本文经由过程对耐磨件堆焊制造及再制造中的几个问题的切磋，具体阐述了堆焊件与锻造件的特点、耐磨堆焊再制造体例的口角势剖析和选择原则、在线堆焊与离线堆焊再制造的材料选用、工艺节制、设备设置装备摆设及施工案例，具体剖析了堆焊的风险及其节制，同时还介绍了新兴的复合耐磨件制造的体例、特点和优势。
5）堆焊质量磨练：完整的耐磨机能检测手段和设备可对磨辊/盘瓦堆焊再制造前后的状况进行周全检测，有力保证产物和处事的质量，如超声波叹伤、磁粉叹伤、磨料磨损尝试、硬度检测、金相组织剖析、失踪效剖析等。


1 堆焊和锻造一样都是耐磨件的制造体例

1.1 堆焊是微不美观化的锻造

耐磨件的制造是以锻造为主（年夜吨位来说），堆焊件占的比重斗劲小。锻造比堆焊成长得早，所以年夜堆焊降生起头，就有了锻造和焊接（堆焊）谁庖代谁的问题，其实年夜事理上讲，二者应该是一家，是不能彼此替代的。我们认为，堆焊过程现实就是一个微不美观的锻造过程，如不美观锻造可以看作是焊件尺寸以米为单元的年夜尺寸熔池，那么堆焊就是以毫米为单元的很小的熔池。为什么在工件制造过程中会有微不美观锻造的概念呢？这是因为对于锻造而言，跟着铸件尺寸的不竭增年夜，其制造难度和热措置难度也越来越高，如不美观再要求耐磨件能够由里到外具有平均的耐磨机能，实现起来将很是坚苦。可是堆焊过程可以解决这一难题，它将锻造过程微不美观化、微细化，把一个年夜的锻造分化成无数小的锻造，这样，每个微不美观熔池都可以很轻易达到最终工件要求的强度、硬度、韧性等微不美观指标。

所以，在耐磨件的堆焊过程中，锻造和堆焊是相辅相成的，就好比锻造是皮，耐磨层堆焊是毛，对耐磨件整体质量而言，二者是“皮之不存，毛将焉附”的关系。如不美观要求一个工件整体具有很好的质量，就要求其锻造和堆焊的质量都很高。
1.2 耐磨件制造过程中锻造和堆焊的选择

对于一个耐磨件，如不美观其铸件年夜成本、机能等方面能够完全知足使用要求，人们就不必考虑堆焊了。那么为什么要考虑堆焊呢？这是因为，仅靠锻造，耐磨件的寿命、质量上无法达到所要求的指标，这时就引进了微不美观锻造，也就是用堆焊的体例来增强所要求部位的耐磨质量或其他方面的质量。

2 耐磨堆焊再制造体例的选择


近年来采用的堆焊再制造体例首要有两种，一是使用直径Φ3.2-5mm的药芯焊丝在焊剂层下进行自动埋弧堆焊，另一种是使用Φ1.2-3.2mm自呵护药芯焊丝进行明弧堆焊。

埋弧焊是传统的高效率的堆焊体例，此刻良多处所还在沿用，而自呵护明弧焊比来两年已经成长起来了，现实上这两种焊接体例各有利弊。在早期的磨辊、磨盘瓦等年夜物件的堆焊过程中，也都曾经采用过埋弧焊。后来为什么都采用明弧自呵护焊呢？这是因为与埋弧堆焊斗劲，明弧自呵护焊有以下优势：

第一，年夜成本上说，埋弧焊斗劲费工、费时，一般要3-4人，有添加焊剂的、除焊剂的、有焊接操作的。而且焊前要对焊剂进行烘干，焊接过程中要不竭添加焊剂，并需专人去除焊渣，使堆焊过程人力、物力投入很年夜，且情形恶劣。相反，明弧自呵护焊只要一小我就够了，不仅实现了出产的自动化，减小了焊工手工操作时因持久焊接引起的委靡及堆焊质量下降，具有人工操作不成及的高效率，是以能够顺应高质量、高效率的堆焊再制造要求。

