CN109514060A - 一种堆焊刮刀耐磨层的方法 - Google Patents

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贺军
王民
赵冬印
赵云龙
张鹤勇
高成峰
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Abstract

一种堆焊刮刀耐磨层的方法，涉及刮刀耐磨层堆焊技术领域，采用数控等离子耐磨堆焊机，以等离子弧作为焊源，由送粉器向堆焊枪供热喷涂粉，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将热喷涂粉与刮刀外缘表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散，形成堆焊层，所述堆焊耐磨层的位置为距离刮刀合金槽3‑5mm，所述热喷涂粉由硬质相金属粉末与粘结相金属粉末按比例充分混合得到。本发明有益效果：本发明提供了一种刮刀等离子耐磨堆焊层的方法，通过数控等离子耐磨堆焊机，调整出粉速度、焊机电流大小、送气流量等参数，然后将调配好的堆焊粉堆焊在刮刀的表面，从而到达提高刀具耐磨层硬度，延长刀具使用寿命的目的。

Description

一种堆焊刮刀耐磨层的方法
技术领域
本发明属于刮刀耐磨层堆焊技术领域，具体涉及一种堆焊刮刀耐磨层的方法。
背景技术
已知的，在刀体表面堆焊耐磨层的方法被广泛应用在盾构刀具刮刀、切刀、贝壳刀等刀具上，而国内堆焊刮刀多采用手工堆焊、焊丝堆焊等方法，主要是在刀具表面堆焊一层耐磨堆焊材料，使耐磨堆焊层和刀具很好的结合在一块，从而使刮刀在使用过程中更具有耐磨性，使刀具不容易产生裂纹、缺块等缺陷，采用一般的手工堆焊、焊丝堆焊的方法制作的刀具存在堆焊层和刀具结合强度不高，使用中易产生堆焊层脱落、堆焊层缺块不均匀、堆焊层耐磨性不高等缺陷。目前等离子堆焊技术在刮刀上的应用较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种堆焊刮刀耐磨层的方法，解决现有技术中采用一般的手工堆焊、焊丝堆焊的方法制作的刀具存在堆焊层和刀具结合强度不高，使用中易产生堆焊层脱落、堆焊层缺块不均匀、堆焊层耐磨性不高等问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种堆焊刮刀耐磨层的方法，采用数控等离子耐磨堆焊机，以等离子弧作为焊源，由送粉器向堆焊枪供热喷涂粉，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将热喷涂粉与刮刀外缘表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散，形成堆焊层，所述堆焊耐磨层的位置为距离刮刀合金槽3-5mm，所述热喷涂粉由硬质相金属粉末与粘结相金属粉末按比例充分混合得到。
本发明所述刮刀表面堆焊耐磨层的厚度为3～5mm。
本发明所述热喷涂粉为GPNi0103B-3镍基热喷涂粉，镍基热喷涂粉熔化后可以与刀体形成冶金结合，结合强度超过600MPa，形成的耐磨堆焊层抗压强度超过2500MPa，抗弯强度超过1500MPa。
本发明所述等离子堆焊刮刀耐磨层的工艺为：以等离子弧作为焊源，焊接电压为2V-5V，堆焊电流为150A-170A，堆焊过程中的送粉速度由电压进行控制。
本发明所述硬质相与粘结相金属粉末的混合比例为（15%~45%）：（55%~85%）。
本发明所述硬质相金属粉末的成分为铸造碳化钨，粘结相金属粉末的成分为Ni、Cr、B、Si等几种微量元素的混合。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种刮刀等离子耐磨堆焊层的方法，通过数控等离子耐磨堆焊机，调整出粉速度、焊机电流大小、送气流量等参数，然后将调配好的堆焊粉堆焊在刮刀的表面，从而到达提高刀具耐磨层硬度，延长刀具使用寿命的目的，具体效果表现在以下方面：
（1）本发明采用的热喷涂粉，制作工艺简单，只需要将两种粉末充分混合即可，且喷涂粉中增加的Ni，Cr等微量元素进一步增强了堆焊层的耐磨性以及耐高温性能，焊接耐磨层的硬度HRC为60.2，耐磨性质量损失0.216g，具有较高的硬度以及耐磨性；
（2）本发明通过在刀具表面堆焊一层耐磨堆焊材料，使耐磨堆焊层和刀具很好的结合在一块，从而使刮刀在使用过程中更具有耐磨性，使刀具不容易产生裂纹、缺块等缺陷，通过调配的堆焊层热喷涂粉粉和调控等离子堆焊机的各项参数使堆焊层很好的和刀体融合，从而增加堆焊层的硬度，提高刀具使用寿命，本发明具有操作简便，使用时维护费用低，综合经济效益高等优点，可替代国内外同类产品，大大降低了采购成本等。
（3）采用等离子堆焊技术，堆焊覆熔合金层与工件机体成冶金结合，结合强度高；堆焊覆熔速率快，低稀释率；堆焊层组织致密，成型美观；可以在锈蚀以及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊，焊接过程易实现机械化、自动化。
