【水泥人網(wǎng)】?摘要:本文通過對耐磨件堆焊制造及再制造中的幾個問題的探討，詳細闡述了堆焊件與鑄造件的特點、耐磨堆焊再制造方法的優(yōu)劣勢分析和選擇原則、在線堆焊與離線堆焊再制造的材料選用、工藝控制、設(shè)備配置及施工案例，詳細分析了堆焊的風(fēng)險及其控制，同時還介紹了新興的復(fù)合耐磨件制造的方法、特點和優(yōu)勢。
耐磨件的制造不僅可通過鑄造工藝來制造，也可通過堆焊工藝來制造，而對磨損過的耐磨件采用堆焊工藝來再制造，可獲得比原鑄件更耐磨的性能，同時通過廢舊利用，可實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，是一個再制造過程，本文將就耐磨件堆焊制造及再制造中的幾個問題進行探討。
1、堆焊和鑄造一樣都是耐磨件的制造方法
1.1、堆焊是微觀化的鑄造
耐磨件的制造是以鑄造為主（從噸位來說），堆焊件占的比重比較小。鑄造比堆焊發(fā)展得早，所以從堆焊誕生開始，就有了鑄造和焊接（堆焊）誰代替誰的問題，其實從原理上講，二者應(yīng)該是一家，是不能相互替代的。我們認為，堆焊過程實際就是一個微觀的鑄造過程，如果鑄造可以看作是焊件尺寸以米為單位的大尺寸熔池，那么堆焊就是以毫米為單位的很小的熔池。為什么在工件制造過程中會有微觀鑄造的概念呢？這是因為對于鑄造而言，隨著鑄件尺寸的不斷增大，其制造難度和熱處理難度也越來越高，如果再要求耐磨件能夠由里到外具有均勻的耐磨性能，實現(xiàn)起來將非常困難。但是堆焊過程可以解決這一難題，它將鑄造過程微觀化、微細化，把一個大的鑄造分解成無數(shù)小的鑄造，這樣，每個微觀熔池都可以很容易達到最終工件要求的強度、硬度、韌性等微觀指標。
所以，在耐磨件的堆焊過程中，鑄造和堆焊是相輔相成的，就比如鑄造是皮，耐磨層堆焊是毛，對耐磨件整體質(zhì)量而言，二者是"皮之不存，毛將焉附"的關(guān)系。如果要求一個工件整體具有很好的質(zhì)量，就要求其鑄造和堆焊的質(zhì)量都很高。
1.2 、耐磨件制造過程中鑄造和堆焊的選擇
對于一個耐磨件，如果其鑄件從成本、性能等方面能夠完全滿足使用要求，人們就不必考慮堆焊了。那么為什么要考慮堆焊呢？這是因為，僅靠鑄造，耐磨件的壽命、質(zhì)量上無法達到所要求的指標，這時就引進了微觀鑄造，也就是用堆焊的方式來加強所要求部位的耐磨質(zhì)量或其他方面的質(zhì)量。
2 、耐磨堆焊再制造方法的選擇
堆焊方法有很多，如氣焊、手工電弧焊、氣體保護焊、埋弧焊、明弧焊等。耐磨堆焊再制造就是用堆焊工藝將品質(zhì)合適的耐磨材料堆焊到基體表面，堆焊后細化的復(fù)合碳化物均勻分布在強化的基體內(nèi)，形成的奧氏體基體具有較好的抗拉強度，焊材與基材熔合性好，具有高應(yīng)力的磨耗性，外觀焊縫成型美觀，具備較好的抗沖擊性能，從而提升了耐磨件的使用壽命（比新品可提高1.5倍以上）。
近年來采用的堆焊再制造方法主要有兩種，一是使用直徑Φ3.2-5mm的藥芯焊絲在焊劑層下進行自動埋弧堆焊，另一種是使用Φ1.2-3.2mm自保護藥芯焊絲進行明弧堆焊。
埋弧焊是傳統(tǒng)的高效率的堆焊方式，現(xiàn)在很多地方還在沿用，而自保護明弧焊最近兩年已經(jīng)發(fā)展起來了，實際上這兩種焊接方法各有利弊。在早期的磨輥、磨盤瓦等大物件的堆焊過程中，也都曾經(jīng)采用過埋弧焊。后來為什么都采用明弧自保護焊呢？這是因為與埋弧堆焊比較，明弧自保護焊有以下優(yōu)勢：
