CN114515887A - 一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐磨堆焊技术领域，提供一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法。制备步骤为：卷板→焊接→堆焊→切割→校正。卷板是将厚度为3‑20mm的碳钢钢板卷成圆筒，焊接是使圆筒闭合连接，堆焊是在得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层。环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末(铁合金、预合金、硬质相的一种或几种)，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝。本发明得到的堆焊耐磨板稀释率低、裂纹尺寸小，有效延长了其使用周期。
Description
技术领域
本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体是一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法。
背景技术
磨损是造成机械失效的主要原因之一，随着现代工业的发展，机械设备及其零部件在使用中对材料耐磨性的要求越来越高，其使用寿命成为影响机械设备生产效率越来越重要的因素。如水泥厂立磨磨辊和磨盘以及挤压辊、火力发电厂磨煤机磨辊和磨盘、破碎机锤头和滚筒、挖掘机的铲齿，使用过程中由于局部磨损、损伤而无法继续使用，损耗巨大。
堆焊技术是一种常用的表面改性及修复的方法，主要应用于水泥、钢铁、电力、采矿等行业，近年来药芯焊丝逐渐成为耐磨堆焊的首选焊材，可通过在关键部件表面利用药芯焊丝堆焊特种合金，可以提高其硬度，增强耐磨性，延长部件的使用周期。
利用堆焊耐磨层制造耐磨板的技术，目前存在以下技术问题：
1、稀释率高：熔敷金属的稀释率高，造成母材的热影响区过大，堆焊层的耐磨性差；
2、焊接变形大：堆焊层的焊接变形大、焊接应力大、校正时裂纹易被拉大，减少了耐磨板的使用寿命。
如何解决上述问题，是本领域科技工作才是的当务之急。
发明内容
本发明提供一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，解决如下技术问题：①如何降低耐磨堆焊层的稀释率；②如何降低耐磨板的变形进而减小裂纹尺寸。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，包含如下步骤：
S1：卷板，将厚度为3mm-20mm的碳钢钢板卷成圆筒；
S2：焊接，在S1得到的圆筒对接处进行焊接，得到平行圆筒轴线方向的直焊缝，使圆筒闭合连接；
S3：堆焊，在S2得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，得到环形耐磨堆焊焊缝，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层；
所述环形耐磨堆焊时采用耐磨堆焊药芯焊丝进行焊接，耐磨堆焊药芯焊丝的外径为1.6mm-2.8mm；
进一步的，所述耐磨堆焊药芯焊丝为耐磨堆焊自保护药芯焊丝；
所述环形耐磨堆焊时采用明弧焊接，焊接电流为280A-550A、焊接电压为24V-36V、焊接速度为300mm/min-800mm/min；
所述环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝，所述环形耐磨堆焊层为1-4层，所述环形耐磨堆焊层单层焊缝厚度为3mm-6mm；
所述粉末包括铁合金颗粒、预合金颗粒、硬质相颗粒的任意一种或几种；
进一步的，所述铁合金颗粒的化学成分为钛铁、锰铁、铌铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、硅铁、钨铁的任意一种或几种；
进一步的，所述预合金颗粒的化学成分包括碳、铁、合金化元素，所述的合金化元素为钛、锰、铌、钼、铬、钒、镍、硅、硼、钨、锆、钪、钇、镧、铈的任意一种或几种；
进一步的，所述硬质相颗粒的化学成分为碳化钨、碳化钛、碳化硅、碳化铌、碳化锆、碳化硼、氮化钨、氮化钛、氮化硅、氮化铌、氮化锆、氮化硼中的任意一种或几种；
S4：切割，将S3得到的堆焊有环形耐磨堆焊的圆筒沿直焊缝切割开，得到带有堆焊耐磨层的板材；
