CN101870027A - 高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法，涉及耐磨板技术，在自保护药芯焊丝导电嘴前面设有一个下粉装置；摆动堆焊时，自保护药芯焊丝、喷雾冷却装置与刮板同步摆动；进行明弧摆动堆焊的同时，喷雾冷却装置喷出冷却水，下粉管中输送出合金粉，合金粉即被刮板均匀布于耐磨基体板上表面；自保护药芯焊丝与合金粉混合，合金粉的质量/焊丝的质量＞0.8，被明弧堆焊在耐磨基体板表面，形成耐磨层，得复合耐磨板。本发明方法，简单易行、成本低，水冷效果好，保证碳化物的定向生长，且裂纹均匀和细化，产品具有高硬材料和韧性材料的双重性能，使用寿命长。

Description

高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法

技术领域

本发明涉及耐磨板技术领域，是一种高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法。

背景技术

在工矿企业中因金属机件被磨损而造成的损失是严重的，据不完全统计，全国每年因机械磨损损失的金属重量达百万吨以上；另一方面设备因停机检修和更换备件造成的损失也是相当严重的。

耐磨复合板是制造磨损极为严重条件下工作内衬的理想材料，该耐磨复合板表面是由40～70％的碳化铬(维氏硬度1650V)——高硬度耐磨骨架均匀分布在韧性较好的奥氏体组织上组成，复合板的宏观硬度为55-62HRC，精确数值取决于复合层的不同厚度。一般使用中碳钢作为基板。这样容易成型，特别是复杂形状的成型。并且具有独特的吸收冲击能力。

耐磨复合板适用于与泥沙、矿石、粉尘、煤渣等直接摩擦的易磨损机件的衬板保护。可广泛应用于冶金、建材、电力、矿山、水泥等行业，如广泛应用于炉渣研磨厂，送粉机静叶片，电厂煤磨机入口方形接头，水泥厂预热机出口风车，水泥研磨机立磨入口料斗，磨机滚轮护罩，炼钢厂焦炭震动机筛板，炼钢厂高炉内壁，电厂粉煤机进料管，熟料储存筒下料锥等机械设备的零部件。

国内外制造耐磨板一般分三类：

1、由高达40～60％的碳化铬合金金相熔合到合适的钢铁基板上构成的过共晶合金复合板。但此方法工艺复杂，应用量不大。

2、堆焊：目前国内制造的耐磨板大多是通过堆焊制造的，堆焊分为埋弧堆焊和明弧堆焊两种。

埋弧堆焊一般采用潜粉式摆动耐磨板复合制造，应用量较大。采用潜粉式埋弧摆动耐磨板复合制造，成本低，但不易实现水冷，冷却速度慢，熔敷金属中的碳化物不定向生长，严重影响了使用寿命。

明弧堆焊采用比较广泛，主要有摆动和非摆动两种。此两种方法主要采用高碳铬铁自保护药芯焊丝堆焊复合耐磨板。采用明弧焊，易于实现水冷，但要达到熔敷金属成份，必须提高药芯焊丝中的合金成分，由于药芯焊丝的填充率一定，熔敷金属中为得到更多的碳化铬需填充价格较高的碳化铬，抛弃价格便宜但碳化物含量少的高碳铬铁，严重加大了成本，利润小。

3、喷涂：将高硬度的合金粉末或焊丝直接喷到耐磨板上，由于厚度小，应用量更少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，公开一种高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法，简单易行、成本低，水冷效果好，保证碳化物的定向生长，且裂纹均匀和细化，产品具有高硬材料和韧性材料的双重性能，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法，是在明弧摆动堆焊基础上的改进，设备包括自保护药芯焊丝、导电嘴、喷雾冷却装置、工作台和电源；将耐磨基体板用压板压固于工作台上表面，启动电源，进行明弧摆动堆焊工艺；其在自保护药芯焊丝导电嘴前面设有一个下粉装置，下粉装置的下粉管与耐磨基体板垂直，下粉管下端固有刮板，刮板的一边与耐磨基体板上表面平行接触；

