【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、設備配置及施工案例，詳細分析了堆焊的風險及其控制，同時還介紹了新興的復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，對耐磨件整體質量而言，二者是"皮之不存，毛將焉附"的關系。如果要求一個工件整體具有很好的質量，就要求其鑄造和堆焊的質量都很高。
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量或其他方面的質量。
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合適的耐磨材料堆焊到基體表面，堆焊后細化的復合碳化物均勻分布在強化的基體內，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量下降，具有人工操作不可及的高效率，因此能夠適應高質量、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，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上的，作為明弧自保護焊來說，應該說遠遠不止三次。
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，技術已經(jīng)比較成熟，在線堆焊是我公司在國內首先做起來的，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，用戶可在設備檢修和設備停機的較短時間內進行堆焊再制造，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，以一臺設備堆焊一只輥子計算，共需要24臺設備、10-14天完成施工，而在線堆焊施工卻可以在10天內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)了設備和技術工藝的完美組合。
4 耐磨堆焊再制造設備
4.1在線堆焊再制造設備
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、磨輥機內堆焊再制造的專用設備，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。
本設備采用逆變電源及其對電弧的控制技術，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，能適應高質量、高效率的生產(chǎn)要求。同時設備占地面積小，檢修方便，耗電省，幾年來在國內200多家火電廠、水泥廠得到廣泛應用，為企業(yè)創(chuàng)下了可觀的經(jīng)濟效益。
4.2、離線堆焊再制造設備
嘉克的離線再制造設備為含有三項專利技術的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，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。