S5：校正，将S4得到的带有堆焊耐磨层的板材校正至所需的弧度，所述的弧度一般是堆焊耐磨薄板所对的中心角的范围为90°-180°。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1、稀释率低。由于堆焊时采用了填加铁合金颗粒、预合金颗粒、硬质相颗粒的一种或几种，吸收了部分焊接能量，在同样熔深的情况下增大了堆焊层的厚度，降低了熔敷金属的稀释率，母材的热影响区小，产生的副作用小，堆焊耐磨板的耐磨性好、使用周期长；
2、堆焊层裂纹尺寸小、使用寿命长。由于采用将钢板卷成圆筒后再堆焊的技术方案，配以堆焊过程中相对较小的焊接规范，堆焊耐磨板的变形量小，校正时对存在的裂纹是一个密合压缩的过程，有效减小了裂纹的尺寸，有效减小了裂纹的扩展倾向，减小了使用过程中的失效风险，提高了堆焊耐磨板的使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，包含如下步骤：
S1：卷板，将厚度为8mm的碳钢钢板卷成圆筒；
S2：焊接，在S1得到的圆筒对接处进行焊接，得到平行圆筒轴线方向的直焊缝，使圆筒闭合连接；
S3：堆焊，在S2得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，得到环形耐磨堆焊焊缝，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层；
环形耐磨堆焊时采用耐磨堆焊药芯焊丝进行焊接，耐磨堆焊药芯焊丝的外径为1.6mm；
耐磨堆焊药芯焊丝为耐磨堆焊自保护药芯焊丝；
环形耐磨堆焊时采用明弧焊接，焊接电流为280A、焊接电压为24V、焊接速度为300mm/min；
环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝，环形耐磨堆焊层为2层，环形耐磨堆焊层焊单层厚度为3.5mm；
粉末包括铁合金颗粒、预合金颗粒；
铁合金颗粒的化学成分为钛铁、锰铁、铌铁；
预合金颗粒的化学成分包括碳、铁、合金化元素，合金化元素为钼、铬、镍、硅、硼；
S4：切割，将S3得到的堆焊有环形耐磨堆焊的圆筒沿直焊缝切割开，得到带有堆焊耐磨层的板材；
S5：校正，将S4得到的带有堆焊耐磨层的板材校正至所需的弧度，堆焊耐磨薄板所对的中心角为180°。
实施例2：
一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，包含如下步骤：
S1：卷板，将厚度为20mm的碳钢钢板卷成圆筒；
S2：焊接，在S1得到的圆筒对接处进行焊接，得到平行圆筒轴线方向的直焊缝，使圆筒闭合连接；
S3：堆焊，在S2得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，得到环形耐磨堆焊焊缝，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层；
环形耐磨堆焊时采用耐磨堆焊药芯焊丝进行焊接，耐磨堆焊药芯焊丝的外径为2.8mm；
耐磨堆焊药芯焊丝为耐磨堆焊自保护药芯焊丝；
环形耐磨堆焊时采用明弧焊接，焊接电流为550A、焊接电压为36V、焊接速度为800mm/min；
环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝，环形耐磨堆焊层为4层，环形耐磨堆焊层焊单层厚度为4mm；
粉末包括铁合金颗粒、硬质相颗粒的任意一种或几种；
铁合金颗粒的化学成分为钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、硅铁、钨铁；
硬质相颗粒的化学成分为碳化钨、碳化钛、碳化铌；
S4：切割，将S3得到的堆焊有环形耐磨堆焊的圆筒沿直焊缝切割开，得到带有堆焊耐磨层的板材；
S5：校正，将S4得到的带有堆焊耐磨层的板材校正至所需的弧度，堆焊耐磨薄板所对的中心角为150°。
实施例3：
一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，包含如下步骤：
S1：卷板，将厚度为11mm的碳钢钢板卷成圆筒；
S2：焊接，在S1得到的圆筒对接处进行焊接，得到平行圆筒轴线方向的直焊缝，使圆筒闭合连接；
S3：堆焊，在S2得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，得到环形耐磨堆焊焊缝，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层；
