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