CN102528321A

CN102528321A - 一种用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条

Info

Publication number: CN102528321A
Application number: CN2011104021662A
Authority: CN
Inventors: 杨庆祥; 杨育林; 焦晓勇; 田建军; 齐效文
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石9－15，石英2－4，白土子2－4，高碳铬铁5－7，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁1－3，钛铁6－8，钼铁5－7，二氧化铈5－7，金属镍3－5，钒铁1－3，碳化钨3－5，钨铁5－7。焊芯为H08A钢焊丝。采用本发明的焊条可以焊前免预热，焊后低温回火处理对高铁路基捣镐进行堆焊修复或再制造，堆焊金属为高碳钢，堆焊表面除了具有较高的耐磨性外，还具有一定的抗冲击性能和抗开裂性能，现场使用非常方便，高铁路基捣镐堆焊后表面硬度范围为HRC61~65，修复后的高铁路基捣镐的使用寿命是整体制造捣镐的2-3倍。

Description

一种用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条

技术领域

本发明涉及一种堆焊技术，特别涉是一种堆焊焊条。

背景技术

高铁（高速铁路）是未来铁路客运的发展趋势，高铁指最高运行时速在200km以上的铁路，一般采用动车组。高铁的出现对中国传统铁路路基设计、施工、养护维修提出了新的挑战。路基是承受轨道结构重量和列车荷载的基础，是铁路线路工程的一个重要组成部分。高铁对轨道的平顺性和稳定性提出了更高的要求，其路基除应具备一般铁路路基的基本性能之外，还需要满足高铁轨道对基础提出的性能要求。因此，路基作为轨道结构的基础，必须具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好，并能抵抗各种自然因素影响等性能。

在铁路路基的施工、养护维修过程中，其中捣固装置是养路机械中更换零部件最为频繁的设备之一。捣固装置是捣固车的主要工作装置，用于捣固枕底道碴，提高枕底道碴的密实度。作业时，捣固装置中将若干把捣镐有规律排布，承受全部的下插力、振动力及夹持力，通过反复与道床冲击完成对线路的捣固作用。因此，捣镐直接和道床接触，在下插过程中受力复杂，每一瞬间都承受冲击力、振动力和夹持弯矩，工作环境很差。其中磨损失效是捣镐的主要失效形式，这就要求捣镐必须具有高强度、耐冲击和耐磨损性能。

在传统的制造过程中，捣镐生产需要经过冶炼、浇铸、锻造、热处理及机械加工等工序，不仅消耗了大量的能源，而且严重的污染了环境；通过采用堆焊修复技术可以使其恢复原来的形状和尺寸，并获得更高的使用寿命，从而减少了其制造过程对能源的浪费和环境的污染。

目前，有人曾以铬钼钨钒系合金作为捣镐堆焊耐磨层材料，尽管该材料能达到较高的硬度，但在与高硬度磨粒发生相互作用时，其耐磨性明显不够；另外，还有采用将硬质合金钎焊于捣镐镐掌表面以提高耐磨性。但由于其与钢材的线膨胀系数差别大，在钎焊过程中易开裂，强韧性无法合理匹配，导致在工作过程中发生硬质合金脆断或脱落，其效果一直不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后抗开裂、抗冲击且寿命长的用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条。

本发明的堆焊焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石9－15，石英2－4，白土子2－4，高碳铬铁5－7，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁1－3，钛铁6－8，钼铁5－7，二氧化铈5－7，金属镍3－5，钒铁1－3，碳化钨3－5，钨铁5－7。焊芯为H08A钢焊丝。

上述药皮原料中的钛铁、高碳锰铁和硅铁可以联合脱氧，净化堆焊熔池；加入石墨、高碳铬铁和钨铁可以控制较高的碳含量和铬含量，提高堆焊金属的淬透性，同时，一方面是要形成M₇C₃碳化物，另一方面形成WC碳化物，保证适当堆焊金属的耐磨性，另外，还直接加入一定量的碳化钨进一步提高耐磨性；加入二氧化铈也可以脱氧、脱硫，净化堆焊熔池，还可以细化焊后一次结晶组织和二次结晶组织，变质夹杂物，改善堆焊金属的韧性，提高堆焊金属的抗开裂性能；金属镍粉可改善堆焊组织，改善应力分布，提高堆焊金属的抗开裂性能；加入钛铁也可以形成TiC，一方面细化组织，另一方面弥散分布强化基体；加入钼铁一方面强化基体，另一方面提高堆焊金属表面的抗回火性。

本发明焊条的制备方法：

1、对部分原料进行钝化处理：

ａ、将硅铁粉末加热，在720－750℃保温1小时，

ｂ、将高碳铬铁粉末加热，在550－600℃保温1小时，

ｃ、将高碳锰铁粉末加热，在300－350℃保温1小时。

2、混合：将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7-3.0，波美度为48－50。

3、压制：用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。

4、干燥：在100-200℃对焊条进行干燥。

本发明具有如下优点：

1、采用本发明的焊条修复的高铁路基捣镐用可以代替经整体制造生产的捣镐，不仅减少了制造工序，节省了原料和能源，同时，其使用寿命提高了2-3倍。

2、使用本发明的焊条修复高铁路基捣镐，不用焊前对捣镐进行预热，焊后仅需在100-200℃低温回火，现场使用方便，易于焊接，焊后不开裂，焊接质量明显提高，硬度范围为HRC63-67。

3、本发明焊条不仅可以应用堆焊修复高铁路基捣镐，而且也可以应用到冶金机械、矿山机械、石油机械等行业相关的耐磨零部件堆焊修复，市场空间十分广阔。

具体实施方式

实施例1：

取药皮的原料：钛白粉3千克，大理石35千克，萤石15千克，石英4千克，白土子4千克，高碳铬铁5千克，高碳锰铁2千克，石墨3千克，硅铁1千克，钛铁6千克，钼铁5千克，二氧化铈5千克，金属镍3千克，钒铁1千克，碳化钨3千克，钨铁5千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在720℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在550℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7，波美度为48。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在100℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后在200℃低温回火处理，表面的硬度为HRC61。

实施例2：

取药皮的原料：钛白粉2千克，大理石30千克，萤石12千克，石英3千克，白土子3千克，高碳铬铁6千克，高碳锰铁3千克，石墨4千克，硅铁2千克，钛铁7千克，钼铁6千克，二氧化铈6千克，金属镍4千克，钒铁2千克，碳化钨4千克，钨铁6千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在730℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在570℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.8，波美度为49。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在150℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后在150℃低温回火处理，表面的硬度为HRC63。

实施例3：

取药皮的原料：钛白粉1千克，大理石25千克，萤石9千克，石英2千克，白土子2千克，高碳铬铁7千克，高碳锰铁4千克，石墨5千克，硅铁3千克，钛铁8千克，钼铁7千克，二氧化铈7千克，金属镍5千克，钒铁3千克，碳化钨5千克，钨铁7千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在600℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为3.0，波美度为50。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在200℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊修复的高铁路基用捣镐，经焊前免预热、焊后在100℃低温回火处理，表面的硬度为HRC65。

Claims

1.一种用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比wt%为：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石9－15，石英2－4，白土子2－4，高碳铬铁5－7，高碳锰铁2－4，石墨3－5，硅铁1－3，钛铁6－8，钼铁5－7，二氧化铈5－7，金属镍3－5，钒铁1－3，碳化钨3－5，钨铁5－7；焊芯为H08A钢焊丝。