所述环形耐磨堆焊时采用耐磨堆焊药芯焊丝进行焊接，耐磨堆焊药芯焊丝的外径为2.0mm；
耐磨堆焊药芯焊丝为耐磨堆焊自保护药芯焊丝；
所述环形耐磨堆焊时采用明弧焊接，焊接电流为350A、焊接电压为30V、焊接速度为450mm/min；
环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝，环形耐磨堆焊层为2层，所述环形耐磨堆焊层焊单层厚度为5mm；
粉末包括预合金颗粒、硬质相颗粒的任意一种或几种；
预合金颗粒的化学成分包括碳、铁、合金化元素，合金化元素为钛、锰、铌、钼、铬、镧；
硬质相颗粒的化学成分为碳化钨、碳化钛、碳化硼、氮化硼；
S4：切割，将S3得到的堆焊有环形耐磨堆焊的圆筒沿直焊缝切割开，得到带有堆焊耐磨层的板材；
S5：校正，将S4得到的带有堆焊耐磨层的板材校正至所需的弧度，堆焊耐磨薄板所对的中心角为165°。
对比例1：
一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其制备步骤与实施例3基本相同，区别是：S3步骤中没有“环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝”。
对比例2：
一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其制备步骤与实施例1基本相同，区别是：没有S1、S2步骤，是在平板上直接进行后续步骤。
将实施例和对比例得到的堆焊耐磨板测试稀释率、抗裂性，每取试验取10个结果的平均值，试验结果见表1。
从表1可以看出：
1、实施例1-3按照本发明的制备方法得到的堆焊耐磨薄板，稀释率低，抗裂性好；
2、对比例1和2均是改变了本发明的某些技术特征， 取得的结果稀释率高，抗裂性差；
本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1：卷板，将厚度为3mm-20mm的碳钢钢板卷成圆筒；
S2：焊接，在S1得到的圆筒对接处进行焊接，得到平行圆筒轴线方向的直焊缝，使圆筒闭合连接；
S3：堆焊，在S2得到的闭合圆筒表面沿圆周进行环形耐磨堆焊，得到环形耐磨堆焊焊缝，每条环形耐磨堆焊焊缝紧密相接且相邻部分叠加，形成上表面平整的堆焊耐磨层；
所述环形耐磨堆焊时采用耐磨堆焊药芯焊丝进行焊接，耐磨堆焊药芯焊丝的外径为1.6mm-2.8mm；
所述环形耐磨堆焊时采用明弧焊接，焊接电流为280A-550A、焊接电压为24V-36V、焊接速度为300mm/min-800mm/min；
所述环形耐磨堆焊时在焊枪后部配备一个可控制粉末流量的漏斗，漏斗内装有粉末，环形耐磨堆焊时漏斗向下漏出粉末，粉末与药芯焊丝熔化形成的熔池反应共同形成环形耐磨堆焊焊缝，所述环形耐磨堆焊层为1-4层，所述环形耐磨堆焊层单层焊缝的厚度为3mm-6mm；
所述粉末包括铁合金颗粒、预合金颗粒、硬质相颗粒的任意一种或几种；
S4：切割，将S3得到的堆焊有环形耐磨堆焊的圆筒沿直焊缝切割开，得到带有堆焊耐磨层的板材；
S5：校正，将S4得到的带有堆焊耐磨层的板材校正至所需的弧度。
2.根据权利要求1所述的低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其特征在于，所述耐磨堆焊药芯焊丝为耐磨堆焊自保护药芯焊丝。
3.根据权利要求1所述的低稀释率高抗裂性堆焊耐磨薄板的制备方法，其特征在于，所述铁合金颗粒的化学成分为钛铁、锰铁、铌铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、硅铁、钨铁等的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其特征在于，所述预合金颗粒的化学成分包括碳、铁、合金化元素，所述的合金化元素为钛、锰、铌、钼、铬、钒、镍、硅、硼、钨、锆、钪、钇、镧、铈等的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的低稀释率堆焊耐磨板的制备方法，其特征在于，所述硬质相颗粒的化学成分为碳化钨、碳化钛、碳化硅、碳化铌、碳化锆、碳化硼、氮化钨、氮化钛、氮化硅、氮化铌、氮化锆、氮化硼中的任意一种或几种。
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