堆焊復(fù)合制造（立磨堆焊要點(diǎn)）

這種耐磨件制造方法最大的風(fēng)險(xiǎn)就是耐磨層的剝落和工件的斷裂。所指剝落一是耐磨層與母材鑄鋼間的剝離；二是耐磨層之間的剝離。一般耐磨層越厚剝落的可能性越高，要想降低剝落風(fēng)險(xiǎn)，在堆焊層厚度設(shè)計(jì)、焊絲的選擇、施工工藝和施工操作上都需要嚴(yán)格控制。

一、堆焊失效與風(fēng)險(xiǎn)分析

堆焊失效形式包括疲勞、磨損、剝落和斷裂，它包括的原因如下：

1、 磨輥運(yùn)行周期過長引起輥身表面的冷作硬化并形成微裂紋后擴(kuò)展；

2、 鑄造缺陷：如裂紋、氣孔、夾渣、縮孔等在運(yùn)行和堆焊過程中會不斷擴(kuò)展，特別是在應(yīng)力集中部位容易產(chǎn)生裂紋，發(fā)生局部掉塊、脫落或者斷裂現(xiàn)象；

3、 斷裂失效與鑄件在鑄造過程中和熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷有直接關(guān)系，如殘余的熱應(yīng)力；

4、 磨輥在運(yùn)行過程中局部的接觸不良會使磨輥在有配合間隙部位產(chǎn)生應(yīng)力集中（從磨輥結(jié)構(gòu)形狀看，磨輥與輪轂的配合面是柱面配合。由于磨輥和輪轂的兩對配合表面存在加工誤差，磨輥與輪轂裝配時(shí)就很難保證柱體同時(shí)接觸，這種局部的不良接觸會使磨輥在有配合間隙部位產(chǎn)生應(yīng)力集中）；

5、 立磨生產(chǎn)過程中不但存在著粉碎大顆粒物料時(shí)的振動，而且在入磨熱氣體作用下，磨輥在開停磨時(shí)還受到溫度變化的作用，使磨輥在熱應(yīng)力、熱處理殘余應(yīng)力和粉磨力作用下，易在有鑄造缺陷且磨輥與輪轂有配合間隙的部位發(fā)生斷裂。斷裂是從磨輥內(nèi)側(cè)向外側(cè)擴(kuò)展的；

6、 磨輥安裝預(yù)緊力過大也是磨輥失效的原因之一；

7、 選擇的堆焊材料及堆焊工藝不當(dāng)引起堆焊過程中工件斷裂。

二、避免和減少堆焊風(fēng)險(xiǎn)的必要措施

堆焊的磨輥存在使用年齡即壽命的問題。要想磨輥使用壽命長，需要兩方面配合，一是使用者的正確使用，另一方面是堆焊質(zhì)量的保證。

1、在使用方面

1）、安裝過程中，盡可能通過試裝配使輥套與輪轂在柱面上能同時(shí)接觸，當(dāng)出現(xiàn)接觸不良時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修刮保證良好接觸。

2）、在開停磨時(shí)，要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范控制升降溫時(shí)間和開磨門時(shí)間。

3）、在日常生產(chǎn)中，當(dāng)出磨成品的水分≤0. 8%且不影響窯磨系統(tǒng)風(fēng)量平衡的情祝下，盡最降低入磨氣體溫度。

4）、控制入磨物料配比和粒度，盡量避免立磨生產(chǎn)中的強(qiáng)烈振動。

5）、制訂磨輥引入和退出機(jī)制，確定合理的更換周期和在線堆焊次數(shù)。

2、在堆焊過程中：

1）、焊前對母材進(jìn)行超聲波檢測探傷和磨損量的檢測，排除有缺陷的零件；

首先是堆焊前對工件的磨損狀況進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果直接決定工件的可焊性，這就是焊前探傷、磨損量的檢測，探傷是對磨輥本身的狀況能夠有個清楚的診斷。對堆焊前后的所有項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)，如硬度檢測、著色探傷、磁粉探傷、超聲波探傷等。在焊前用著色劑將工件表面著色，以及使用超聲波檢測手段檢查磨輥/襯板是否有裂紋、鑄造缺陷、局部磨損等異常，做好原始記錄。如有鑄造缺陷或局部磨損現(xiàn)象，則先進(jìn)行缺陷或局部磨損的修復(fù)。如果有些工件本身已經(jīng)有比較大的缺陷，例如貫穿性的裂紋或者局部磨穿等，堆焊再制造的風(fēng)險(xiǎn)就比較大，就應(yīng)該考慮是否值得修復(fù)。

