立磨磨辊堆焊材料选择及焊接方法研究

立磨磨辊堆焊材料选择及焊接方法研究

狄全奇

（大连华锐重工集团股份有限公司辽宁大连116031）

摘要：磨辊的堆焊是一项关键技术，因磨辊外侧受到的磨损量较大，对其使用寿命提出严格的要求，一般在磨辊表面堆焊一层高铬铸铁合金，硬度达到58HRC以上，但是堆焊厚度越大，堆焊层的抗冲击性能越低，故耐磨性能下降越快，出现局部掉块的现象。本文针对合理选择堆焊材料，制定合理的堆焊工艺，制备性能优异的堆焊层，提高磨辊的耐磨性能进行研究。

关键词：磨辊堆焊;高铬铸铁合金;明弧堆焊;硬度

本文研究的产品堆焊层厚度10-35mm，硬度要求HRC58-62，针对这些要求，做如下几方面的研究。

选择合适的高铬铸铁合金焊丝，研究明弧堆焊工艺进行堆焊。

研究焊接工艺参数对堆焊层表面成型性的影响。

研究焊接过程中如何防止产生纵向裂纹及厚度过厚堆焊层剥离。

采用水气雾化设备对焊道表面进行雾化冷却，确定合适的冷却速度及距离，获得垂直基材表面的碳化物针状组织。

对堆焊层进行性能检测，包括硬度、成分、组织等，找出最佳的堆焊工艺参数，提高产品的综合性能。

1.试验路线：

根据产品应用条件，选择明弧焊丝——参数设定——模拟产品基材，制作试样——过程控制，制备堆焊层——图层综合性能检测及分析——优化参数组合制定工艺

2.研制选用堆焊材料

2.1克虏度（上海）耐磨材料有限公司CORODOR60焊丝（1#试样）

2.2苏州优霹耐磨复合材料有限公司KSW-626焊丝（2#试样）

2.3北京威克莱焊接材料有限公司CN-O焊丝（3#试样）

2.4上海鑫为焊接材料有限公司SK-162焊丝（4#试样）

3.检测结果及分析

3.1宏观观察

1#、2#、3#高铬铸铁堆焊试样的横向剖面宏观金相组织。可见1#、2#、3#高铬铸铁堆焊层厚度依次为14～16mm、12～15mm、12～14mm。（超过10mm后堆焊层的附着力基本相同，所以式样制备厚度设在12~15mm左右）。在3件高铬铸铁堆焊试样表面和横截面上均出现了许多横向裂纹、孔隙。

3.2硬度测定

在堆焊层横向剖面上测定其硬度梯度，结果见表1-1?表1-4。可见，1#堆焊层硬度为57.5-65.0，平均硬度为61.7HRC；2#堆焊层硬度为50.0-62.5，平均硬度为57.7HRC；3#堆焊层硬度为53.0-63.0，平均硬度为59.1HRC；4#堆焊层硬度为55.0-61.5，平均硬度为57.9HRC。

3.3化学成分测定

测定了4件堆焊层化学成分，测定结果见表2。可见，2#、4#堆焊层为高铬铸铁合金系列，1#、3#堆焊层成分基本相当，属于高铬铌铸铁合金系列。

3.4金相组织观察

观察显示，在整个堆焊层内金相组织较均匀。4件堆焊层的金相组织均由先共晶条状渗碳体+共晶莱氏体构成。先共晶条状渗碳体取向与堆焊表面垂直。在1#和3#堆焊层内还出现了均匀分布的块状富Nb相。母材基体组织均为铁素体+珠光体。

4.总结

综上检测分析可得以下结论：

（1）1#、3#堆焊层为高铬铌铸铁合金，2#、4#堆焊层属于高铬铸铁合金。4种高铬铸铁堆焊试样表面和横截面上均出现了许多横向裂纹和孔隙。

（2）1#堆焊层硬度为57.5-65.0HRC，平均硬度为61.7HRC；2#堆焊层硬度为50.0-62.5HRC，平均硬度为57.7HRC；3#堆焊层硬度为53.0-63.0HRC，平均硬度为59.1HRC；4#堆焊层硬度为55.0-61.5，平均硬度为57.9HRC。

（3）4件堆焊层的金相组织均由先共晶条状渗碳体+共晶莱氏体构成且组织较均匀。先共晶条状渗碳体取向均与堆焊表面垂直。1#和3#堆焊层内还出现了均匀分布的块状富Nb相。母材基体组织均为铁素体+珠光体。

（4）在焊接过程中，1#和3#焊丝因含Nb，当焊接厚度超过10mm时，局部出现剥离现象，不符合产品要求；2#和4#焊丝没有此现象发生。

综上考虑1#、3#虽然硬度较高，但堆焊层出现剥离不予采用，2#较4#焊丝在工艺上较为成熟，且实际应用效果良好，考虑到价格等因素，实际生产中选择2#焊丝。