进行明弧自保护药芯焊丝摆动堆焊的同时，下粉管中输送出合金粉，合金粉即被刮板均匀布于耐磨基体单道堆焊表面，利用自保护药芯焊丝堆焊热量熔化，共同形成堆焊熔敷金属；喷雾冷却装置喷出冷却水，冷却堆焊熔敷金属；

堆焊过程中，单位时间内自保护药芯焊丝熔化的质量与合金粉熔化的关系为：合金粉的质量/焊丝的质量＞0.8，堆焊在耐磨基体板表面，形成耐磨层，得复合耐磨板。

所述的方法，其所述堆焊的复合耐磨板单道焊宽30～50mm，单层堆焊层厚度3.5～6.5mm。

所述的方法，其所述自保护药芯焊丝，为中冶集团建筑研究总院所售ZY-YD440-O自保护药芯焊丝或市面上销售的碳含量高于4.0％，铬含量高于22％的高碳铬铁自保护药芯焊丝。

所述的方法，其所述合金粉是指：市面上销售的含碳量高于7％，含铬量高于59％的高碳铬铁粉；根据需要该高碳铬铁粉可以与其它合金粉相互混合使用，但高碳铬铁粉在混合粉中所占的百分比含量高于85％。

所述的方法，其所述其它合金粉为硼铁、石墨混合物。

所述的方法，其所述进行明弧摆动堆焊的同时，工作台上还有另一股冷却水流过耐磨基体板表面，对工件进行冷却。

所述的方法，其所述另一股冷却水，是在槽形工作台的内槽相对角上，各设一进水口、一出水口，使水循环流动。

采用本发明方法制造的复合耐磨板的优点为(以下数值为单面堆焊两层测得的数值)：

1.堆焊熔敷金属中碳化物体积高达50-70％，为耐磨板提供了良好的硬度和耐磨性：堆焊宏观硬度为58-64HRC，单层堆焊层厚度3.5～6.5mm，成品表面光滑-摩擦系数低；高的抗磨损性能：磨损试验表明，耐磨性比低碳钢高12-18倍，比不锈钢、高锰钢高5倍，比铸态高铬铁高1倍；

2.由于采用中低碳钢基板，具有高硬材料和韧性材料的双重性能，可承受持续的中度冲击，充分体现了复合材料既耐磨又抗冲击的优点。

3.高质量价格低：本发明在于使用应用价格低的自保护高碳铬铁焊丝和价格低的高碳铬铁粉同时提供数量更多的高硬度的耐磨骨架——碳化物，同时采用上下水冷，使耐磨板的硬度和耐磨性提高。这样解决了使耐磨堆焊复合板成本降低，利润高。由于材料利用合理，所以此种方法制造的耐磨堆焊复合板，例如：碳化物体积含量约为60％的耐磨板，比同等材料埋弧堆焊的耐磨板硬度均高2HRC，耐磨性均高1.2倍，堆焊价格相似；比同等材料不加粉明弧堆焊的耐磨板价格低60％。

4.堆焊复合板单道焊宽30-50mm，耐磨层表面平整，在堆焊过程中耐磨层通过形成细小均匀的裂缝释放应力，保持整幅板面的平整，限制产生应力集中，裂缝仅局限于硬层内，使用过程中也不会向韧性很好的中低碳钢板中扩散。

附图说明

图1是本发明的高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法所用设备示意图，其中：

图1A为所用设备侧视图；

图1B为所用设备俯视图。

具体实施方式

本发明的高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法，使用本方法制造堆焊复合耐磨板的设备如图1所示。在自保护药芯焊丝2导电嘴前面加入一个下粉装置1，后面为喷雾冷却装置3。耐磨基体板5由压板6压固于工作台4上表面。下粉装置1的下粉管11与耐磨基体板5垂直，下粉管11下端有刮板12，刮板12的一边与耐磨基体板5上表面平行接触。自保护药芯焊丝2后面的喷雾冷却装置3，在工作时向耐磨基体板5表面喷雾状冷却水31。

