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在工业生产中,轧辊作为重要的轧制工具,长时间使用后不可避免地会出现磨损、裂纹等问题。轧辊堆焊修复作为一种经济且有效的修复手段,能显著延长轧辊使用寿命,降低生产成本。下面将详细介绍轧辊堆焊中的堆焊修复方式以及相关注意事项。
一、堆焊修复方式气体保护焊采用惰性气体(如氩气)或活性气体(如二氧化碳)作为保护介质,隔绝空气与焊接区域的接触,防止焊缝金属被氧化和氮化。该方法具有焊接热输入量小、焊缝成型美观、变形量小等优点。在轧辊堆焊修复中,对于一些对精度要求较高的轧辊,如冷轧辊的修复,气体保护焊是一个不错的选择。但它对工作环境的要求较为苛刻,抗风能力较差,在户外或通风较大的场所作业时,需要采取有效的防风措施,以确保焊接质量。
4、等离子堆焊
等离子堆焊利用等离子弧作为热源,将合金粉末加热熔化并堆焊到轧辊表面。等离子弧能量集中,温度高,能够使合金粉末迅速熔化并与轧辊母材形成良好的冶金结合。这种堆焊方式可以获得高硬度、高耐磨性的堆焊层,适用于对轧辊表面耐磨性要求极高的部位修复,比如轧辊的轴承位等。然而,等离子堆焊设备成本较高,操作过程较为复杂,需要专业的编程和调试,对操作人员的技术水平要求也很高。激光熔覆是一种较为先进的堆焊修复技术。它利用高能量密度的激光束照射轧辊表面,使添加的合金粉末与轧辊母材表面薄层同时熔化,在快速凝固后形成与母材冶金结合的熔覆层。激光熔覆的热影响区极小,对轧辊基体组织和性能的影响微乎其微,能够精确控制熔覆层的厚度和形状,特别适合修复一些高精度、高附加值的轧辊。不过,激光熔覆设备昂贵,运行成本高,并且对操作环境和人员的要求也非常严格。
(1)表面清理:
在堆焊修复之前,必须彻底清理轧辊表面的油污、铁锈、氧化皮等杂质。可以使用钢丝刷、砂纸等工具进行机械清理,对于油污严重的部位,还需使用有机溶剂进行清洗。确保轧辊表面干净,露出金属光泽,这是保证堆焊质量的基础。
(2)缺陷检测:
通过探伤检测手段,如磁粉探伤、超声波探伤等,全面检查轧辊表面及内部是否存在裂纹、气孔等缺陷。对于发现的缺陷,要准确评估其大小、深度和位置,以便确定合理的修复方案。对于较深的裂纹,需要采用合适的方法进行开坡口处理,为后续的焊接修复创造良好条件。
(3)预热处理:
对于一些高碳钢或合金钢材质的轧辊,在堆焊前需要进行预热处理。预热能够降低焊接过程中的冷却速度,减少焊接应力,防止产生裂纹。预热温度应根据轧辊材质、厚度以及焊接工艺要求来确定,一般预热温度在一定范围内(具体温度可参考相关焊接工艺标准)。
2、焊接材料的正确选择(1)匹配母材:
堆焊修复所选用的焊接材料,其化学成分和力学性能应与轧辊母材相匹配。不同材质的轧辊需要选用匹配的药芯焊丝。例如,对于普通碳钢轧辊和合金钢轧辊,所选用的焊接材料是不同的。只有焊接材料与母材匹配得当,才能保证堆焊层与母材之间形成良好的结合,使堆焊修复后的轧辊具备良好的性能。
(2)考虑工况:
根据轧辊在实际工作中的工况条件,如轧制力、温度、磨损类型等,选择具有相应性能的焊接材料。如果轧辊在高温环境下工作,应选择具有良好耐热性能的焊接材料;如果轧辊主要承受磨损,应选择耐磨性好的焊接材料。不能仅仅追求焊接材料的硬度等单一性能指标,而忽略了实际工况的综合需求。
3、焊接过程中的关键控制(1)焊接参数调整:
焊接电流、电压、焊接速度等参数对堆焊质量有着重要影响。在实际操作中,应根据焊接方法、焊接材料以及轧辊的具体情况,合理调整焊接参数。一般来说,焊接电流不宜过大,以免造成焊缝烧穿或过热;焊接速度要适中,过快可能导致焊缝不饱满,过慢则会使热影响区过大。
(2)层间温度控制:
多层堆焊时,要严格控制层间温度。层间温度过高,会使焊缝组织过热,降低堆焊层的性能;层间温度过低,则可能产生冷裂纹。每焊完一层后,要等待焊缝冷却到合适的温度范围(具体温度范围根据焊接工艺确定),再进行下一层的焊接。
(3)应力消除措施:
焊接过程中会产生焊接应力,过大的应力可能导致堆焊层开裂或剥落。为了减少焊接应力,可以采用分段跳焊、对称焊接等方法,使焊接应力分散。同时,在焊接过程中或焊后,还可以对焊缝进行适当的锤击,通过锤击使焊缝金属产生塑性变形,从而降低焊接应力。
4、焊后处理不可忽视(1)缓冷处理:
堆焊完成后,为了防止焊缝因急剧冷却而产生裂纹,需要对轧辊进行缓冷处理。可以将轧辊用石棉布等保温材料包裹起来,让其缓慢冷却至室温。缓冷的时间要根据轧辊的大小和材质等因素合理确定。
(2)表面处理:
焊后对堆焊层表面进行打磨、抛光等处理,使其表面平整光滑,符合轧辊的使用要求。同时,通过表面处理还可以检查堆焊层表面是否存在缺陷,如气孔、夹渣等。对于发现的表面缺陷,要及时进行修复。
(3)质量检测:
采用合适的检测手段,如外观检测、硬度检测、探伤检测等,对堆焊修复后的轧辊进行全面质量检测。外观检测主要检查堆焊层表面是否光滑、有无明显缺陷;硬度检测确保堆焊层硬度符合设计要求;探伤检测则用于检查堆焊层内部是否存在裂纹、未熔合等缺陷。只有经过质量检测合格的轧辊,才能投入使用。
总之,轧辊堆焊修复是一项技术要求较高的工作,需要综合考虑堆焊修复方式的选择、焊接过程中的各个环节以及焊后的处理和检测等多方面因素。只有严格按照相关工艺要求和注意事项进行操作,才能保证堆焊修复质量,使轧辊恢复良好的工作性能,为工业生产提供可靠保障。