天津舜榮焊接出來科技有限公司
碳化鈮輥壓機(jī)工作層堆焊焊絲特點(diǎn)及應(yīng)用
摘要研發(fā)了一種用于擠壓輥耐磨花紋堆焊焊絲，介紹分析了堆焊層的組織、硬度、化學(xué)成分、抗裂性能及其實(shí)際使用情況。
關(guān)鍵詞：輥壓機(jī)、耐磨堆焊、碳化鈮
輥壓機(jī)工作原來：就是加入的物料通過兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的磨輥間隙時(shí)，在高壓作用下，被粉碎。當(dāng)此應(yīng)力超過材料疲勞強(qiáng)度時(shí)，在表層形成裂紋，裂紋擴(kuò)展、連接、剝落，產(chǎn)生疲勞磨損，最終導(dǎo)致擠壓輥不能正常工作。
根據(jù)擠壓輥的磨損形式及特點(diǎn)，吸取國內(nèi)外廠家的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)，我公司嘗試采用碳化鈮代替高碳鉻，開發(fā)新型輥壓機(jī)耐磨花紋工作層堆焊焊絲。
與普通高鉻鑄鐵型堆焊焊絲相比，選用碳化鈮作為硬質(zhì)相的優(yōu)勢(shì)：
首先，高鉻合金鑄鐵堆焊材料由于鉻和碳含量高，組織中的高硬度Cr7C3碳化物顯微硬度高，依靠高硬度的碳化物來抵抗磨損，但碳化鉻脆，對(duì)堆焊基體的割裂作用大，容易造成掉塊和大面積剝落。
其次，與碳化鉻相比，碳化鈮焊縫韌性更好，能達(dá)到即耐磨又抗高應(yīng)力沖擊的目的。
試驗(yàn)方法
2.1硬度試驗(yàn)
采用HRC-150型洛氏硬度計(jì)測量試樣焊態(tài)硬度，試樣為經(jīng)打磨、拋光的金相試樣。載荷為150KG（HRC），加載時(shí)間為5 s，保荷時(shí)間為3 s，每個(gè)試樣連續(xù)測定5個(gè)點(diǎn)，取算術(shù)平均值。兩壓痕中心間的距離或任一壓痕中心距試樣邊緣的距離不小于3 mm。結(jié)果見表1。
表1 兩種焊絲宏觀硬度HRC
NbC輥壓機(jī)耐磨花紋焊絲 | Cr7C3耐磨花紋焊絲 |
60-63 | 58-63 |
2.2金相分析
選用碳化鈮（NbC）來代替碳化鉻。碳化鈮顯微硬度為2400Hv，比碳化鉻更耐磨。碳化鈮可細(xì)化堆焊層晶粒，提高堆焊層韌性和抗沖擊性。另外，碳化鈮比碳化鉻尺寸更小見圖1，這樣就能保證高抗磨性的同時(shí)，最大限度的降低了焊縫的開裂傾向。通過SEM和XRD 可確定堆焊層組織為馬氏體和殘余奧氏體分布大量的NbC硬質(zhì)相 圖1 堆焊層掃描電鏡SEM
電子圖像
2.3磨損試驗(yàn)
堆焊層利用線切割方法制取尺寸為57mm×25mm×5mm的試樣作為磨料磨損試樣。磨粒磨損試驗(yàn)采用MLS-225型濕式橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)，為典型的三體磨粒磨損：磨粒（石英砂）在橡膠輪和試件表面流動(dòng)從而引起磨損。試驗(yàn)參數(shù)如下：橡膠輪轉(zhuǎn)速為240 r/min、橡膠輪硬度60（邵爾硬度）、載荷為100N，磨料為0.212 mm～0.425 mm的石英砂、預(yù)磨損1000轉(zhuǎn)，精磨4000轉(zhuǎn)。材料的耐磨性能用磨損的失重來衡量，在試驗(yàn)前后，將試件放入盛有丙酮溶液的燒杯中，在超聲波清洗儀中清洗3～5 min，干燥后用精度為0.1 mg的塞多利斯BS224S型電子天平稱量。算出磨損前后試件的重量差，即為失重量。取3個(gè)試樣的平均值衡量涂層的耐磨性，結(jié)果見表2.
表2 磨粒磨損試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)項(xiàng)目 | Cr7C3耐磨花紋焊絲 | 新型NbC焊絲 |
磨損量/g | 0.1311 | 0.0874 |
相對(duì)耐磨性 | 1.0 | 1.5 |
由磨粒磨損試驗(yàn)結(jié)果可以知道，由于NbC的加入，堆焊層耐磨性提高1.5倍。
3實(shí)際使用效果
我們選擇新型NbC輥壓機(jī)耐磨花紋堆焊焊絲，應(yīng)用水泥廠的輥壓機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場堆焊修復(fù)。
圖2 用于舊輥修復(fù)
用于舊輥修復(fù)
輥壓機(jī)原本使用Cr7C3耐磨花紋焊絲采用菱形耐磨條紋，使用3個(gè)月后，耐磨花紋磨損消失，后使用NbC輥壓機(jī)耐磨花紋焊絲，采用一字型花紋修補(bǔ)，拍攝時(shí)已正常使用3個(gè)月，耐磨花紋仍清晰可見，使用壽命大大提高。
圖3 用于新輥堆焊
將輥體清理干凈，修補(bǔ)恢復(fù)形狀后采用研制的堆焊焊絲對(duì)輥面進(jìn)行堆焊，為減少工作量，降低操作強(qiáng)度，采用人字耐磨條紋，耐磨花紋實(shí)際使用平均壽命為4個(gè)月。
1. 用NbC代替碳化鉻應(yīng)用于輥壓機(jī)耐磨花紋堆焊，堆焊層硬度可達(dá)到60～63HRC，耐磨性提高1.5倍，滿足輥壓機(jī)表面的使用要求。