      母材本身的特性也會直接決定焊后耐磨件的使用特性和壽命，例如母材的韌性、母材本身是否存在裂紋、母材與堆焊材料的熔合性等等。

2）、根據(jù)母材成份選擇合適的堆焊材料；

3）、制定科學(xué)合理的堆焊工藝和嚴(yán)格規(guī)范的操作規(guī)程；

4）、控制焊補(bǔ)高低不平時(shí)的引弧和滅弧:通過設(shè)備自有的高度跟蹤來自動實(shí)現(xiàn)局部磨損嚴(yán)重部位的堆焊修復(fù)；

5）、堆焊質(zhì)量檢驗(yàn)及保證:

l 耐磨件舊品的基體材質(zhì)成分、表面硬度、結(jié)構(gòu)尺寸、磨損型線、堆焊前探傷情況的記錄；

l 堆焊材料質(zhì)量合格證明書；

l 耐磨件堆焊工藝評定報(bào)告、堆焊工藝措施或作業(yè)指導(dǎo)書；

l 耐磨件堆焊再制造后的外觀檢驗(yàn)和成品尺寸記錄；

l 堆焊層的硬度檢驗(yàn)、無損檢驗(yàn)等報(bào)告。

l 耐磨件出廠前，應(yīng)根據(jù)需要在堆焊表面涂防銹漆。

l 堆焊好的耐磨件應(yīng)存放在干燥、平整、堅(jiān)實(shí)的場地，場地要有可靠的防雨措施。

l 出廠的堆焊件應(yīng)附有合格證，合格證上必須注明以下事項(xiàng)：堆焊件的名稱、工號、重量及數(shù)量；

l 堆焊技術(shù)文件應(yīng)及時(shí)編制和存檔。

三、實(shí)施堆焊工藝流程

施工準(zhǔn)備→清洗→秤重→染色探傷→磨耗測量→上機(jī)臺→焊補(bǔ)第一道，檢測牢固度→焊補(bǔ)第一面，檢測牢固度→進(jìn)行堆焊至原尺寸→下機(jī)臺，整修，防銹處理→假安裝，上漆再檢驗(yàn)尺寸→秤重，包裝。

四、具體實(shí)施步驟

1、施工準(zhǔn)備

1）、制定耐磨堆焊工藝，堆焊工藝設(shè)計(jì)應(yīng)包括的內(nèi)容：

堆焊工藝參數(shù)包括焊材直徑、焊道寬度、堆焊速度、堆焊量、焊接電流、電弧電壓、層間溫度、焊絲伸出長度和傾角、硬度、堆焊厚度偏差值、圓形磨損件焊后橢圓度、裂紋允許深度與長度、邊緣堆焊留量以及工件溫度等。

2）、堆焊工藝的要求

2.1  形成均勻的龜裂紋及防止堆焊層剝離。

2.2  采用低溫冷焊方式，堆焊過程中要嚴(yán)格控制層間溫度。

2.3  防止堆焊層的硬度不符合要求。

2.4  防止堆焊零件變形。

3)、耐磨堆焊工藝控制

合理的堆焊修復(fù)工藝是達(dá)到立磨磨輥/盤瓦堆焊修復(fù)效果的關(guān)鍵。根據(jù)磨輥/盤的不同磨損情況和實(shí)際工況要求，合理設(shè)計(jì)和選擇耐磨堆焊工藝，以達(dá)到最佳的堆焊修復(fù)效果。

3.1做局部堆焊，采用單向堆焊方式將磨輥凹坑填補(bǔ)平整，補(bǔ)層應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋M向裂紋，以釋放焊接應(yīng)力；

3.2 以自動焊方法堆焊至規(guī)定尺寸；

3.3在整個堆焊過程中，焊縫層間溫度應(yīng)嚴(yán)格控制；

3.4堆焊注意事項(xiàng):避免過度稀釋；硬面層必須建立橫向裂紋，以釋放焊接內(nèi)應(yīng)力；焊層不宜進(jìn)行火焰切割及機(jī)械加工；對于產(chǎn)生的焊瘤應(yīng)及時(shí)用電弧氣刨清理平整。

