CN101112730A - 药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法 - Google Patents

Abstract

药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，涉及对损坏件清洗检测后确定焊补修复方案及各部位各层次焊补所用药芯焊丝牌号及焊补厚度，对基体认真预热后先用含铬镍钛合金能形成常温奥氏体组织的药芯焊丝在气体保护下堆焊过渡层焊缝，在过渡焊缝上选用既能使工作层焊缝耐磨又具有一定塑韧性的药芯焊丝在气体保护下堆焊耐磨工作层，堆焊过程中使用工装模具及检测样板和量具，使具有复杂形状工件的堆焊处于平焊或半立焊的有利焊接位置，认真对照最初检测所确定的相关部位各层次的补焊厚度，控制堆焊层尺寸，最大限度地减少耐磨层的加工裕量，最后经精细加工修磨，本发明应用先进可靠的焊接技术和先进焊接材料，整体效率高，焊缝质量得到充分保证。

Description

药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法

技术领域：

本发明涉及因磨损或掉块而失效的优质中碳合金钢耐磨机件的焊补修复，尤其涉及用药芯焊丝气体保护电弧焊焊补修复这些耐磨件的方法。

背景技术：

优质中碳合金钢复杂表面耐磨机件制造时一般经锻打成形，机械粗加工、整体调质处理，获得有较高强度、适当硬度和一定塑韧性的综合机械性能，精加工后对要求耐磨的工作表面进行一定深度的表面淬火及低温回火处理，(如淬硬层在2mm以下的用高频淬火，3-5mm的用中频淬火)，获得较高的硬度(如HRC42-46、HRC46-50等)，达到在使用时耐磨而具有较长使用寿命的目的(精确配合的机件在表面淬火回火后还要进行磨削加工)。这种机件使用中承受较恶劣的工况条件，在多种因素(如大力矩挤压、冲击、弯扭、摩擦及腐蚀等)的作用下，经磨料磨损、粘着磨损、冲击磨损、应力腐蚀等作用，使用一段时间后，原有的淬硬层被磨掉并加速磨损节距发生变化在而失效，有少数件个别部位因材质或热处理存在问题，使用不长时间工作表面就被挤碎或掉块而失效。

现有技术对这些失效件的焊补修复方法是使用手工电弧焊直接进行堆焊焊补而后手工打磨。一种是使用结506、结507焊条经予热后进行堆焊，虽然可以达到焊上不裂能将就使用的目的，但由于用这种焊条堆焊的焊缝强度硬度均较低(还达不到基体的强度和硬度)，使用后很快磨损失效，达不到焊补修复的目的。另一种是采用结857-结107这种高强度焊条或采用较高硬度(如HRC50、HRC55或HRC60)的耐磨堆焊焊条进行焊接，因工艺不合适加上冷速过快产生焊接裂纹的可能性很大，使修复工作无法进行，既使在焊接时未发现裂纹，但因存在的焊接残余应力较大，使用过程中也可能出现脆性开裂。使用结107和高硬度耐磨堆焊焊条焊补后由于硬度过高还必然对相啮合或耦合的机件造成不良影响，加速其磨损。另外，由于手工电弧焊电弧燃烧时焊条的焊芯和药皮即被溶化形成溶滴，对于如链轮齿、齿轮及花链齿这种复杂表面的堆焊形状尺寸控制起来十分困难，在堆焊高度和宽度上都必然产生较多的赘肉，造成极大的修磨工作量。第三种修复方法是先用奥氏体不锈钢焊条手工电弧焊堆焊过渡层，再堆焊耐磨工作层。这种方法如果工艺得当，预热及缓冷控制得好，可以避免焊接裂纹的产生，使耐磨工作层和基体有较高的结合强度，但同第二种修复方法一样，不易控制堆焊层尺寸及形状，造成相当大的修磨工作量，同时因工作表面硬度偏高而对啮合件产生不良影响，加速其磨损。第四种是碳弧堆焊合金耐磨粉块，除具有上述手弧堆焊的缺点外，劳动环境差是其更坏的缺点。由于目前的技术不够稳定可靠，这些损坏失效的机件，特别是关键的传动和受力件(如刮板输送机及转载机的主传动链轮、大型设备的齿轮和花键轴等)，用户往往不敢委托修复(或试过一两次后效果不够理想就不再委托修复了)，宁愿花大价钱购买新件，失效件报废处理又觉得很可惜，故造成大量积压，加上有时无现成的新件更换而停机待件使开机率降低而造成的损失，这种浪费十分惊人，用户的生产成本因此而增加，对紧缺的社会资源也是很大的浪费，比如有些煤机厂制造大功率刮板运输机链轮的材料相当一部分是从国外进口的。

