专利名称：制备钛镍合金焊层的方法及耐磨耐蚀工件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在工件易磨损部位表面设置耐磨耐蚀材料层的方法，特别地，涉及一种在工件易磨损部位表面制备钛镍合金焊层的方法以及耐磨耐蚀工件。
背景技术：
目前应用于煤矿、矿山或港口码头的大型提升机和输送机、工程设备的挖掘机、牵引机和起重机等设备均采用大功率传动装置进行传动。由于在使用中需要传递较大功率，传动机构要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，必须要有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。以煤矿用的刮板输送机为例，刮板输送机主要用于煤炭运输，作为采煤工作面和采区巷道运煤的机械。刮板输送机一般包括刮板输送机机头、机头传动装置、过度槽、中部槽、刮板链、刮板、链轮、机尾等部件。由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行，并 且载重较大，所以链轮的运行阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可代替它。只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究改进，使它更加完善、耐用。现有刮板输送机的链轮一般采用高强度、韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性的合结钢40CrNiMo制成，但在实际运行中，由于磨损和腐蚀作用，链轮使用一段时间后仍会产生齿部链窝，影响链轮和链带的扣合度，严重时导致刮板输送机无法正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备钛镍合金焊层的方法，用于改善大功率矿用刮板输送机、提升机等大功率设备中工件易磨损部位的耐磨耐腐蚀性。为了解决上述问题，一方面提供了一种制备钛镍合金焊层的方法，包括将钛镍合金材料制成一定直径的焊丝；在保护剂的作用下将所述焊丝堆焊在工件的易磨损部位表面；堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成焊接层。优选的，所述将钛镍合金材料制成一定直径的焊丝；具体为将钛镍合金材料制成直径为I. 55mm I. 62mm的焊丝。优选的，所述在保护剂的作用下将所述焊丝堆焊在工件表面，具体包括将所述工件预热到100°C 200°C ；将所述预热后的工件连接所述堆焊机的阴极；将所述钛镍合金焊丝连接所述堆焊机的阳极；在保护气的作用下，运用焊接原理将钛镍合金焊丝堆焊在所述工件易磨损部位表面。优选的，所述在保护气的作用下将所述焊丝堆焊在工件易磨损部位表面；具体为在二氧化碳气体的保护下将所述焊丝堆焊在工件易磨损部位表面。
优选的，所述堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成一定厚度的焊接层；具体为在加热炉内保持250°C 300°C温度范围对堆焊后的焊接层进行预设时间的低温时效处理，形成3mm 4mm的焊接层。优选的，所述预设时间为I小时。优选的，所述将钛镍合金材料制成直径为I. 55mm I. 62mm的焊丝；进一步为将钛镍合金材料制成直径为I. 6mm的焊丝。另一方面，提供了一种耐磨耐蚀工件，包括工件本体和采用任一所述的制备钛镍合金焊层的方法实施例堆焊在所述工件本体易磨损部位的钛镍合金焊层。优选的,所述钛镍合金焊层的厚度为3 4mm。
优选的，所述工件本体采用普通金属材料制成。与现有技术相比，上述技术方案中的另一技术方案具有如下优点本发明提供的制备钛镍合金焊层的方法实施例中，采用堆焊的工艺方法，在保护气的作用下，将TiNi合金丝堆焊在工件需要耐磨及耐腐蚀的部位或易磨损部位表面。工件本体材料可以采用普通材料，表面需要耐磨和耐腐蚀的材料用TiNi合金。一方面由于TiNi合金具备优异的耐磨性和耐腐蚀能力，可以有效提高工件关键部位的耐磨和耐腐蚀性。另一方面，由于仅在工件的关键部位堆焊钛镍合金层，可以减少TiNi合金的用量，降低生产成本。此外，堆焊结合方式是冶金结合，强度高，不仅可以用于工件新品的焊层制备，对新品起到防腐耐磨强化作用；也可以用于修复已磨损的关键零部件表面。可见，使用本发明实施例提供的制备钛镍合金焊层的方法可以生产制备出高结合强度的耐磨耐腐蚀的焊层，便于实行规模化生产。对关键零部件的表面堆焊TiNi合金焊层，可以避免整体采用TiNi合金材料而带来的高成本，同时还能发挥TiNi合金优异的耐磨性和耐腐蚀能力。