2、焊前對母材進(jìn)行滲透探傷（或磁粉探傷）、超聲波探傷等方式對基體進(jìn)行檢測，，排除有鑄造缺陷的零件（當(dāng)耐磨件舊品存在貫穿性裂紋、局部基體被磨穿、基體厚度過薄等可能導(dǎo)致其整體失效的缺陷時(shí)，不宜進(jìn)行堆焊再制造。）。

3、磨輥修復(fù)前的表面處理

1）、為防止焊接過程中產(chǎn)生氣孔，利于根層熔合，堆焊前需利用氧乙炔火焰烘烤磨輥表面以消除滲進(jìn)龜裂紋中殘存的生料粉及油污等雜物；

2）、用鋼絲刷或角向磨光機(jī)除去磨輥表面的銹蝕層；

3）、處理磨輥上的磨坑

在磨輥嚴(yán)重磨損處或原堆焊層脫落嚴(yán)重處，采用碳弧氣刨的處理，使其環(huán)向不圓度和不平度滿足自動焊接要求。對個別較深磨坑，可用EDZCr- B -03 /EDZCr - B一16型高鉻鑄鐵焊條手工電弧焊補(bǔ)平，施焊時(shí)宜多層、多道、分段退焊，運(yùn)條速度要快，層間溫度低于200℃，每焊完1道，用小錘敲擊焊道金屬，以免堆焊層脫落或剝離。

3、磨輥的裝夾

磨輥修復(fù)時(shí)，先應(yīng)將磨輥裝夾在事先準(zhǔn)備的夾具中，夾具安放在可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺上，調(diào)整磨輥的中心線，應(yīng)與轉(zhuǎn)臺軸中心重合，以利于磨輥焊圓。

4、磨輥的堆焊

堆焊的特點(diǎn)在于它不是把兩個分離的部件連接在一起，而僅僅是在焊件表面施焊一層熔敷金屬，因此其工藝要求有3點(diǎn)：

1）防止堆焊層的裂紋及剝離

  堆焊后的焊縫金屬硬度大、塑性低，尤其當(dāng)堆焊金屬成分與基本金屬成分相差比較大時(shí)，金屬的線膨脹系數(shù)較大，從而引起相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力，使堆焊層金屬在堆焊后的冷卻過程中容易產(chǎn)生堆焊層裂紋及剝離（堆焊層金屬從基體上剝落下來）。   

  防止的主要辦法是設(shè)法減小堆焊時(shí)的焊接應(yīng)力，具體方法是控制層間溫度，焊后緩冷，必要時(shí)，用碳當(dāng)量低、韌性高的焊材作為打底層，使堆焊層與母材隔離開來。

2）防止堆焊層的硬度不符合要求 

  堆焊層的硬度依靠堆焊層的合金成分來獲得，而合金成分來自焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）而不是母材。所以堆焊時(shí)，希望熔深淺、熔合比小，因此不宜采用大電流。由于母材對焊縫金屬的稀釋，所以堆焊第一層時(shí)硬度往往偏低，其余各層硬度逐漸提高，一般在第三層后硬度基本不再變化。

3）防止堆焊件變形。

4）溫度控制

  焊接層間溫度控制在60～100℃，可快速消除焊接后內(nèi)應(yīng)力，防止磨輥?zhàn)冃�，降低焊接熱�?yīng)力，真正實(shí)現(xiàn)冷焊，降低堆焊失效的風(fēng)險(xiǎn)。

注意：表面堆焊的焊接過程是一個“冷”過程，絕對不能事先預(yù)熱，而且在焊接過程中基體金屬溫度必須≤100 ℃。焊接后剩余應(yīng)力的大小很大程度上取決于堆焊中產(chǎn)生的裂紋狀況和對傳入基體金屬內(nèi)的熱量控制。堆焊過程中產(chǎn)生的分布均勻的裂紋，可以消除不同材質(zhì)之間的收縮應(yīng)力。但如果輥?zhàn)觾?nèi)存在鑄造剩余應(yīng)力，那么堆焊時(shí)產(chǎn)生的裂紋就有可能延伸至基體的內(nèi)部，這種輥?zhàn)泳筒荒懿捎帽砻娑押柑幚怼?/span>