发明内容：

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种因磨损或掉块而损坏失效的优质中碳合金钢复杂型面的耐磨机件的可靠而经济实用的焊补修复方法。

本发明所述药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，对于仅仅因为磨损而失效的机件，经彻底清理清洗，认真检测，确定焊补修复方案及各处各层的堆焊厚度后，作出清楚的对位标记。对于磨损深度已经超过原设计淬硬层1.5mm以上的部位，采取预热后先用适当的奥氏体不锈钢药芯焊丝进行气体保护电弧堆焊过渡层至原设计淬硬层基部，再用耐磨合金药芯焊丝进行气体保护电弧堆焊，至超过原工作表面0.5-1mm厚度，最后经过精细加工，达到原设计精度要求，对于因脆性大或受到附加外力作用而掉块的部位，先用600-700Ma级优质结构钢焊条经予热后进行手工电弧堆焊恢复基体形状和尺寸至留有2mm左右堆焊过渡层的欠量，然后按前述磨损失效的部位焊补修复方法进行过渡层和耐磨工作层的堆焊。

本发明所述的药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，涉及用奥氏体不锈钢药芯焊丝气体保护电弧焊经预热后堆焊过渡层。用优质中碳合金钢制造的工作表面形状复杂的耐磨机件，为了承受工作条件下的拉、压、弯、扭、剪、挤、摩擦(链轮是大力矩条件下的干摩擦)等一种或多种受力的境遇，下料锻打(自由锻或模锻)并经粗加工后都要进行整体调质处理(淬火后高温回火)，处理后硬度为HB245-270的中高硬度(相当于HRC25-27)，其金相组织为晶粒很细的回火马氏体加贝氏体，焊接性很差，焊接时不采取相应的措施就很容易出现焊接裂纹而造成修复失败。焊接前对待焊部位及周围30-80mm范围内进行中等温度的预热，就是为了减小焊接处与基体的温度差别，减小焊接应力，延缓焊后冷却速度，避免焊接裂纹的产生。含钛奥氏体不锈钢固态时任何温度下都是奥氏体，塑性好、韧性好，高温下晶粒不易迅速长大，药芯熔化后经过冶金反应产生向焊缝渗入有用合金和去氢的作用，使过渡层与基体、过渡层与和耐磨层之间都能获得良好的结合，选用合适牌号的奥氏体不锈钢药芯焊丝可以获得比基体略低的抗拉强度，良好的塑性，特别是较高的冲击韧性的综合机械性能，可以充分地满足整体的承载能力。

本发明对于一些复杂耐磨工作表面(如链轮、齿轮、花键等)的焊补考虑了采用工装模具、检验样板精确量具等，使各部位的焊补都能处于最佳和较佳的焊接位置(平焊或半立焊)，并能方便地控制焊补厚度，加上气体保护焊一般采用∮1.6mm药芯焊丝，仅相当于常用的∮3.2mm、∮4mm电焊条单位长度上的体积的1/4-1/7，故更能方便地控制焊缝高度及其成形。焊接过程产生的有害气体总量比手工焊少约1/2，比碳弧焊少2/3以上，对焊工健康及周围环境有利。

采用CO2气体进行保护时，其焊补成本略高于手工电弧焊，但由于焊后修磨工作量仅相当于手工电弧焊补后的1/2-1/3，故总成本是降低的，采用氩气保护焊时，其焊补成本相当于手工电弧焊的约1.8倍，但由于焊后的修磨量仅相当于手工电弧焊补后的1/4-1/6，故总成本与手工电弧焊可以持平。

