HRM立磨輥芯修復(fù)焊接技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用

HRM立磨的輥芯采用球墨鑄鐵鑄造加工，利用球墨鑄鐵良好的耐沖擊性和延展性等特性，能有效減振，保護(hù)磨輥及軸承；但在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)等因素，導(dǎo)致輥芯和壓環(huán)之間產(chǎn)生擠壓、摩擦，加上物料隨風(fēng)吹掃，使輥芯磨損，就要對(duì)輥芯進(jìn)行修復(fù)或更換，否則影響正常生產(chǎn)及其他相關(guān)部件的使用壽命。之前輥芯修復(fù)技術(shù)是使用純鎳焊芯石墨型鑄鐵焊條、直流焊機(jī)焊接的傳統(tǒng)修復(fù)工藝。由于焊接面積大，焊接要求苛刻，修復(fù)過(guò)程復(fù)雜，修復(fù)周期長(zhǎng)，修復(fù)成本高和修復(fù)質(zhì)量不穩(wěn)定，給用戶造成了極大困擾。為解決上述修復(fù)過(guò)程存在的問(wèn)題，以及修復(fù)后產(chǎn)生裂紋、掉塊、不耐磨和修復(fù)成本高等問(wèn)題，公司對(duì)輥芯修復(fù)進(jìn)行立項(xiàng)研究，包括焊接材料的選擇、焊接工藝的確定、焊接后的加工及質(zhì)量的控制等。

1、研發(fā)目的及方案

1.1研發(fā)目的原立磨輥芯修復(fù)主要問(wèn)題如下：（1）維修周期長(zhǎng)。輥芯常用型號(hào)為HRM22，采用鑄鐵焊條焊接（型號(hào)：SH.Z308（EZNi-1），直徑Φ3.5mm），頻繁更換焊條，焊接周期長(zhǎng)，焊接時(shí)間約40h。（2）修復(fù)成本高。鑄鐵焊條價(jià)格高，當(dāng)時(shí)價(jià)格一般都在180元/kg以上，每根焊條焊接時(shí)，因直流焊機(jī)焊鉗裝夾固定都有所剩余，造成材料浪費(fèi)，僅維修一件焊條成本就高達(dá)10?000元。（3）質(zhì)量不穩(wěn)定。鑄鐵焊條焊接時(shí)，容易出現(xiàn)融合缺陷，在加工裝配后的使用過(guò)程中，由于設(shè)備振動(dòng)，產(chǎn)生開(kāi)裂，磨損較快，導(dǎo)致使用壽命縮短。（4）鑄鐵焊條修復(fù)的表面硬度低（HB150左右），修復(fù)的表面不耐磨。為解決上述修復(fù)后產(chǎn)生裂紋、掉塊、不耐磨和修復(fù)成本高等問(wèn)題，公司對(duì)輥芯修復(fù)進(jìn)行了立項(xiàng)研究，期望通過(guò)探索研究，找出輥芯修復(fù)焊接的最佳方案，以實(shí)現(xiàn)提高功效、降低成本、提高修復(fù)產(chǎn)品質(zhì)量的目的。1.2研發(fā)方案先后試用了J427碳鋼焊條和不銹鋼焊條進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊接工藝是直流焊接、焊前清理、預(yù)熱和焊后保溫。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)焊接表面硬度有所改善，但微裂紋、錘擊掉塊、焊材用量、焊接時(shí)間、效率等都無(wú)較大變化，成本降幅有限，未達(dá)到預(yù)期的效果。我們又試用不銹鋼焊絲試驗(yàn)，采用不銹鋼焊絲和Ar氣保護(hù)焊接工藝，并結(jié)合碳鋼材料的CO2氣體保護(hù)焊；利用現(xiàn)有CO2保護(hù)焊的焊接設(shè)備，采用交流焊接提高焊接效率。選用301、304和316三種材料的不銹鋼焊絲[1]，利用常規(guī)的Ar氣保護(hù)焊。每種焊絲有直徑Φ1.0mm、Φ1.2mm、Φ1.5mm三種，分別對(duì)比它們的焊接工藝性、操作性及熔合流動(dòng)性。對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ER316L（MIG）Φ1.2mm焊絲焊接效果最好。因Ar氣保護(hù)焊成本較高，后期嘗試采用Ar氣保護(hù)焊、混合氣（Ar+CO2）保護(hù)焊和CO2保護(hù)焊三種氣體保護(hù)焊。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Ar78%~82％+CO2?18%~22％混合氣焊接加工后質(zhì)量最好、最穩(wěn)定。因此，最終確定焊材選用ER316L（MIG）Φ1.2mm焊絲，保護(hù)氣選用（Ar+CO2）保護(hù)氣氛，二者比例按接近4∶1要求，采用交流焊接技術(shù)、原二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接設(shè)備，作為輥芯維修焊的工藝技術(shù)。