另必須要認(rèn)識到，基體和焊接材料之間的結(jié)合不是熔焊結(jié)合。硬化層它更像是一種覆蓋層，結(jié)合層的強(qiáng)度僅夠保持硬化層能覆蓋在基體表面上。

5）焊接工藝參數(shù)

磨輥明弧堆焊典型焊接工藝參數(shù)如下:焊絲直徑為     mm；電源極性為直流反接；電流為     A；電壓為     V；下伸長度為      mm;焊接速度為        mm /m in；層間溫度為室溫     ℃；焊后處理為跟蹤水霧冷卻。

五、磨輥堆焊注意事項(xiàng)

磨輥堆焊時(shí)，應(yīng)注意:(1)堆焊第1層的速度應(yīng)略慢;焊接次序從磨損最嚴(yán)重處開始補(bǔ)焊，逐步堆焊到磨輥設(shè)計(jì)尺寸。(2)采用分層堆焊，焊完1層再焊下一層，后一焊層的焊道安排在前一焊層的2焊道之間，同一焊層的每一焊道壓住前一焊道的40%左右。(3)應(yīng)選擇合適的焊接工藝參數(shù)，這樣可減少飛濺，改善焊道成型使其美觀，施焊時(shí)需注意調(diào)整焊接工藝參數(shù)。(4)對磨損嚴(yán)重部位宜采用耐磨性好的焊絲。(5)為降低層溫，便于連續(xù)堆焊，提高焊縫表層硬度，明弧堆焊時(shí)，焊道用水霧跟蹤冷卻;若溫度太高時(shí)，可采用表面少量噴水，以降低層溫，提高焊縫硬度。(6)焊道表面出現(xiàn)分布均勻的致密龜裂紋為應(yīng)力釋放所致，微裂紋雖降低了焊縫的強(qiáng)度，但有利于避免磨輥在使用中出現(xiàn)堆焊層脫落和剝離現(xiàn)象；因此，允許存在致密龜裂紋，但堆焊層不得有貫穿性裂紋和密集氣孔等缺陷。

六、全過程要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)和對操作規(guī)程的管理

1、對堆焊過程采用自檢、互檢、專檢的方式進(jìn)行全流程控制。質(zhì)量的控制原則是：

--未經(jīng)檢驗(yàn)和檢驗(yàn)不合格的原材料不得使用；

--未經(jīng)檢驗(yàn)和檢驗(yàn)不合格的產(chǎn)品不得轉(zhuǎn)序；

--未經(jīng)最終檢驗(yàn)并判定合格的產(chǎn)品不得出廠。

2、堆焊操作工人經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)和考核后方能上崗，并且必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程和工藝施焊。定期對焊接操作工人進(jìn)行崗位知識培訓(xùn)和操作考核，從一點(diǎn)一滴做起，保證每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能滿足修復(fù)要求。

3、堆焊質(zhì)量及尺寸要求

立磨磨輥、磨盤等高耐磨、中低沖擊應(yīng)力耐磨件的堆焊層可存在一定數(shù)量的橫向裂紋，不應(yīng)存在貫穿性裂紋和密集型氣孔等缺陷，表面平均硬度不小于HRC55。

4、堆焊工藝評定應(yīng)進(jìn)行的檢驗(yàn)項(xiàng)目包括焊道外觀檢查、無損探傷、硬度檢驗(yàn)等。

5、耐磨件的堆焊層與基材應(yīng)有良好的熔合性，且表面平整，無明顯的焊瘤和飛濺。焊道應(yīng)平整光滑。

6、對堆焊后檢測的要求

堆焊后的耐磨件成品應(yīng)逐件檢查。檢查項(xiàng)目包括堆焊層的尺寸、形狀和裂紋，并進(jìn)行基體滲透探傷和硬度檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)方法

6.1 采用目測的方法和專用量具檢測外觀及尺寸。

6.2 無損探傷檢驗(yàn)應(yīng)按GB/T 9443-2007、GB/T 9444-2007、GB/T 7233.1-2010或GB/T 6402-2008的規(guī)定。

6.3 硬度檢驗(yàn)

