏体与高铬合金铸铁等。在堆焊修复时，合理选择堆焊焊材是保证堆焊修复高质 量低成本的前提。第一，要分析确定耐磨损部件的使用环境 （温度、湿度、介质等）和工作条件（正压、负压、流速、 流量、载荷、震惊、冲击等） ；第二，要清

3、晰磨料的磨耗性 系数、磨料的加工性能及磨料与金属材料硬度值的对应关系。 第三，被堆焊材质即母材与焊材， 要表现出良好的可堆焊性。 母材也包括前次修复或复合材料被磨损部位使用的堆焊合 金钢。第四，被堆焊件应是无铸造缺陷、 无加工缺陷的部件。 第五，依据磨料特性及工况条件确定磨损类型。第六，选择 便于进行机械化自动化连续操作方式的焊接合金材料。第七， 工艺应简便实用，节能环保，焊材性价比要高。最终，要确 保焊材与使用堆焊设备的良好匹配性。堆焊焊材的金属类型许多，其化学成分、金相组织及其 性能会有很大差别，而且磨损部件的外形、工作条件也各不 相同，因此，要综合以上这些因素合理选择堆焊焊材，才能 达到

4、较好的堆焊效果。2. 堆焊工艺和设备 明弧低温自保护自动堆焊是一种利用明弧堆焊方法在 磨损件表面堆敷一层具有特别性能的合金材料的工艺技术。 它的特点是采用能产生自保护气体的药芯焊丝，在其与堆焊 件产生电弧并形成高温时，把金属熔化在焊件表面而形成合 金；同时，固体药芯受热后转变为保护气体，对堆焊焊道进 行保护。此外，它还具有冷焊工艺所具有的优点，焊件无需 进行预热和焊后的热处理；由于其快速冷却，能产生较细碳 化物晶体的效果，从而提高了部件的耐磨性。明弧是相对埋 弧而言，相比之下，在耐磨性、耐剥落性、耐冲击性等堆焊 效果上，前者胜于后者。在施焊方式上，明弧焊熔填率快，施焊简单，施焊质量及其成本也好

5、于埋弧焊。（1 ）制定焊接工艺应考虑的事项 达到或超过堆焊修复磨损件的技术； 符合适用工作环境和条件； 与基体结合的力学性能； 堆焊层厚度的认定和掌握；对基体的影响；相宜的焊材和设备。（2）工艺流程清理堆焊件（清灰、油、锈）-堆焊件 探伤（着色、超声波检测）-制定堆焊工艺（选择焊材）- 安装调整焊接设备及工装-施焊-过程检验-连续施焊- 检验探伤-清理-出厂（离线）或使用（在线）。（ 3 ）工艺过程描述 首先将磨损件进行清理，去除灰尘、油污和锈迹，若需 去除原有的堆焊层，使用电弧气刨或短电弧切削的方法进行 去除，清理后的磨损件要有金属本色的光泽。 然后采用锤击， 或用着色剂将磨损件表面着色，或

6、用超声波等检测方法对磨 损件进行检查，并测量估算剥落局部磨损的面积深度。磨损 件表面不得有气孔、裂纹、夹渣、包砂等铸造缺陷。将选用 的堆焊药芯焊丝盘装在送丝机机壳内，检查水冷焊枪、水冷 喷雾喷枪、导电嘴儿等自动明弧堆焊修复系统的设备，将磨 损件在工装机具（如卡盘、滚轮架）的设备上固定。接通电 源后开头施焊，引弧、堆焊、收弧的整个过程根据操作方法 和相应的工艺参数进行。施焊过程中要随时检查磨损件的质 量，堆焊后将检查合格的磨损件由工作台上取下，并对堆焊 层进行清理，打磨掉飞溅、焊瘤等堆焊缺陷，检测磨损件硬 度，计重后为合格产品。（4 ）堆焊设备 明弧低温自保护自动堆焊使用的堆焊设备应具有以下 特

7、点：适用于各种磨辊 （磨盘） 的堆焊。加配焊枪摇摆装置， 可依据需要人为设定焊道宽度 15100mm ；可以选用直径 为 1.2mm 、 1.6mm 、 2.4mm 、 3.2mm 的药芯焊丝，焊件 表面平整美观，更适合外形复杂的磨辊。 被焊磨辊（磨盘）的尺寸不受限制，各种尺寸的磨辊（磨盘）均可修复。 局部缺陷智能补焊。磨损后的磨辊往往局部磨损特别严重，这就需要对局部 进行修补。为了保证磨辊修复质量，配置焊枪摇摆器和高度 跟踪系统来实现对局部缺陷的修复。采用高度跟踪系统使磨辊（磨盘）堆焊过程自动进行。 随着磨辊（磨盘）堆焊层的不断提高，焊枪和工件的距离越 来越近，如不准时调整将影响焊接的质量，

8、严重时会导致焊 枪接触工件短路。由于磨盘瓦的磨损面是一个凹面，每焊上 几圈后就需要人工调整焊枪高度，而配上高度跟踪系统后， 整个磨辊（磨盘）的堆焊过程就不用人工来调整了。 操作架横臂应可以收缩，拆卸工件要便利。 既可以轴向堆焊，又可以环向堆焊。 摇摆器有 3 个自由度，操作架有 3 个自由度，变位机 有 2 个自由度，可实现任意位置焊接。 机头上装有非接触式自动调高系统，焊矩与工件距离 可自动调整。 送丝机带校直机构（进口送丝机）。 摇摆器采用滚轴丝杠、步进电机、单片计算机掌握， 变频驱动，负载能力强、寿命长、调整便利，摇摆宽度可达 0100mm 。 采用循环水冷焊枪，更适合大电流焊接。可使用直径 1.23.2mm 的各种国产或进口焊丝，实用 性更强。焊后分解装置对磨盘瓦进行整体焊接和分解，同时可做 为备用电源实现手工修复和辊皮表面处理。采用逆变电源。堆焊设备配备最新一代电力器件作为变 频器元件研制的逆变电源， 该电源除具备平特性、 下降性外， 其输出的焊接电流平稳，飞溅微小，且高效节能。3. 规避堆焊风险堆焊风险主要来自以下方面：（ 1）设计缺陷。在高应力部位存在沟槽、机械缺口， 圆角半径过小。（ 2 ）铸造缺陷。铸件存在气孔、针孔、缩孔、砂眼和 裂纹。（ 3 ）由堆焊产生的热量而形