一種擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，屬于再制造用材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 再制造作為綠色制造的重要組成，以廢舊機(jī)電產(chǎn)品零部件為毛坯，通過先進(jìn)的表 面工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能的恢復(fù)，是解決我國目前面臨的資源、能源短缺和環(huán)境 污染問題的最有效技術(shù)途徑之一，這已經(jīng)得到國家、制造業(yè)和廣大民眾的廣泛認(rèn)同。
[0003] 輥壓機(jī)是一種脆性物料的粉磨設(shè)備，適用于粉磨水泥熟料、粒狀高爐礦渣、水泥原 料、石膏、煤、石英砂和鐵礦石等，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其水泥行業(yè)使用量巨大。其重要 的部件為擠壓輥，加工物料的種類不同，擠壓輥的壽命也不同，從4000~8000h不等。從輥 壓機(jī)的工作狀況可知，擠壓輥的失效機(jī)理是輥面的高應(yīng)力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨 損共同作用的結(jié)果。每年因磨損失效的擠壓輥數(shù)量龐大，如果能夠通過再制造技術(shù)恢復(fù)其 使用性能，將使水泥行業(yè)每年節(jié)約資金數(shù)十億元。
[0004] 擠壓輥再制造成功的關(guān)鍵在于新材料和新工藝的研制成功。由于擠壓輥體積大， 單次維修量大，故采用堆焊技術(shù)是經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方案之一。但目前市場上成熟的藥芯焊 絲由于采用單一元素強(qiáng)化，往往出現(xiàn)成分偏析，導(dǎo)致堆焊層性能均一性欠佳，擠壓輥的壽命 受到影響。若能將多元素強(qiáng)化的合金體系引入到擠壓輥再制造領(lǐng)域中，將大大提高再制造 擠壓輥的性能穩(wěn)定性和延長其使用壽命，能夠更大程度的保留擠壓輥的附加值，達(dá)到節(jié)約 資源、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
[0005] 目前，堆焊工藝使用最廣泛的材料為自保護(hù)藥芯焊絲。自保護(hù)藥芯焊絲具有以下 優(yōu)點(diǎn)：1)不需外加保護(hù)氣源，減輕了焊槍重量，簡化了結(jié)構(gòu)，便于操作；2)具有優(yōu)良的抗風(fēng) 抗氣孔性，在焊接中由焊絲自身冶金反應(yīng)造氣形成保護(hù)氣氛，通常能在四級風(fēng)下順利施焊； 3)脫渣性能良好。
[0006] 磨粒磨損工況下，鐵基耐磨堆焊合金（即高鉻鑄鐵堆焊合金）由于其良好的性能以 及低廉的價(jià)格，是最常用的堆焊合金體系。堆焊合金的耐磨性主要取決于所含硬質(zhì)相的尺 寸、形態(tài)、分布及其化學(xué)成分，而韌性則與其基體組織性質(zhì)、數(shù)量、形態(tài)和分布等相關(guān)。因此， 可以通過調(diào)整硬質(zhì)相的種類、數(shù)量、尺寸、形態(tài)、分布與基體組織的合理的匹配實(shí)現(xiàn)堆焊合 金的耐磨性與韌性的匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于合理優(yōu)化焊層中鉬、釩和鈮元素的含量，使形成大量均勻細(xì)小 的碳化物，在使焊合金具有較高硬度的前提下，提高堆焊合金的韌性，使其在高應(yīng)力工況條 件下具有較長的使用壽命。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案。
[0009] -種擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，以低碳鋼帶為外皮，藥芯成分按質(zhì)量百分 比為：高碳鉻鐵20~40%，碳化鉻20~40%，鉬鐵5~20%，釩鐵1~10%，鈮鐵1~5%，石墨 1~5%，鋁鎂1~5%，電解錳1~4%，硅鐵1~4%，硼鐵1~4%，碳酸鋇O~5%，螢石O~ 5%，大理石O~4%，氟硅酸鈉 O~3%，鋯英砂O~3%。
[0010] 所述的擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，其中，鋼帶的厚度X寬度為： 0. 3 X 14mm、0. 3 X 16mm、0. 4 X 18mm。
[0011] 所述的擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，其中，焊絲直徑為1.6~4.0mm。
[0012] 所述的擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，其中，焊絲的填充率額為44~52%之間。
