文档介绍：堆焊产品的磨损和疲劳
第一部分堆焊材料的磨损
立磨的工作原理
电动机通过减速机带动磨盘转动,物料从下料口落到磨盘的中央,在离心力的作用下向磨盘的边缘移动并受到磨辊的碾压,粉碎后的物料从磨盘边缘溢出,同时被来自喷嘴环(风环)高速向上的热气流带至与立磨一体的高效选粉机内,粗粉经分离器分选后回到磨盘上,重新粉磨;细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来,即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料从风环处沉落,刮料板刮出后,经外循环的斗提机喂入磨内再次粉磨。在磨辊碾压物料的过程中,由于物料与磨辊之间的相对滑动,物料对磨辊造成了很大的磨损。
立磨堆焊修复的可能性
对于铸造的高铬铸铁材质的磨辊来说,由于其合金很高,韧性差,因此即使铸造时也必须严格控制冷却速度,防止其断裂,同时对于已铸造完成的工件必须进行热处理才能达到使用要求,热处理的目的一是消除铸造内应力,防止磨辊在使用的过程中断裂;二是获得碳化物的二次弥散析出,提高工件的表面硬度。由于磨辊这种高合金、高硬度、低韧性的特点,相当长的时间里被认为是不可堆焊的。因为焊接熔池的冷却速度快,焊后会产生残余应力,低硬度的材料即无法保证耐磨性又由于与磨辊母体材料间很大的热膨胀系数等方面的性能差异而容易产生沿熔合线的裂纹,而是堆焊层脱落,而能够保证耐磨性的高硬度的堆焊材料会在焊道上产生很多裂纹,裂纹很容易延伸到辊体深处,当辊体裂纹累积到一定密度,就容易造成辊体断裂。甚至堆焊层堆焊到一定厚度,由于焊接残余应力的累积,堆焊层自身也会沿熔合线脱落。
立磨堆焊修复的可能性
要想实现这种可焊性极差的高铬铸铁型合金工件的堆焊,按普通的焊接理论一般会采用以下几种工艺:
在堆焊前进行300-600℃,甚至更高温度的预热,同时在堆焊期间保持这样的高温,来补偿韧性的不足,焊好后立即将堆焊工件放入预先升好温度的600-700℃炉中进行退火处理,以消除堆焊造成的焊接应力。然而在实际操作时,由于工件体积和形状的限制,上述的高温预热和高温焊接是非常困难实现的。即使用高温退火能消除焊接应力,同时会出现堆焊层硬度降低严重的问题。因此这个工艺是不可行的。
另一个解决的方法是限制堆焊层的厚度不超过2-3层(6-10mm),而磨辊的堆焊修复量众所周知往往需要30mm以上,显然必须解决这个瓶颈。
立磨堆焊修复的可能性
经过焊接研究者的不断研究和试验,终于由日本学者发现,通过合理的控制焊接工艺,达到控制焊接热输入在一定的范围内(小于6000J),是可以实现高铬铸铁型工件的堆焊的。
经过不断地发展,目前解决以上问题的堆焊方法是堆焊材料选用高铬铸铁合金体系,采用明弧自保护药芯焊丝的堆焊方法。同时严格控制焊接规范,焊接规范必须保证焊接热输入在规定的范围内,使得堆焊的每一条焊道即不出现焊道下沿熔合线的裂纹,又使得焊道表面产生大量均匀的垂直于焊道方向的微细裂纹,而且与焊接应力呈垂直方向,从而使裂纹周围的应力减少到使整个焊道上的残余焊接应力基本上可以忽略的程度。对焊道裂纹的间距,宽度,和在表面贯穿的长度都有相对明确的要求。
堆焊立磨难度大,堆焊工艺必须严格控制。堆焊厂家要专业。
材料磨损是两个以上的物体摩擦表面在法向力的作用下,相对运动及有关介质、环境温度的作用使其发生形状、尺寸、组织和性能变化的过程。
磨损是一个动态过程
汤姆林孙关于磨损的原子学分析
材料的磨损必然包括三大要素:1、材料的表面特征;2、另一物质(液体、气体和固体)的接触特性,即接触方式、力的传递和表面变形等;3、相对运动。
磨损的分类
在这些类型的磨损中,磨料磨损最为普遍存在,约占各种磨损的50%,粘着磨损次之,约占15%,腐蚀磨损约占8%。划伤式磨损又称低应力磨粒磨损,碾压式磨料磨损又称高应力磨粒磨损。辊压机和煤、立磨的表面磨损均属于高应力磨粒磨损范围。
磨粒磨损按磨损表面的数量可分为两体磨损和三体磨损。两体磨损特点是硬质颗粒直接作用于被磨材料的表面上。三体磨损的特点是硬质颗粒处于两个被磨表面之间。显然辊压机和立磨的磨损属于三体磨损。
磨粒磨损按金属硬度又可分为硬磨料磨损和软磨料磨损。硬磨料磨损条件是金属表面硬度Hm/磨料硬度Ha≤;软磨料磨损条件是金属表面硬度Hm/磨料硬度Ha>,在实际应用场合Hm/Ha远大于1的情况下,磨损仍然会发生。辊压机和立磨的磨损属于软磨料磨损范围。
磨粒磨损简化模型
模型计算假设条件:a、磨粒磨损中的磨料为圆锥体,底面直径2r;b、被磨材料为不产生任何变形的刚体,硬度为H;c、磨损过程是滑动过程。磨粒在载荷P的作用下,被压入较软的金属材料中,并在切向力作用下沿较软的金属表面滑动距离为L,犁出一道沟,其深度为H。那么单位滑动距离磨损掉的金属材料体积,即被迁移的沟槽体积(阴影部分),就可以算