第一，從成本上說，埋弧焊比較費工、費時，一般要3-4人，有添加焊劑的、除焊劑的、有焊接操作的。并且焊前要對焊劑進行烘干，焊接過程中要不斷添加焊劑，并需專人去除焊渣，使堆焊過程人力、物力投入很大，且環(huán)境惡劣。相反，明弧自保護焊只要一個人就夠了，不僅實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，減小了焊工手工操作時因長期焊接引起的疲勞及堆焊質(zhì)量下降，具有人工操作不可及的高效率，因此能夠適應(yīng)高質(zhì)量、高效率的堆焊再制造要求。
第二，從耐磨性能上說，埋弧焊因為有焊劑、焊渣的影響，一些強迫冷卻措施、溫控措施都很難加上去，因此無法對工件進行強迫冷卻以保持正常焊層間溫度，致使工件可焊性受到限制。而明弧自保護焊就比較容易實現(xiàn)溫控，從而使工件能獲得更好的耐磨性能。
第三，從整體對部件的影響來說，埋弧焊因溫控受限，鑄件的尺寸變形會比較大，而明弧自保護焊可以將變形控制到很小范圍內(nèi)，因此不易引起母材的變形開裂。原來有一個概念，一個鑄件或輥體的堆焊最多不超過三次，這是建立在埋弧堆焊的基礎(chǔ)上的，作為明弧自保護焊來說，應(yīng)該說遠遠不止三次。
那么這些方法該怎么選擇呢？我們認為，應(yīng)從工件的最終性能要求來考慮，例如，煤磨、立磨的磨輥/盤這類工件，它們要求高耐磨、低抗沖擊性，工藝選擇要從碳化物的數(shù)量和形態(tài)上來考慮；而輥壓機擠壓輥這類產(chǎn)品則要求高抗沖擊、中低耐磨，工藝選擇要考慮碳當量的概念，碳當量決定耐磨件本身的強度、韌性和抗沖擊性。簡單的說，輥壓機擠壓輥的堆焊要考慮預(yù)熱和保溫，要圍繞碳當量做工藝，原則上要采用熱焊，需要在一定的條件下進行焊接，焊接、保溫溫度都比較高。而立磨、煤磨的輥/盤要求有足夠的耐磨性能，要考慮碳化物的形態(tài)，只考慮控制小的變形和快的冷卻速度，采用冷焊就可以了。因此，埋弧焊更適合輥壓機的堆焊，明弧自保護焊更適合立磨、煤磨的輥/盤的堆焊。所以只有針對不同的工件和場合綜合考慮堆焊方式，才能兼顧不同的堆焊方法，得到所需要的性能。
3 、耐磨堆焊再制造方式
目前的耐磨堆焊再制造方式包括離線堆焊和在線堆焊，離線堆焊發(fā)展較早，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在線堆焊是我公司在國內(nèi)首先做起來的，并且獲得了國家專利和國家創(chuàng)新基金支持。
3.1、在線堆焊再制造
立磨磨輥和盤瓦在線再制造是將堆焊機運到現(xiàn)場，在立磨磨輥/盤不拆除的情況下，使用藥芯焊絲進行明弧堆焊再制造。因為不用拆卸磨輥和襯板，用戶可在設(shè)備檢修和設(shè)備停機的較短時間內(nèi)進行堆焊再制造，滿足即時檢修的需要，最大程度縮短停工時間。
最初的在線堆焊施工是2000年從電力系統(tǒng)的煤磨開始的。因為電廠一臺機組至少有五到六臺煤磨機，而停機檢修時間只有10-15天，典型磨型如ZGM113系列磨煤機，一個機組六臺煤磨共有18只磨輥、6套盤，若要在檢修期間堆焊完，即使堆焊場地離工廠不是很遠，加上拆裝和運輸時間，以一臺設(shè)備堆焊一只輥子計算，共需要24臺設(shè)備、10-14天完成施工，而在線堆焊施工卻可以在10天內(nèi)順利達到同樣的效果。