第二，年夜耐磨机能上说，埋弧焊因为有焊剂、焊渣的影响，一些强迫冷却法子、温控法子都很难加上去，是以无法对工件进行强迫冷却以连结正常焊层间温度，致使工件可焊性受到限制。而明弧自呵护焊就斗劲轻易实现温控，年夜而使工件能获得更好的耐磨机能。


第三，年夜整体对部件的影响来说，埋弧焊因温控受限，铸件的尺寸变形会斗劲年夜，而明弧自呵护焊可以将变形节制到很小规模内，是以不易引起母材的变形开裂。本滥暌剐一个概念，一个铸件或辊体的堆焊最多不跨越三次，这是成立在埋弧堆焊的基本上的，作为明弧自呵护焊来说，应该耸ё俣远不止三次。

那么这些体例该怎么选择呢？我们认为，应年夜工件的最终机能要求来考虑，例如，煤磨、立磨的磨辊/盘这类工件，它们要求高耐磨、低抗冲击性，工艺选摘要年夜碳化物的数目和形态上来考虑；而辊压机挤压辊这类产物则要求高抗冲击、中低耐磨，工艺选摘要考虑碳当量的概念，碳当量抉择耐磨件自己的强度、韧性和抗冲击性。简单的说，辊压机挤压辊的堆焊要考虑预热和保温，要环绕碳当量做工艺，原则上要采用热焊，需要在必然的前提下进行焊接，焊接、保温温度都斗劲高。而立磨、煤磨的辊/盘要求有足够的耐磨机能，要考虑碳化物的形态，只考虑节制小的变形和快的冷却速度，采用冷焊就可以了。是以，埋弧焊更适合辊压机的堆焊，明弧自呵护焊更适合立磨、煤磨的辊/盘的堆焊。所以只有针对分歧的工件和场所综合考虑堆焊体例，才能兼顾分歧的堆焊体例，获得所需要的机能。

3 耐磨堆焊再制造体例

今朝的耐磨堆焊再制造体例搜罗离线堆焊和在线堆焊，离线堆焊成长较早，手艺已经斗劲成熟，在线堆焊是我公司在国内首先做起来的，而且获得了国家专利和国家立异基金撑持。

3.1 在线堆焊再制造

立磨磨辊和盘瓦在线再制造是将堆焊机运到现场，在立磨磨辊/盘不拆除的情形下，使用药芯焊丝进行明弧堆焊再制造。因为不用拆卸磨辊和衬板，用户可在设备检修和设备停机的较短时刻内进行堆焊再制造，知足即时检修的需要，最年夜水平缩短停工时刻。

最初的在线堆焊施工是2000年年夜电力系统的煤磨起头的。因为电厂一台机组至少有五惠临台煤磨机，而停机检修时刻只有10-15天，典型磨型如 ZGM113系列磨煤机，一个机组六台煤磨共有18只磨辊、6套盘，若要在检修时代堆焊完，即使堆焊场地离工场不是很远，加上拆装和运输时刻，以一台设备堆焊一只辊子计较，共需要24台设备、10-14天完成施工，而在线堆焊施工却可以在10天内顺遂达到同样的效不美观。

年夜2000年至今，嘉克公司一向在进行在线堆焊施工，到工程量最多的时辰一共有9只队伍在外进行在线堆焊施工，每个施工队伍堆焊量都在5-10吨，能一次性堆焊完成电厂一个机组的全数磨机。水泥厂因为立磨的尺寸斗劲年夜，像ATOX50、MLS3626等年夜的辊套和磨盘堆焊量也都很年夜。

年夜量的实践证了然在线堆焊再制造是斗劲适用的，不仅能保证堆焊再制造后的质量和使用寿命，保证磨辊和磨盘的原有工作尺寸，而且年夜年夜提高了出产效率和出粉产量，降低了改换磨盘和磨辊所带来的人工成本增添、备件周期及不平安身分的影响。
有人认为在线焊质量可能有问题，我们经由上百个堆焊再制造的案例斗劲后认为，在线焊如不美观在装备上、工艺上真正达到要求，概况质量和耐磨机能能和离线堆焊一样经得起足够的耐磨时刻。