[0013] 本發(fā)明提供的擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，特點(diǎn)： 1)堆焊層滿足特定的化學(xué)成分，金相組織主要為奧氏體+各種細(xì)小的碳化物?；w是 具有良好韌性的奧氏體組織，其具有較好的抗沖擊性，基體間分布大量細(xì)小高硬度的碳化 物組織，實(shí)現(xiàn)了基體與碳化物良好的結(jié)合，極大地提高了合金的韌性。
[0014] 2)堆焊層表面分布的裂紋細(xì)小均勻，在高應(yīng)力工況條件下具有優(yōu)良的抗掉塊性 能。堆焊層表面硬度均勻（HRC59~63)。
[0015] 3)堆焊層中無氣孔、夾渣、咬邊等缺陷，焊道表面清潔無渣，焊絲的浸潤性較好，熔 化速率高，熔敷金屬量：1〇~I5kg/h。
[0016] 4)焊絲堆焊工藝性能優(yōu)良。堆焊時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊道成型美觀。堆焊層具有 高硬度以及良好的韌性，具有良好的可焊性和抗掉塊性能。堆焊合金可廣泛應(yīng)用于低溫和 中溫環(huán)境中高應(yīng)力磨損件的再制造修復(fù)以及新件的制備。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實(shí)施例中堆焊合金的金相圖； 圖2為相對耐磨性。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明的擠壓輥再制造用自保護(hù)藥芯焊絲，其質(zhì)量百分比如下： 鋼帶：鋼帶厚度（謹(jǐn)）X寬度（謹(jǐn)）：〇· 3X 14mm、0. 3X 16謹(jǐn)、0· 4X 18謹(jǐn)?shù)?，填充率?44~52%之間，焊絲直徑Φ I. 6~4. 0_。
[0019] 藥芯組份為：高碳鉻鐵20~40%，碳化鉻20~40%，鉬鐵5~20%，釩鐵1~10%， 鈮鐵1~5%，石墨1~5%，鋁鎂1~5%，電解錳1~4%，硅鐵1~4%，硼鐵1~4%，碳酸鋇 0~5%，螢石0~5%，大理石0~4%，氣娃酸納0~3%，錯(cuò)英砂0~3%。
[0020] 藥芯中主要成分作用如下： 碳化鉻： 在堆焊合金中，隨著碳、鉻含量的增加，形成碳化物的量增加，且碳含量對碳化物形成 量的影響比鉻明顯。當(dāng)碳含量一定時(shí)，隨著鉻含量的增加，碳化物寬度變窄；當(dāng)鉻含量一定 時(shí)，隨著碳含量的增加使得碳化物的寬度稍有增加，并且使碳化物的形貌和分布發(fā)生很大 的變化，堆焊層的硬度隨含碳量的增加而增加。但碳含量的增加會使材料的沖擊韌性降低， 因此，在能夠滿足性能要求的前提下，應(yīng)盡量降低材料中所含碳的量。
[0021] 鉬鐵： 鉬在合金中一般存在于固溶體相或碳化物相中。當(dāng)合金中鉬含量較低時(shí)，鉬與鐵及碳 形成復(fù)合的滲碳體；當(dāng)鉬含量較高時(shí)，則形成鉬的特殊碳化物，如MoC、Mo2C等。同時(shí)，鉬還 具有減緩碳化物在奧氏體中的溶解度，有效地抑制滲碳體在高溫（450~600°C)下的聚集，促 進(jìn)彌散的特殊碳化物的析出等功效，從而在合金中起到了良好的強(qiáng)化作用。
[0022] 釩鐵和鈮鐵： 釩和鈮元素在合金中具有類似的作用機(jī)理，均具有兩層作用。其一是微量的釩和鈮元 素在堆焊熔池冷卻的過程中抑制奧氏體的形變再結(jié)晶并阻止其晶粒的長大，從而細(xì)化了堆 焊合金的晶粒大小。其二是大部分釩和鈮元素與碳元素形成碳化物，形成硬度非常高的硬 質(zhì)相，起到沉淀強(qiáng)化的作用。而二者的優(yōu)勢又有所不同，鈮元素側(cè)重于晶粒細(xì)化強(qiáng)化，釩元 素側(cè)重于沉淀強(qiáng)化。
[0023] 石墨： 在焊接溫度下石墨與合金元素可以形成碳化物，從而提高堆焊合金的硬度和耐磨性。 石墨在焊接電弧高溫下具有很強(qiáng)的氧化性，氧化后形成CO氣體，可以作為焊接熔池的保護(hù) 氣體。由于石墨在高溫下是很強(qiáng)的脫氧劑，可以保證合金元素的過渡，此外，石墨的脫氧反 應(yīng)可以產(chǎn)生大量的熱，有利于金屬的熱電離，提高焊絲的引弧和穩(wěn)弧性能。
[0024] 鋁鎂： 脫氧劑，同時(shí)可減少氮向金屬內(nèi)部的擴(kuò)散，防止焊道出現(xiàn)氣孔。
[0025] 電解錳： 具有良好的脫氧和脫硫作用，并具有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用；能提高淬硬性。
[0026] 硅鐵： 硅能脫氧，并具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，增加淬硬性和回火穩(wěn)定性，提高耐熱性和耐蝕 性，并可降低液態(tài)金屬表面張力。
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