從2000年至今，嘉克公司一直在進行在線堆焊施工，到工程量最多的時候一共有9只隊伍在外進行在線堆焊施工，每個施工隊伍堆焊量都在5-10噸，能一次性堆焊完成電廠一個機組的全部磨機。水泥廠因為立磨的尺寸比較大，像ATOX50、MLS3626等大的輥套和磨盤堆焊量也都很大。
大量的實踐證明了在線堆焊再制造是比較實用的，不僅能保證堆焊再制造后的質(zhì)量和使用壽命，保證磨輥和磨盤的原有工作尺寸，而且大大提高了生產(chǎn)效率和出粉產(chǎn)量，降低了更換磨盤和磨輥所帶來的人工成本增加、備件周期及不安全因素的影響。
有人認為在線焊質(zhì)量可能有問題，我們經(jīng)過上百個堆焊再制造的案例比較后認為，在線焊如果在裝備上、工藝上真正達到要求，表面質(zhì)量和耐磨性能能和離線堆焊一樣經(jīng)得起足夠的耐磨時間。
3.2 離線堆焊再制造
在線堆焊的成功實施并不能完全取代離線堆焊，這兩種焊接方法同樣重要。企業(yè)如擁有備件，可把磨輥/盤瓦拆卸下來運到嘉克公司堆焊生產(chǎn)基地進行再制造。被堆焊再制造的磨輥/盤瓦不受尺寸限制，且各種形狀的磨輥/盤瓦均可堆焊再制造。
嘉克公司離線堆焊再制造的磨輥/盤瓦熔覆金屬與基體結(jié)合牢固，外觀焊縫成型美觀，耐磨性能好，使用壽命長，實現(xiàn)了設(shè)備和技術(shù)工藝的完美組合。
4 耐磨堆焊再制造設(shè)備
4.1在線堆焊再制造設(shè)備
嘉克公司研制生產(chǎn)的ARC-NMP7-1磨輥/盤瓦在線明弧自動堆焊機是磨盤瓦、磨輥機內(nèi)堆焊再制造的專用設(shè)備，它含五項專利，主要用于立磨磨輥/盤瓦的現(xiàn)場堆焊再制造，在磨盤瓦不拆除的情況下，使用Φ1.2-3.2mm自保護藥芯焊絲明弧堆焊，完成磨輥/盤瓦的堆焊再制造工作。整個過程安裝方便，操作簡單，短時間即可完成施工。
本設(shè)備采用逆變電源及其對電弧的控制技術(shù)，使堆焊過程飛濺小，焊道成型好，焊接效率高，適合各種形狀的磨輥/盤瓦再制造，能適應(yīng)高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)要求。同時設(shè)備占地面積小，檢修方便，耗電省，幾年來在國內(nèi)200多家火電廠、水泥廠得到廣泛應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)下了可觀的經(jīng)濟效益。
4.2、離線堆焊再制造設(shè)備
嘉克的離線再制造設(shè)備為含有三項專利技術(shù)的ARC-NMG7-1/2磨輥/盤瓦自動明弧堆焊機，它采用逆變電源及其對電弧的控制技術(shù)，配備焊槍擺動器和焊槍高度跟蹤系統(tǒng)，用PLC實現(xiàn)堆焊程序控制及對擺動器和高度跟蹤的控制，使堆焊過程飛濺小，焊道成型好，且具備遮弧及煙塵凈化裝置，可有效地改善工作環(huán)境。
本設(shè)備自動化程度高，可通過編程方式排列焊道，可實現(xiàn)焊距高度跟蹤。此外，通過加配焊槍擺動裝置，可根據(jù)需要選用規(guī)格適合的焊絲，人為設(shè)定寬度，使表面平整美觀，因此適合各種形狀的磨輥/盤瓦堆焊再制造，尤其是形狀復(fù)雜的磨輥。焊槍擺動器和高度跟蹤系統(tǒng)還能實現(xiàn)對局部缺陷的再制造。
