CN102554502A

CN102554502A - 一种用于堆焊修复高铬铸铁型高铁路基捣镐的特种焊条

Info

Publication number: CN102554502A
Application number: CN2011104021658A
Authority: CN
Inventors: 杨庆祥; 杨育林; 焦晓勇; 田建军; 齐效文
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: CN102554502B

Abstract

一种用于堆焊修复高铬铸铁型高铁路基捣镐的特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：石英3-5，大理石7-9，萤石3-5，钛白粉4-6，白土子2-4，硅铁2-4，高碳锰铁2-4，钛铁1-3，高碳铬铁38-45，石墨20-25，钨铁2-6。焊芯为H08A钢焊丝。采用本发明的焊条可以焊前免预热，焊后免热处理对高铁路基捣镐进行堆焊修复或再制造，堆焊金属为高铬铸铁，堆焊表面具有较高的耐磨性，价格低廉，现场使用非常方便。高铁路基捣镐堆焊后表面硬度范围为HRC63~67，修复后的高铁路基捣镐的使用寿命是整体制造捣镐的3倍。

Description

一种用于堆焊修复高铬铸铁型高铁路基捣镐的特种焊条

技术领域

本发明涉及一种堆焊技术，特别是一种堆焊焊条。

背景技术

高铁（高速铁路）是未来铁路客运的发展趋势，高铁指最高运行时速在200km以上的铁路，一般采用动车组。高铁的出现对中国传统铁路路基设计、施工、养护维修提出了新的挑战。路基是承受轨道结构重量和列车荷载的基础，是铁路线路工程的一个重要组成部分。高铁对轨道的平顺性和稳定性提出了更高的要求，其路基除应具备一般铁路路基的基本性能之外，还需要满足高铁轨道对路基提出的性能要求。因此，路基作为轨道结构的基础，必须具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好，并能抵抗各种自然因素影响等性能。

在铁路路基的施工、养护维修过程中，其中捣固装置是养路机械中更换零部件最为频繁的设备之一。捣固装置是捣固车的主要工作装置，用于捣固枕底道碴，提高枕底道碴的密实度。作业时，捣固装置中将若干把捣镐有规律排布，承受全部的下插力、振动力及夹持力，通过反复与道床冲击完成对线路的捣固作用。因此，捣镐直接和道床接触，在下插过程中受力复杂，每一瞬间都承受冲击力、振动力和夹持弯矩，工作环境很差。其中磨损失效是捣镐的主要失效形式，这就要求捣镐必须具有高强度、耐冲击和耐磨损性能。

在传统的制造过程中，捣镐生产需要经过冶炼、浇铸、锻造、热处理及机械加工等工序，不仅消耗了大量的能源，而且严重的污染了环境；采用堆焊修复技术可以使其恢复原来的形状和尺寸，并获得更高的使用寿命，从而减少了其制造过程对能源的浪费和环境的污染。

目前，有人曾以铬钼钨钒系合金作为捣镐堆焊耐磨层材料，尽管该材料能达到较高的硬度，但在与高硬度磨粒发生相互作用时，其耐磨性明显不够；另外，还有将硬质合金钎焊于捣镐镐掌表面以提高耐磨性，但由于其与钢材的线膨胀系数差别大，在钎焊过程中易开裂，强韧性无法合理匹配，导致在工作过程中发生硬质合金脆断或脱落，其效果一直不理想，而且目前使用的堆焊焊条主要靠进口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后捣镐表面耐磨性高、寿命长且价格低廉的用于堆焊修复高铬铸铁型高铁路基捣镐的特种焊条。

本发明的堆焊焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：石英3－5，大理石7－9，萤石3－5，钛白粉4－6，白土子2－4，硅铁2－4，高碳锰铁2－4，钛铁1－3，高碳铬铁38－45，石墨20－25，钨铁2－6。焊芯为H08A钢焊丝。

上述药皮原料中的钛铁、高碳锰铁和硅铁可以联合脱氧，净化堆焊熔池；加入较高量的石墨、高碳铬铁和钨铁可以形成过共晶高铬铸铁组织，同时，一方面是要形成大量的初生M₇C₃碳化物，另一方面形成WC碳化物，保证适当堆焊金属具有更高的耐磨性。同时，石墨的加入还能改善原料在拉拔过程的流动性，使拉拔过程中的药芯焊丝易于变形，避免卡丝、断丝现象的发生。堆焊冷却后，堆焊金属表面会出现细小、均匀的裂纹，释放掉应力，虽然韧性比高碳钢堆焊金属略低，但耐磨性比高碳钢堆焊金属高。另外，为了生成过共晶高铬铸铁组织，除了铬铁加入量较高，其它合金元素合理较低，因此，该焊条价格低廉。

本发明焊条的制备方法：

1、对部分原料进行钝化处理：

ａ、将硅铁粉末加热，在720－750℃保温1小时，

ｂ、将高碳铬铁粉末加热，在550－600℃保温1小时，

ｃ、将高碳锰铁粉末加热，在300－350℃保温1小时。

2、混合：将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7-3.0，波美度为48－50。

3、压制：用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。

4、干燥：在100-200℃对焊条进行干燥。

本发明具有如下优点：

1、采用本发明焊条修复的高铁路基捣镐用可以代替经整体制造生产的捣镐，不仅减少了制造工序，节省了原料和能源，其使用寿命提高了3倍。

2、使用本发明焊条修复高铁路基捣镐，不用焊前对捣镐进行预热，焊后不需要热处理，现场使用方便，易于焊接，焊接质量好，硬度范围为HRC63-67。

3、本发明焊条不仅可以应用堆焊修复高铁路基捣镐，而且也可以应用到冶金机械、矿山机械、石油机械等行业相关的耐磨零部件堆焊修复，并可替代进口产品，市场空间十分广阔。

具体实施方式

实施例1：

取药皮的原料：石英5千克，大理石9千克，萤石5千克，钛白粉6千克，白土子4千克，硅铁4千克，高碳锰铁4千克，钛铁3千克，高碳铬铁38千克，石墨20千克，钨铁2千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在720℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在550℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7，波美度为48。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在100℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后免热处理，表面的硬度为HRC63。

实施例2：

取药皮的原料：石英4千克，大理石8千克，萤石4千克，钛白粉5千克，白土子3千克，硅铁3千克，高碳锰铁3千克，钛铁2千克，高碳铬铁42千克，石墨22千克，钨铁4千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在730℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在570℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.8，波美度为49。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在150℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后免热处理，表面的硬度为HRC65。

实施例3：

取药皮的原料：石英3千克，大理石7千克，萤石3千克，钛白粉4千克，白土子2千克，硅铁2千克，高碳锰铁2千克，钛铁1千克，高碳铬铁45千克，石墨25千克，钨铁6千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在600℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为3.0，波美度为50。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在200℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后免热处理，表面的硬度为HRC67。

Claims

1.一种用于堆焊修复高铬铸铁型高铁路基捣镐的特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比wt%为：石英3－5，大理石7－9，萤石3－5，钛白粉4－6，白土子2－4，硅铁2－4，高碳锰铁2－4，钛铁1－3，高碳铬铁38－45，石墨20－25，钨铁2－6；焊芯为H08A钢焊丝。