6.3.1 耐磨件硬度檢驗(yàn)應(yīng)按GB/T 230.1-2009規(guī)定。

6.3.2 耐磨件硬度檢驗(yàn)時(shí)測點(diǎn)不應(yīng)少于3處，每處測量3次，取其平均值。

6.3.3在實(shí)際耐磨件上堆焊10層以上時(shí)，按照5.4.2的要求檢測到的洛氏硬度平均值，可比在試板上測得的硬度值低HRC3～HRC5。

6.3.4用手持式硬度儀在耐磨件上檢驗(yàn)硬度時(shí)，允許按照30%測量值剔除檢驗(yàn)到的低值。

七、拆換磨輥及磨盤襯塊的最佳時(shí)機(jī)的依據(jù)：

將磨耗與耗電的情況形成記錄，進(jìn)而加以分析，如此將容易得到當(dāng)最大磨耗達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須拆換。通過分析生料磨磨輥的磨損情況對電力消耗量的影響和關(guān)系，從中得出更有效益的生產(chǎn)管理方法，使我們的生產(chǎn)操作工藝、功能更加優(yōu)化。

為了研究方便，我們把輥面磨損在0～39mm范圍內(nèi)的工作期稱為磨損初期；磨輥的輥面磨損在40～79 mm范圍內(nèi)稱為磨損中期；磨輥的輥面磨損在80～99mm范圍內(nèi)稱為磨損后期；磨輥的輥面磨損在100mm以上稱為過度磨損期。

結(jié)論

（1）在MPS立式輥磨研磨水泥原物料時(shí)，隨著輥面磨損量的增加，生料磨的平均臺時(shí)產(chǎn)量有所下降，同時(shí)單位電耗增加，研磨效率降低，特別是輥面磨損過大時(shí)(>80 mm)，應(yīng)避免高電耗狀態(tài)運(yùn)行。

（2）根據(jù)磨輥輥面的磨損量，科學(xué)適時(shí)選擇磨輥襯板更換時(shí)機(jī)，及時(shí)更換磨損的襯板，避免過度磨損而造成襯板報(bào)廢，應(yīng)更為合理經(jīng)濟(jì)。

（3）利用生料磨輥面的磨損規(guī)律，采用堆焊修復(fù)的方法，延長了磨輥輥面的磨損初期、中期、后期階段，使生料磨分段按磨損規(guī)律優(yōu)化生產(chǎn)操作，杜絕在輥面過度磨損期使用，達(dá)到節(jié)約電力的主要目標(biāo)。

（4）該磨輥襯板的成功堆焊修復(fù)使用，為同類立式磨機(jī)的堆焊修復(fù)輥皮、輥胎，提供了極好的經(jīng)驗(yàn)。

八、實(shí)施硬面再生焊補(bǔ)的方法

1、在線施工

此法是磨損后的磨輥或磨盤襯板無須拆下，而將堆焊設(shè)備在現(xiàn)場架設(shè)實(shí)施堆焊修復(fù)。

此法的優(yōu)點(diǎn)是無須拆換，所以可以省下部分拆換費(fèi)用。

此法的缺點(diǎn)是如果工作量太大，則停機(jī)的時(shí)間會加長，使得停產(chǎn)損失增加。在線施工因工作條件不理想，且對磨損后的母材無法做全面的檢查，更加大了斷裂(包括施工中及運(yùn)轉(zhuǎn)中)的可能性，風(fēng)險(xiǎn)很大，所以最好不要采用。一般用在不得已的情況下。

2、離線施工

此法是將磨損后的磨輥或磨盤襯板拆下來運(yùn)輸?shù)蕉押钙髽I(yè)工廠實(shí)施堆焊修復(fù)。

此法的缺點(diǎn)是磨輥或磨盤襯板必須拆下，增加了拆換費(fèi)用。

此法優(yōu)點(diǎn)有三:

（1）無論多大的堆焊工作量，更換下來實(shí)施離線施工都不會影響停機(jī)時(shí)間，也不會造成任何多余的損失；

（2）磨損后的磨輥或磨盤襯板拆下來后可以詳細(xì)檢查母材是否存在裂紋，以減少斷裂的風(fēng)險(xiǎn)；

（3）離線施工的品質(zhì)可以得到保證，施工中根據(jù)原圖尺寸，以全面的施工工藝及技術(shù)為基礎(chǔ)，保證磨輥或磨盤襯板的真圓度和平衡性，避免在使用過程中因震動過大而導(dǎo)致磨機(jī)損壞的情況發(fā)生，同時(shí)也能節(jié)省電耗。

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