堆焊技术主要用于制造双金属模具和损坏模具的修复。在碳素钢或铸钢基体的表面上,堆焊一层具有特殊性能的表面层,使其达到耐磨、耐热或耐腐蚀的目的,可以节省大量的贵重金属,提高材料的使用寿命,具有很大的经济效益。一些经常在特殊环境下工作的模具零件,其表面磨损很严重,有的甚至破碎或断裂。采用堆焊工艺进行修复,不仅可以节省大量的贵重材料,而且堆焊修复模具的使用寿命与新制造模具寿命相当,有的甚至比新模具的使用寿命还长。
堆焊使轧辊“复活”,可使寿命普遍提高一倍以上,降低了吨钢成本,堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。轧辊堆焊工艺包括以下步骤:
1)堆焊前采用机械加工方法,对堆焊孔型进行粗加工,去除轧辊表面的疲劳层及缺陷,特别是裂纹必须彻底清除,对多次堆焊的轧辊,应经超声波检测,检查内部情况,在确认无裂纹的情况下方可进行焊接。
2)预热。由于轧辊及堆焊材料均为含碳量和合金元素较高的材料,加之轧辊辊径大、刚性大、冷却速度快,很容易在焊接时造成脆性区,并且由于温度不均形成很大的热应力造成裂纹。为了防止裂纹的发生,堆焊前必须对轧辊进行预热,预热温度由辊身及堆焊材料成分而定。为了使轧辊表面得到均匀的硬度,预热温度应在材料的Ms点以上。为了减少热应力,加热速度也应当控制,特别是大轧辊,升温速度开始100℃时采用约20℃/h,之后可为40℃/h。要求均匀加热。(www.xing528.com)
3)焊接。焊接是堆焊成败的关键环节,要获得理想的堆焊层必须综合考虑某些可变因素,如:焊接电压、焊接速度、轧辊转速、轧辊的保温、焊接电流、焊接材料等,对一些含碳及合金元素高的辊芯,为防止脆性区的裂纹,除一定的预热措施外,多采用低碳低合金过渡层进行预先堆焊过渡层。
4)焊后处理。为了减少由于表面和内部冷却速度不一造成体积应力而引起裂纹,要控制冷却速度。一般控制冷却速度和加热速度大致相同,冷至100℃时要保温一定时间,冷至50℃以下可不再控制冷却速度。为了消除焊接残余应力,必须进行回火处理,回火温度视轧辊使用条件,一般控制在450~600℃之间。回火温度高,内应力消除彻底,但硬度降低。因而回火温度的选择,既要保证轧辊表面一定的硬度,又要尽量消除内应力。回火的保温时间通常取每一寸直径保温1h,多在4~10h内选取,冷却大部分是随炉缓冷,降温至150℃后可空冷。
例如,某新型冷冲模堆焊焊条,采用堆焊工艺在普通铸铁基体上进行了大型修边模具的堆焊制造和损坏模具的堆焊修复,结果表明,采用新型冷冲模堆焊焊条在灰铸铁毛坯上堆焊制造大型修边模具工艺简单,堆焊模具的使用寿命与工具钢镶块模具的使用寿命相当。
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