在槽形工作台4的内槽相对角上，各设一进水口41、一出水口42，使另一股冷却水循环流动。工作时，工作台上的另一股冷却水流过耐磨基体板5上表面，对工件进行冷却。

本发明方法是在明弧摆动堆焊的基础上改进的一种新工艺：加粉式明弧摆动高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法。是采用摆动堆焊，在焊丝2导电嘴前面下粉装置1的下粉管11中输送出合金粉13，合金粉13成份主要是高碳铬铁，或高碳铬铁中添加一定量的硼铁、石墨组成，添加的硼铁、石墨量，以百分比计小于15％；采用普通的价格低的高碳铬铁自保护药芯焊丝2，如中冶集团建筑研究总院YJ440-O自保护药芯焊丝或市面上可购买到的含碳量高于4.0％，铬含量高于22％的高碳铬铁自保护药芯焊丝。实行摆动焊，摆动时，单位时间内合金粉和焊丝质量按一定比例配合，通常合金粉的质量/焊丝的质量＞0.8(视堆焊工艺和堆焊熔敷金属而定)，这样即保证了熔敷金属合金成分又使价格明显下降，有利于市场的竞争。工作时，耐磨基体板5上下面同时加水冷却，保证碳化物的定向生长，使裂纹均匀和细化的同时，增加了堆焊的耐磨层硬度，减少了复合耐磨板成品的变形；并能提高生产效率，提高材料的机械性能。基体板5可单面堆焊，亦可双面堆焊，堆焊厚度可根据用户需求而定。

本发明方法采用高效堆焊专用设备，使用高碳明弧自保护药芯焊丝，在普碳钢板上堆焊形成耐磨层，堆焊单层表面硬度HRC 58～64，耐磨性是普碳钢板的15-20倍。耐磨层以高铬为主，同时还有锰、钼、铌等成分，形成的复合碳化物在高温下有很强的稳定性，仍能保持较高的硬度，同时还具有很好的抗氧化性能，在500℃以下完全可以正常使用。耐磨层和基体板5之间是冶金结合，高硬度碳化物均匀分布在高韧性基体板5上，具有高硬度和高韧性的复合材料的基本特性，抗冲击性能相当好，本发明产品在耐磨损、高韧性、抗冲击等方面，对比国内外同类产品，综合性能最佳。

Claims (7)

1.一种高铬合金堆焊复合耐磨板的制造方法，是在明弧摆动堆焊基础上的改进，设备包括自保护药芯焊丝、导电嘴、喷雾冷却装置、工作台和电源；将耐磨基体板用压板压固于工作台上表面，启动电源，进行明弧摆动堆焊工艺；其特征在于：在自保护药芯焊丝导电嘴前面设有一个下粉装置，下粉装置的下粉管与耐磨基体板垂直，下粉管下端固有刮板，刮板的一边与耐磨基体板上表面平行接触；

进行明弧自保护药芯焊丝摆动堆焊的同时，下粉管中输送出合金粉，合金粉即被刮板均匀布于耐磨基体单道堆焊表面上，利用自保护药芯焊丝堆焊热量熔化，共同形成堆焊熔敷金属；喷雾冷却装置喷出冷却水，冷却堆焊熔敷金属表面；

堆焊过程中，单位时间内自保护药芯焊丝熔化的质量与合金粉熔化的关系为：合金粉的质量/焊丝的质量＞0.8，堆焊在耐磨基体板表面，形成耐磨层，得复合耐磨板。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆焊的复合耐磨板单道焊宽30～50mm，单层堆焊层厚度3.0～6.5mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自保护药芯焊丝，为中冶集团建筑研究总院所售ZY-YD440-0自保护药芯焊丝或市面上销售的碳含量高于4.0％，铬含量高于22％的高碳铬铁自保护药芯焊丝。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金粉是指：市面上销售的含碳量高于7％，含铬量高于59％的高碳铬铁粉；根据需要该高碳铬铁粉可以与其它合金粉相互混合使用，但高碳铬铁粉在混合粉中所占的百分含量高于85％。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其它合金粉为硼铁、石墨。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行明弧摆动堆焊的同时，工作台上还有另一股冷却水流过耐磨基体板下表面，对工件进行冷却。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述另一股冷却水，是在槽形工作台的内槽相对角上，各设一进水口、一出水口，使水循环流动。

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