3.2 离线堆焊再制造

在线堆焊的成功实施并不能完全庖代离线堆焊，这两种焊接体例同样主要。企业如拥有备件，可把磨辊/盘瓦拆卸下来运到嘉克公司堆焊出产基地进行再制造。被堆焊再制造的磨辊/盘瓦不受尺寸限制，且各类外形的磨辊/盘瓦均可堆焊再制造。

嘉克公司离线堆焊再制造的磨辊/盘瓦熔覆金属与基体连系平稳，外不美观焊缝成型美不美观，耐磨机能好，使用寿命长，实现了设备和手艺工艺的完美组合。

4 耐磨堆焊再制造设备

4.1在线堆焊再制造设备


本设备采用逆变电源及其对电弧的节制手艺，使堆焊过程飞溅小，焊道成型好，焊接效率高，适合各类外形的磨辊/盘瓦再制造，能顺应高质量、高效率的出产要求。同时设备占地面积小，检修便利，耗电省，几年来在国内200多家火电厂、水泥厂获得普遍应用，为企业创下了可不美观的经济效益。

1）使用ARCFCW1001焊丝作为打底层，采用单向堆焊体例自动堆焊一层，打底层的浸染是防止堆焊裂纹向基体扩展；
4.2 离线堆焊再制造设备

嘉克的离线再制造设备为含有三项专利手艺的ARC-NMG7-1/2磨辊/盘瓦自动明弧堆焊机，它采用逆变电源及其对电弧的节制手艺，配备焊枪摆动器和焊枪高度跟踪系统，用PLC实现堆焊轨范节制及对摆动器和高度跟踪的节制，使堆焊过程飞溅小，焊道成型好，且具备遮弧及烟尘净化装配，可有用地改善工作情形。

本设备自动化水平高，可经由过程编程体例枚举焊道，可实现焊距高度跟踪。此外，经由过程加配焊枪摆动装配，可按照需要选用规格适合的焊丝，酬报设定宽度，使概况平整美不美观，是以适合各类外形的磨辊/盘瓦堆焊再制造，尤其是外形复杂的磨辊。焊枪摆动器和高度跟踪系统还能实现对局部缺陷的再制造。

5 堆焊再制造材料的选择和工艺节制

5.1 耐磨材料的选择原则

针对分歧母材的材质及其工况前提，需要选用分歧成分的耐磨材料即焊丝。母材的材质是指金属元素的化学成份，可对原磨辊材料进行取样化验留存，以确定焊丝的成分。堆焊层一般分为过渡（打底）层和硬化层，过渡层焊丝既要保证和基体精采熔合，又要无脆性相发生，同时应防止裂纹向基体扩展；硬化层既要保证不脱层，又要有必然耐磨机能。
5.2 工艺节制
堆焊体例有良多，如气焊、手工电弧焊、气体呵护焊、埋弧焊、明弧焊等。耐磨堆焊再制培育是用堆焊工艺将品质合适的耐磨材料堆焊到基体概况，堆焊后细化的复合碳化物平均分布在强化的基体内，形成的奥氏体基体具有较好的抗拉强度，焊材与基材熔合性好，具有高应力的磨耗性，外不美观焊缝成型美不美观，具备较好的抗冲击机能，年夜而晋升了耐磨件的使用寿命（比新品可提高1.5倍以上）。

合理的堆焊再制造工艺是达到立磨磨辊/盘瓦堆焊再制造效不美观的关推鹕砦克按照磨辊/盘瓦的分歧磨损情形和现实工况要求，合理设计和选择耐磨堆焊工艺，以达到最佳的堆焊再制造效不美观。

2）使用ARCFCW1011焊丝做局部堆焊，采用单向堆焊体例将磨辊凹坑填补平整，补层应有恰当的横向裂纹，以释放焊接应力；
3）使用ARCFCW9011焊丝，以自动焊体例堆焊至划定尺寸；

4）在整个堆焊过程中，焊缝层间温度应严酷节制；
5）堆焊再制造注重事项
●　避免过度稀释
●　硬面层必需成立横向裂纹，以释放焊接内应力
●　焊层不宜进行火焰切割及机械加工
●　对于发生的焊瘤应实时用电弧气刨清理平整