图I是本发明制备钛镍合金焊层的方法实施例示意图；图2是本发明制备钛镍合金焊层的具体实施方式
示意图；图3是本发明耐磨耐蚀工件的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参照图1，示出了本发明制备钛镍合金焊层的方法实施例示意图，包括步骤I、将钛镍合金材料制成一定直径的焊丝。在实际实施中，将钛镍合金材料通过送丝机构输送直径为I. 55mm I. 62mm的钛镍合金焊丝。其中，送丝机构为焊接设备中用以输送焊丝的装置。将钛镍合金制成直径范围为I. 55mm I. 62mm的合金焊丝，既可以保证送丝机构连续送丝,又能最大范围节约钛镍合金材料。在本发明另一优选实施方式中，将钛镍合金材料制成I. 6mm的合金焊丝。步骤2、在保护气的作用下利用堆焊机将所述焊丝堆焊在工件表面。本发明实施例步骤2中的保护气可以但不限于是二氧化碳气体。保护气的作用在于，高温堆焊时，在金属表面形成保护气罩，避免处于高温的金属与空气接触，防止氧化和吸收有害气体。步骤3、堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成一定厚度的焊接层。步骤3的作用在于，通过低温时效处理，释放内应力和促进TiNi合金析出第二相。第二相起弥散分布强化作用，有助于提高合金焊层的强度和耐磨性。本步骤3将堆焊后的工件放置于加热炉内，将炉内温度控制在250 300°C，使高温合金焊层冷却I小时左右，对焊层进行低温时效处理。处理后的焊层厚度可达3 4mm，具有很高的耐磨耐腐蚀寿命。参照图2，示出了本发明制备钛镍合金焊层的方法实施例中步骤2的具体实施方式
，包括步骤21、将工件预热到100°C 200°C ；
上述步骤21中所述工件可以但不限于是大功率起动机或提升机的轴类、齿轮、紧固件等部件，如煤矿、矿山用刮板输送机的链轮等。步骤22、将预热后的工件连接堆焊机的阴极；步骤23、将钛镍合金焊丝连接堆焊机的阳极；步骤24、在保护气的作用下，运用焊接原理将钛镍合金焊丝熔化堆焊在工件表面。具体为在二氧化碳气体的保护下，使用堆焊机运用焊接原理将上述钛镍合金丝高温熔化，堆焊在上述预加热后的工件表面。主要是堆焊在工件表面易磨损部位，例如刮板输送机链轮的齿部。本发明实施例中，可以使用松下气保焊机YD-600KH进行堆焊，焊接时加载电压26 33V，初时加载电流为200A，焊接时电流调节为250 300A。对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。本发明制备钛镍合金焊层的方法实施例中，采用堆焊的工艺方法，使用二氧化碳气体保护，将TiNi合金丝堆焊在工件需要耐磨及耐腐蚀的部位或易磨损部位表面。工件本体材料可以采用普通材料，表面需要耐磨和耐腐蚀的材料用TiNi合金。一般工件易磨损部位也是工件的关键部位。可见，一方面由于TiNi合金具备优异的耐磨性和耐腐蚀能力，所以，可以有效提高工件关键部位的耐磨和耐腐蚀性。另一方面，由于仅在工件的关键部位堆焊钛镍合金层，可以减少TiNi合金的用量，降低生产成本。此外，堆焊结合方式是冶金结合，强度高，不仅可以用于工件新品的焊层制备，对新品起到防腐耐磨强化作用；也可以用于修复已磨损的关键零部件表面。可见，使用本发明实施例提供的制备钛镍合金焊层的方法可以生产制备出高结合强度的耐磨耐腐蚀的焊层，便于实行规模化生产。对关键零部件的表面堆焊TiNi合金焊层，可以避免整体采用TiNi合金材料而带来的高成本，同时还能发挥TiNi合金优异的耐磨性和耐腐蚀能力。对应上述各方法实施例，本发明还提供了一种通过上述制备钛镍合金焊层的方法生产的耐磨耐蚀工件，参照图3。