2、焊接技術(shù)及效果

1）焊前準(zhǔn)備檢查焊接面尺寸，確定需要焊補(bǔ)的焊接量，清理待焊接面的鐵銹，清除焊接面所有雜質(zhì)（灰塵、油、水分）。采用電磁加熱帶將待焊接錐面預(yù)熱至100~150℃，預(yù)熱保溫時(shí)間不少于2h。

2）焊接焊材及參數(shù)控制：焊絲直徑Φ1.2mm；焊接電流180~220A；焊接電壓22~26V；氣體流量6~12L/min。焊接技術(shù)措施：焊接操作時(shí)采用短弧焊接、窄焊道，中途不宜中斷，每?jī)傻篮缚p疊壓1/3。焊接過(guò)程中，層間溫度控制在150~250℃。如發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等影響焊接質(zhì)量的缺陷，應(yīng)清除缺陷后再繼續(xù)補(bǔ)焊；每焊完一道焊縫應(yīng)錘擊焊縫消除應(yīng)力，同時(shí)清除氧化皮及焊渣。因使用Ar氣進(jìn)行保護(hù)焊，應(yīng)采取近似于密閉的嚴(yán)格防風(fēng)措施。將焊接部位的風(fēng)速精確控制在0.5m/s以內(nèi)。在焊接過(guò)程中，焊后部分采用巖棉保溫，確保保溫效果。3）焊后處理焊后應(yīng)立即用巖棉和電磁加熱器進(jìn)行雙重保溫，保溫工藝如下：保溫溫度230~250℃，保溫時(shí)間2h；保溫溫度200~230℃，保溫時(shí)間2h；保溫溫度150~200℃，保溫時(shí)間1h；保溫溫度100~150℃，保溫時(shí)間1h。4）焊接加工效果本項(xiàng)目技術(shù)可實(shí)現(xiàn)輥芯焊接時(shí)間縮短到20h以內(nèi)，焊接表面硬度高、耐磨耐用，維修質(zhì)量大幅提高。球墨鑄鐵輥芯的硬度一般在HB150到HB200，而使用此工藝焊接后硬度達(dá)到HB320至HB360不等，并且輥芯焊接維修制造成本降低了約45%。輥芯焊接、加工后形狀如新（見(jiàn)圖1），而且焊接表面強(qiáng)度比球墨鑄鐵高，使用壽命比新鑄造球墨鑄鐵輥芯還要長(zhǎng)，能起到減振、保護(hù)軸承作用。由于焊接表面硬度高，焊接熔合好，耐磨性增強(qiáng)，使用壽命延長(zhǎng)，通過(guò)多個(gè)用戶回訪，最早使用此技術(shù)焊接修復(fù)的輥芯，使用五年多，都沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，還在使用，一致反映良好。圖1輥芯焊接加工前后3、結(jié)束語(yǔ)

采用不銹鋼材料ER316L（MIG）進(jìn)行修復(fù)焊接，研究出最合理、經(jīng)濟(jì)的惰性氣氛保護(hù)的成分比例（Ar∶CO2=4∶1），精確的氣體流量控制技術(shù)，近似于