撰文/龍丹

■510405 廣州起重機械有限公司 廣東 廣州

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Fe-Cr-C耐磨堆焊材料特殊工藝及在起重機車輪修復中的應用介紹

撰文/龍丹

■510405 廣州起重機械有限公司 廣東 廣州

隨著資源短缺、環(huán)保要求和技術(shù)發(fā)展，磨損零件的再制造修復新技術(shù)的開發(fā)越來越迫切、應用也越來越廣泛，本文介紹了為適應這樣需求而進行的科技開發(fā)和成果應用——一種無預熱無后熱處理的新型合金藥芯耐磨堆焊材料及其配套機械化工藝設(shè)備在起重機械零部件修復中的應用和特點介紹。關(guān)鍵詞：特殊工藝；起重機零件；修復；堆焊；自動轉(zhuǎn)臺

隨著科學技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機械設(shè)備所承受的載荷越來越大、設(shè)備運轉(zhuǎn)速度越來越高，零件磨損的速度急劇提升，重載工件的使用壽命成為影響現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)效率的重要因素。據(jù)統(tǒng)計，世界工業(yè)化發(fā)達國家約30%的能源是以不同形式磨損消耗，如美國每年因此造成的損失約1000億美元。我國僅在軌道交通、起重運輸、冶金、礦山、電力、煤炭和農(nóng)機部門，每年由于工件磨損而造成的經(jīng)濟損失約400億人民幣。因此研究和發(fā)展耐磨材料，以減少金屬磨損，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要意義。

起重機械屬于重載設(shè)備，設(shè)備運轉(zhuǎn)中磨損嚴重、零件遠沒達到疲勞極限就因磨損而報廢更換，由于產(chǎn)品的附加值低和修復技術(shù)落后且成本高等限制，起重機行業(yè)在這方面邁出的步伐緩慢，針對這種現(xiàn)況，我們進行了專項零部件修復項目的技術(shù)開發(fā)和工藝裝備的應用，在起重機械零部件修復上取得了一定的成果。

產(chǎn)品基礎(chǔ)狀況介紹

我國堆焊材料方面的突出特點是“焊條多焊絲少、熔煉焊劑多燒結(jié)焊劑少、實心焊絲少”，而堆焊設(shè)備方面的現(xiàn)狀則是“改裝設(shè)備多專用設(shè)備少、機械化設(shè)備多智能化設(shè)備少”，因此，無論堆焊材料的品種和質(zhì)量，還是堆焊設(shè)備的自動化、智能化水平等方面均亟待發(fā)展和提高，其中國內(nèi)堆焊藥芯焊絲制備的修復層在硬度、耐磨性、抗腐蝕性、脫渣性等方面都存在不足，堆焊層使用壽命相對國外產(chǎn)品較低。國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)的藥芯焊絲合金體系一般以高合金成分來保證堆焊層性能，致使成本過高，所以一般修復工程僅應用于高附加值的產(chǎn)品修復中，且性能也不太穩(wěn)定。我們研發(fā)的新型低成本無預熱后熱處理耐磨修復焊材，產(chǎn)品具有自硬化功能，填補國內(nèi)空白，自主開發(fā)了配套自動化工藝工裝設(shè)備，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了基本保證。

產(chǎn)品機理及實驗檢測介紹

通過采用借鑒中烏巴頓所先進藥芯焊絲配方及制備技術(shù)，針對中國國內(nèi)原材料的特征，以Fe-Cr-C合金體系為基礎(chǔ)，通過引入耐磨增強相（如WC、ZTC等），以較低合金成分和成本獲得較高耐磨性；添加的不同成分鹵化物和稀土合金等活性劑提高重載工件修復堆焊層的耐磨性、耐蝕性及其他物理機械性能的影響，最終實現(xiàn)制備低成本和耐磨耐蝕綜合性能優(yōu)異的堆焊藥芯焊絲。制取的堆焊層并具有自硬化效應，耐磨性和耐蝕性等綜合性能優(yōu)異，新型耐磨藥芯焊絲不僅具有低合金、低成本和細直徑的優(yōu)勢，還可更好的利用我國本土資源，為再制造行業(yè)提供了一種經(jīng)濟實用、性能優(yōu)異的修復耐磨新材料。自主開發(fā)設(shè)計生產(chǎn)的車輪修復自動焊接轉(zhuǎn)臺已獲得專利認證，可以很好的配合焊材實現(xiàn)自動修復工藝工程。

a堆焊層顯微組織及硬質(zhì)相粒子分布

圖2　自生硬質(zhì)相顆粒分布與形貌

b堆焊層硬度

試驗號　1點2點3點平均值未加工硬化前（HRC）　22　26　24　24加工硬化后（HRC）　33　39　36　36

c摩擦磨損試驗

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d 力學性能試驗

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以上實驗數(shù)據(jù)表明修復后的產(chǎn)品比我們原來產(chǎn)品的強度、韌塑性、耐磨性能等都有大幅的提升，是一種性能優(yōu)良的修復材料。

產(chǎn)品工藝特點介紹

a采用氬氣+二氧化碳混合氣體保護焊

b使用國內(nèi)原材料替代進口材料、低合金配方，實現(xiàn)焊材的低成本經(jīng)濟價值。

c修復零件的材料適用性廣泛，除了常規(guī)可焊性好的低碳低合金鋼，還適用中高碳鋼合金鑄鋼（如45、55號鋼、ZG340-640等材料）的堆焊修復處理。

d無需預熱后熱處理——無論碳當量高的材料還是不同厚度（幾毫米～幾百毫米）全部常溫冷態(tài)下直接堆焊處理，堆焊組織良好，無需預熱處理，焊后也不用緩冷處理和再次熱處理。

e堆焊層良好的加工性能——堆焊層在一般硬度在20～26HRC范圍，有很好的加工切削性能。

f堆焊層自硬化功能——對于起重機車輪這類需要進行淬火處理的零件，新型材料的堆焊層有沖擊或振動后表面自硬化功能，硬度可達車輪踏面硬度要求從而取代了淬火熱處理工藝。

g自動焊接轉(zhuǎn)臺，可以適應不同規(guī)格車輪及其不同磨損部位的堆焊需要，電動調(diào)節(jié)，提高生產(chǎn)效率減少勞動強度，提升堆焊質(zhì)量，減少焊材的浪費。

產(chǎn)品經(jīng)濟效益和意義

a原材料供給充足便宜經(jīng)濟，低合金成分低成本，是同類修復產(chǎn)品不到一半的成本。

b使用普通的二氧化碳焊機，無需特殊焊接設(shè)備；人工操作簡單不用專門培訓。

c材料適應范圍廣，可以拓展到其他產(chǎn)品和行業(yè)的零部件修復工程。

d工藝過程不需要熱處理，提高了生產(chǎn)效率降低勞動強度，大幅有效的減少生產(chǎn)工藝成本。

e配套工裝轉(zhuǎn)臺，可實現(xiàn)自動化產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，提供生產(chǎn)效率，方便推廣應用。

f實現(xiàn)了低成本、小耗能、省材料、再利用資源的經(jīng)濟環(huán)保工程。

g填補了國內(nèi)此項技術(shù)的空白。

以上的經(jīng)濟和工藝特點，解決了低附加值大型產(chǎn)品零件的修復和性能提升的技術(shù)困境，提供了一種經(jīng)濟實用、性能優(yōu)異的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，填補了國內(nèi)此項技術(shù)的空白，為實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的再制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展貢獻了一份力量。

參考：

［1］JBT 6392-2008 起重機車輪.