6 耐磨堆焊再制造效不美观

嘉克拥有多年来成功堆焊再制造国内外各类立磨的经验与记实，采用嘉克独有的专利手艺和设备堆焊后的立磨概况可获得最佳的耐磨效不美观，如：
1）有用降低磨辊的改换频率，年夜而降低改换费用；
2）含高科技专利手艺的焊接设备确保了供给不变的堆焊再制造质量；
3）机能优异的焊接材料使产物在齐截工况前提下磨损水平更轻、更平均，出产效率获得必然水平的提高，同时加倍节约电能；
4）堆焊件与铸件对比耐磨机能有很年夜的提高。

7 堆焊再制造风险剖析及提防法子

7.1 堆焊风险发生的原因


1）磨辊运行周期过长引起辊身概况的嗵流硬化，并形成微裂纹后扩展；
管内壁及磨辊/盘瓦电弧熔覆机械人项目获得国家科技型手艺立异基金撑持，编号：070092
2）物料的可磨系数分歧造成磨辊耐磨层磨损；
3）选择的堆焊材料及堆焊工艺不妥引起堆焊过程中工件断裂；
在现实应用中，复合辊/盘不仅默示出基材韧、塑性较好的利益，又具有高硬度、高耐磨性的耐磨层，是以在使用过程中默示出了优异的机能，还可多次堆焊再制造，一再使用。
4）断裂失踪效与铸件在锻造过程中和热措置过程中发生的缺陷有直接关系；
5）年夜磨辊结构外形看，磨辊与轮毂的配号缦沔有2个，一个是柱面配合，另一个是锥面配合。因为磨辊和轮毂的两对配合概况存在加工误差，磨辊与轮毂装配时就很难保证柱体和锥体面同时接触，这种局部的不良接触会使磨辊在有配合间隙部位或有锻造缺陷处发生应力集中；
堆焊风险是巨匠斗劲关注的问题，好比堆焊开裂、脱落等。堆焊风险的存在有两方面原因，其中铸件自己的质量是一个主要身分。真正及格的铸件其可焊性仍是不错的，堆焊后轻易出问题的铸件一般是铸件自己就存在良多缺陷，如沙眼、缩孔、裂纹等，在堆焊施工前经由过程叹伤可能就能发现铸件自己已经存在裂纹，这跟堆焊过程没有关系。另一方面，在铸件制造时只考虑了自己的耐磨性，而忽略了可焊性的问题，这给往后的堆焊带来必然坚苦。当然，如不美观经由过程严酷的检测，这些缺陷都是可以战胜和措置的，但如不美观焊前没有经由严酷检测，未能发现锻造的缺陷，或者堆焊工艺不妥，就有可能造成堆焊的风险。
6）立磨出产过程中不单存在着破损年夜颗粒物料时的振动，而且在入磨热气体浸染下，磨辊在开停磨时还受到温度转变的浸染，出格是冬季，磨辊概况会在零下几度的状况中几分钟时刻内迅速上升到100～200℃，这会使磨辊在热应力、热措置残存应力和粉磨力浸染下，易在有锻造缺陷且磨辊与轮毂有配合间隙的部位发生断裂。断裂是年夜磨辊内侧向外侧扩展的；
7）磨辊安装预紧力过年夜也是磨辊失踪效的原因之一。

2）工艺：锻造磨辊的节制环节多，设备较年夜；堆焊磨辊工艺简单，质量易节制；
7.2 堆焊再制造可行性和经济性剖析

按照磨辊/盘瓦磨损的分歧情形，对立磨磨辊/盘瓦堆焊的可行性、经济性有如下观点：
1）可行性：在立磨磨辊、磨辊及磨盘瓦磨损情形还未达到不成再制造境界的情形下，选择合适的材料及合理的堆焊再制造工艺完全可以进行堆焊再制造；
2）经济性：因为采办新品备件的成本较高，使用寿命较短，而堆焊再制造后的成本低，使用寿命长，年夜而可为企业降低成本，提高设备运转率。
7.3避免和削减堆焊再制造风险的需要法子
1）焊前做母材的成份剖析和超声波检测；
2）按照母材成份选择合适的堆焊材料；
3）拟定科学合理的堆焊工艺和严酷规范的操作规程；
4）节制焊补凹凸不服时的引弧和灭弧：经由过程设备自有的高度跟踪来自动实现局部磨损严重部位的堆焊再制造；
耐磨件失踪效形式搜罗委靡、磨损、剥落和断裂，失踪效原因剖析如下


