在工业生产中,夹送辊作为重要的机械设备部件,广泛应用于钢铁、有色金属加工等行业。由于其工作环境复杂,常受到物料的摩擦、挤压以及高温等因素影响,容易出现磨损,因此采用耐磨焊丝进行堆焊来提高其耐磨性能和使用寿命十分常见。而控制堆焊层的硬度,对于夹送辊能否在恶劣工况下稳定运行至关重要。
一、焊丝成分选择是基础
合金元素对硬度的关键影响:耐磨焊丝中的合金元素是决定堆焊层硬度的核心要素。碳元素在其中扮演着重要角色,适量增加碳含量,可促使堆焊层中形成更多的硬质碳化物,如碳化铬(Cr₇C₃)、碳化钼(Mo₂C)等,这些碳化物硬度极高,能够显著提升堆焊层的硬度。然而,碳含量并非越高越好,过高的碳含量会导致堆焊层韧性降低,在承受冲击载荷时容易产生裂纹。在夹送辊堆焊中,通常会将碳含量控制在一个合理范围,以兼顾硬度和韧性需求。
铬元素也是提升堆焊层硬度的关键元素。它不仅能与碳结合形成高硬度碳化物,还能增强堆焊层的抗氧化性和耐腐蚀性。当铬含量在一定范围内增加时,堆焊层的硬度和耐磨性会得到有效提升。一般来说,对于夹送辊堆焊,含铬量在 12% - 25% 的耐磨焊丝较为常用。
根据工况精准选材:夹送辊的工作工况差异较大,不同的物料、温度、压力等条件对堆焊层硬度有着不同要求。在钢铁热轧生产线中,夹送辊需要承受高温、高压以及炽热钢坯的摩擦,此时应选用含有高铬、钼等合金元素的耐磨焊丝。这些合金元素形成的硬质相,能够在高温下依然保持较高的硬度,有效抵抗钢坯的磨损。而在有色金属加工行业,如铝型材挤压生产线,夹送辊面临的主要是软质金属的摩擦,但对表面光洁度要求较高,可选用含有适量镍、铜等元素的耐磨焊丝,在保证一定硬度的同时,提高堆焊层的抗粘附性能,减少有色金属在辊面的粘附,从而保证产品质量。
二、焊接工艺参数是关键
焊接电流与电压的调控:焊接电流和电压直接影响焊接过程中的热输入量,进而对堆焊层硬度产生显著影响。热输入过大,会使堆焊层的晶粒长大,硬度降低;热输入过小,则可能导致焊接不充分,堆焊层质量不佳。在夹送辊堆焊时,需要根据焊丝直径、母材材质以及堆焊层的设计要求,精确调整焊接电流和电压。
焊接速度的精准把握:焊接速度同样对堆焊层硬度有着重要影响。较快的焊接速度可减少热输入,使堆焊层冷却速度加快,从而细化晶粒,提高硬度。但焊接速度过快,可能会出现未熔合、气孔等缺陷。在实际操作中,要根据焊接电流、电压以及堆焊层的厚度要求,合理选择焊接速度。
焊接层数与道数的优化:采用多层多道焊工艺,可使堆焊层的硬度更加均匀。每一层的焊接相当于对前一层进行了一次热处理,能细化晶粒,改善组织性能。但过多的焊接层数和道数会导致热输入累积,使堆焊层硬度下降。对于夹送辊堆焊,通常根据堆焊层的设计厚度来确定焊接层数,每层厚度控制在 3 - 5mm,每道宽度控制在 10 - 15mm,这样既能保证堆焊层的硬度均匀性,又能避免热输入过多对硬度的不利影响。
三、焊后处理是保障
热处理工艺的应用:焊后热处理是调整堆焊层硬度和性能的重要手段。回火处理是常用的方法之一,它能消除堆焊层的残余应力,改善组织性能,在一定程度上调整硬度。对于硬度较高、韧性较差的堆焊层,可采用低温回火(150 - 250℃)处理,既能保持较高的硬度,又能提高韧性,使夹送辊在承受冲击载荷时不易开裂。对于一些对硬度要求相对较低,但需要良好加工性能的堆焊层,可采用退火处理,降低堆焊层硬度,便于后续的机械加工。
在使用耐磨焊丝堆焊夹送辊时,通过合理选择焊丝成分、精确调控焊接工艺参数以及科学进行焊后处理,能够有效控制堆焊层的硬度,满足夹送辊在不同工况下的使用要求,提高其耐磨性能和使用寿命,为工业生产的高效稳定运行提供有力保障。
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