具体实施方式：

现结合矿用刮板输送机主传动链轮组焊补修复说明如下：本发明所述药芯焊丝气体保护电弧焊焊补修复耐磨件的方法，涉及认真检测，确定各部位各层次的焊补厚度，并作好对位标记，经预热使用含铬镍钛合金的奥氏体药芯焊丝气体保护焊对基体磨损或掉块的部位堆焊过渡层，堆焊时随时检测，认真控制焊补厚度，而后用相应的耐磨合金药芯焊丝进行气体保护电弧焊堆焊耐磨工作层，焊补中进行随时检测，使耐磨堆焊层高度仅留有0.5-1mm的加工修磨余量。堆焊时由工装保证使焊接处于有利位置，并由模框和检验样板等既保证齿的两侧堆焊到位，又基本无修磨量，齿形轮廓及弧形链窝的修磨裕量控制在1mm之内，最后进行人工修磨，用精细样板及量具随时检测，直到完全达到制造厂的出厂尺寸和形状位置精度。批量较大时，则应在专用铣(磨)设备上由相应的工装卡量刃具进行精细加工来保证各齿分度准确及加工精度，达到制造厂出厂标准。本发明对于一些复杂耐磨工作表面(如链轮、齿轮、花键等)的焊补考虑了采用工装模具、检验样板精确量具等，使各部位的焊补都能处于最佳和较佳的平焊或半立焊的焊接位置，并能方便地控制焊补厚度，加上气体保护焊一般采用∮1.6mm药芯焊丝，仅相当于常用的∮3.2mm、∮4mm电焊条单位长度上的体积的1/4-1/7，故更能方便地控制焊缝高度及其成形。焊接过程产生的有害气体总量比手工焊少约1/2，比碳弧焊少2/3以上，对焊工健康及周围环境有利。

使用本发明药芯焊丝气体保护焊焊补修复耐磨件的方法，可以获得优质堆焊焊缝，使新的耐磨工作层通过过度层与原来的基体达到良好的结合，获得相当于原淬硬工作层与基体结合的强度和承载能力，产生焊接裂纹的可能性极小。由于新的耐磨工作层整个厚度上性能一致，而制造厂表面淬火处理获得的淬硬层的硬度由外向内是逐渐降低的，所以新方法焊补的耐磨件的耐磨层使用寿命比制造厂出厂新件要高一些。由于新的耐磨工作层的表面硬度与制造厂出厂时的表面硬度基本相当，且具有比表面淬火低温回火处理方法更好的塑韧性，所以不会恶化相啮合件的工作条件，装机使用运转平稳，受到用户好评，可广泛应用于矿山井下刮板输送机、转载机的链轮组及其他设备的大型链轮，各种大型齿轮(模数大于8mm以上)大型花链轴花链(齿高6mm以上)的焊补修复。

Claims (5)

1.一种药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，其特征在于在对机件彻底清洗后进行认真的检测，确定修复方案和各部位各层次的焊补尺寸并作好对位标记，对于超过原淬硬工作层深度的基体磨损和掉块缺损的部分经中温预热后使用药芯焊丝气保护焊焊补恢复基体尺寸，能获得与基体性能基本相当而冲击韧性更好的过渡层焊缝，再用相应的药芯焊丝气体保护焊堆焊耐磨工作层，获得比原淬硬层具有更优秀品质的耐磨工作层，堆焊时使用相应的定位成形工装及检测工具，使焊接各部位时均处于最有利的平焊位置或较有利的半立焊位置，堆焊时能较为精细地控制各堆焊层焊缝的尺寸和形状，大大减少最后修磨加工的工作量。

2.根据权利要求1所述的药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，其特征在于对机件进行清洗后认真检测损坏磨损的尺寸，确定修复方案和各部位各层次的焊补尺寸并作好对位标记，以按实际需要进行焊补施工。

3.根据权利要求1所述的药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，其特征在于对超过原淬硬工作层深度的基体磨损和脆裂掉块的部分经均匀地中温预热后使用含铬镍钛合金能使焊缝形成常温奥氏体组织的药芯焊丝气体保护焊堆焊，以获得具有良好综合机机械性能，特别是较高冲击韧性的过渡层焊缝。

4.根据权利要求1所述的药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，其特征在于使用低碳高合金为套壳的药芯焊丝气体保护焊在过渡层上堆焊耐磨工作层，获得比原淬硬层具有更优秀品质的焊缝。

5.根据权利要求1所述的药芯焊丝气保焊焊修耐磨件的方法，其特征在于堆焊时使用相应的定位成型工装及检测工具，使各部位堆焊时被焊部位均处于最有利的平焊焊接位置或较有利的半立焊焊接位置，堆焊时能较为精确地控制各堆焊层的焊缝尺寸和形状，大大减少最后修磨加工的工作量。