（4）热喷涂粉采用GPNi0103B-3镍基热喷涂粉，采用镍基热喷涂粉，因为刮刀上钎焊合金块，需要耐磨堆焊层对刀体进行保护，避免刀体磨损较快导致合金块脱落。 镍基热喷涂粉的耐磨性较铁基热喷涂粉的要好，镍基热喷涂粉熔化后可以与刀体形成冶金结合，结合强度超过600MPa，形成的耐磨堆焊层抗压强度超过2500MPa，抗弯强度超过1500MPa。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式（实施例）进行描述，使本领域的技术人员能够更好地理解本发明。
一种堆焊刮刀耐磨层的方法，包括以下步骤：
步骤一、热喷涂粉的制作：将粘结相金属粉末与硬质相金属粉末充分的搅拌混合，作为堆焊粉；
步骤二、采用数控等离子耐磨堆焊机，以等离子弧作为焊源，焊接电压为2V-5V，堆焊电流为150A-170A，由送粉器向堆焊枪供粉，堆焊过程中的送粉速度由电压进行控制，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将热喷涂粉与刮刀外缘表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散，形成堆焊层。
进一步，刮刀表面堆焊耐磨层的厚度为3～5mm。
进一步，所用的热喷涂粉为GPNi0103B-3镍基热喷涂粉，采用镍基热喷涂粉，因为刮刀上钎焊合金块，需要耐磨堆焊层对刀体进行保护，避免刀体磨损较快导致合金块脱落。镍基热喷涂粉的耐磨性较铁基热喷涂粉的要好。镍基热喷涂粉熔化后可以与刀体形成冶金结合，结合强度超过600MPa，形成的耐磨堆焊层抗压强度超过2500MPa，抗弯强度超过1500MPa。
进一步，堆焊耐磨层位置为距离刮刀合金槽3-5mm。
进一步，所述硬质相金属粉末的成分为铸造碳化钨，粘结相金属粉末的成分为Cr、Fe、Si、B、Ni等几种微量元素的混合，喷涂粉中增加Ni，Cr等微量元素进一步增强了堆焊层的耐磨性以及耐高温性能，硬质相与粘结相金属粉末的比例为（15%~45%）：（55%~85%）。
本发明采用等离子堆焊技术，采用先进的等离子堆焊设备通过调节各种参数（出粉速度、焊机电流大小、送气量等），采用预先调配好的堆焊粉通过等离子电弧作为热源将堆焊粉加热到熔融状态，以高速喷向经过预处理的刀体表面，堆焊完的抗剪切性能达到600Mpa以上。
实施例1
一种堆焊刮刀耐磨层的方法，所述方法具体包括如下步骤：
第一步、先加工盾构刮刀刀体，并按照要求工艺对刮刀刀体进行热处理；
第二步、热处理完以后对刮刀刀体去毛刺，并进行抛丸处理，使刀体表面光滑无毛刺；
第三步、将刮刀刀体装配至设计好工装的等离子耐磨堆焊机上；
第四步、对刮刀刀体进行定位，保证等离子堆焊机能堆焊至所有耐磨堆焊层位置；
第五步、加入调配好的堆焊层粉，并调节送粉速度、电焊机电流、送气速度等参数；
第六步、通过控制等离子堆焊机的各项参数以及工装的转动速度使堆焊粉很好的与刀体融合；
第七步、堆焊过程调节各项参数使等离子耐磨堆焊层厚度均匀、外观匀称；
第八步、将堆焊好的刮刀刀体进行热处理，保证堆焊层表面均匀、光滑、美观。

Claims (6)

1.一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：采用数控等离子耐磨堆焊机，以等离子弧作为焊源，由送粉器向堆焊枪供粉，吹入电弧中，应用等离子弧产生的高温将热喷涂粉与刮刀外缘表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散，形成堆焊层，所述堆焊耐磨层的位置为距离刮刀合金槽3~5mm，所述热喷涂粉由硬质相金属粉末与粘结相金属粉末按比例充分混合得到。
2.根据权利要求1所述的一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：所述刮刀表面堆焊耐磨层的厚度为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：所述热喷涂粉为GPNi0103B-3镍基热喷涂粉。
4.根据权利要求1所述的一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：所述等离子堆焊刮刀耐磨层过程中焊接电压为2V-5V，堆焊电流为150A-170A，堆焊过程中的送粉速度由电压进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：所述硬质相与粘结相金属粉末的混合比例为（15%~45%）：（55%~85%）。
6.根据权利要求1所述的一种堆焊刮刀耐磨层的方法，其特征在于：所述硬质相金属粉末的成分为铸造碳化钨，粘结相金属粉末的成分包括Ni、Cr、B和Si。
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