8 复合磨辊制造——堆焊/锻造复合制造
8.1 复合磨辊/盘（堆焊）制造体例介绍

复合辊/盘（堆焊）制造体例是一种新兴、科学的体例。它经由过程在基材概况堆焊必然厚度的高硬度、抗磨损的耐磨层，由基体供给抵当外力所需的强度、韧性和塑性等综合机能，由概况堆焊耐磨层供给知足指定工况需要的耐磨机能。

与传统的高铬铸铁铸件分歧，其制造体例分为两个轨范：首先采用ZG25/35材质锻造磨辊/盘胎，按照制品设计规格预留30%-50%的尺寸作为耐磨堆焊层；然后采用堆焊熔覆体例将复合碳化物耐磨层熔覆于磨辊/盘胎之上，直至制品设计规格。

8.2 复合磨辊/盘的机能特点


同时，堆焊后的制品还可一再进行堆焊再制造。是以制造成本低、使用机能优异的复合辊能很好地知足水泥企业对磨机磨辊/盘瓦耐磨机能、造价低成本的要求，削减了企业停机维修的时刻，降低了维护成本、增添了出粉分产量，为企业带来了很好的经济效益。

8.3 复合磨辊/盘瓦制造经验

到今朝为止，嘉克公司已成功为天津水泥研究院、合肥水泥设计院、新疆青松水泥有限公司、驻马店豫龙同力水泥有限公司、邢台中联水泥有限公司、陕西尧柏特种水泥有限公司、福建三安钢铁有限公司、中信重工机械有限责任公司等多简单业建造了多种分歧型号的耐磨复合磨辊/盘瓦。

8.4 堆焊磨辊/盘优于锻造磨辊/盘的几个方面

嘉克公司研制出产的ARC-NMP7-1磨辊/盘瓦在线明弧自动堆焊机是磨盘瓦、磨辊机内堆焊再制造的专用设备，它含五项专利，首要用于立磨磨辊/盘瓦的现场堆焊再制造，在磨盘瓦不拆除的情形下，使用Φ1.2-3.2mm自呵护药芯焊丝明弧堆焊，完成磨辊/盘瓦的堆焊再制造工作。整个过程安装便利，操作简单，短时刻即可完成施工。
耐磨件的制造不仅可经由过程锻造工艺来制造，也可经由过程堆焊工艺来制造，而对磨损过的耐磨件采用堆焊工艺来再制造，可获得比原铸件更耐磨的机能，同时经由过程废旧操作，可实现轮回经济，是一个再制造过程，本文迁就耐磨件堆焊制造及再制造中的几个问题进行切磋。
1）概况硬度：锻造磨辊硬度为HRC52-56，堆焊磨辊硬度HRC58-64；

3）内在质量：高铬合金铸铁磨辊在锻造过程中，因为其锻造特点，其耐磨相在组织中呈无序分布，而不异材质的堆焊组织具有各向异性（耐磨相有序分布），对提高耐磨性加倍有利；
4）经济性：制造一个堆焊磨辊和锻造磨辊的费用相当，但锻造磨辊磨损后只能回炉报废，而堆焊磨辊只需破耗原制造费用的50%-60%进行堆焊即可作为新品使用；
5）使用寿命：因为碳化物在基体平分布形态的差异，造成锻造磨辊远低于堆焊磨辊的运行寿命，堆焊磨辊的寿命是锻造磨辊的1.5倍以上。


受扶助的基金项目及其编号：
作者简介：

刘振英，男，1963年出生，1989年获清华年夜学焊接专业博士学位，教授级高级工程师，清华年夜学基本工业练习中心研警员，北京嘉克新兴科技有限公司董事长、总司理。年夜事硬面堆焊材料、焊接手艺、电力电子手艺、电力半导体应用手艺研究近20年，获15项国家专利。
联系电话：010-62791907