图3示出了本发明耐磨耐蚀工件的结构示意图，包括工件本体31和钛镍合金焊层32。其中，钛镍合金焊层32堆焊在上述工件本体31的易磨损部位。该合金焊层32是采用上述任一制备钛镍合金焊层的方法堆焊在所述工件本体易磨损部位的。钛镍合金焊层32的厚度为3 4mm，该厚度范围既能有效保证工件表面的耐磨耐蚀性，又能保证钛镍合金材料不浪费。总之，本发明提供的耐磨耐蚀工件的表面堆焊有采用上述方法实施例制备的钛镍合金焊层，由于TiNi合金是一种优异的耐磨损、耐腐蚀材料，其耐磨性能是一般耐磨材料的2个数量级，并且自身硬度不高，不伤对偶，因此，有效提高了工件的耐磨耐蚀性，延长了工件的使用寿命。另外，由于工件本体还可以是采用一般的材料如合结钢40CrNiMo，仅在工件的易磨损或关键部位堆焊钛镍合金焊层，因钛镍合金相较一般的耐磨材料价格昂贵但耐磨耐蚀性好,可以有效节约钛镍合金材料、降低耐磨耐蚀工件的生产成本,提高工件的性价比。 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于工件实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上对本发明所提供的一种制备钛镍合金焊层的方法及耐磨耐蚀工件，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，包括 将钛镍合金材料制成焊丝； 在保护气的作用下将所述焊丝堆焊在工件的易磨损部位表面； 堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成焊接层。
2.根据权利要求I所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述焊丝的直径范围为I. 55mm I. 62mm。
3.根据权利要求I所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述在保护气的作用下将所述焊丝堆焊在工件表面，具体包括 将所述工件预热到100°c 200°C ； 将所述预热后的工件连接所述堆焊机的阴极； 将所述钛镍合金焊丝连接所述堆焊机的阳极； 在保护气的作用下，运用焊接原理将钛镍合金焊丝堆焊在所述工件易磨损部位表面。
4.根据权利要求I所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述在保护气的作用下将所述焊丝堆焊在工件的易磨损部位表面；具体为在二氧化碳气体的保护下将所述焊丝堆焊在工件的易磨损部位表面。
5.根据权利要求I所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成焊接层；具体为 在加热炉内保持250°C 300°C温度范围对堆焊后的焊接层进行预设时间的低温时效处理，形成3mm 4mm的焊接层。
6.根据权利要求5所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述预设时间为I小时。
7.根据权利要求2所述的制备钛镍合金焊层的方法，其特征在于，所述焊丝的直径进一步为 I· 6mmο
8.一种耐磨耐蚀工件，其特征在于，包括工件本体和采用权利要求I 7任一所述的制备钛镍合金焊层的方法堆焊在所述工件本体易磨损部位的钛镍合金焊层。
9.根据权利要求8所述的耐磨耐蚀工件，其特征在于，所述钛镍合金焊层的厚度为3mm 4mm η
10.根据权利要求8所述的耐磨耐蚀工件，其特征在于，所述工件本体采用普通金属材料制成。
全文摘要
本发明提供了一种制备钛镍合金焊层的方法及耐磨耐蚀工件，其中，制备钛镍合金焊层的方法包括将钛镍合金材料制成一定直径的焊丝；在保护气的作用下将所述焊丝堆焊在工件的易磨损部位表面；堆焊后在加热炉内对焊层进行低温时效处理，形成一定厚度的焊接层。使用本发明实施例提供的制备钛镍合金焊层的方法可以生产制备出高结合强度耐磨耐腐蚀的焊层，在节约钛镍合金材料和成本的情况下，有效发挥钛镍合金优异的耐磨性和耐腐蚀能力，提高了工件的耐磨耐蚀性能及性价比。
文档编号B23K31/00GK102794573SQ20111013995
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者黄学文, 武通海, 张 林, 郭建明 申请人:宁夏天地奔牛实业集团有限公司