一种挤压辊再制造用自保护药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，属于再制造用材料领域。
【背景技术】
[0002] 再制造作为绿色制造的重要组成，以废旧机电产品零部件为毛坯，通过先进的表 面工程技术实现产品的质量和性能的恢复，是解决我国目前面临的资源、能源短缺和环境 污染问题的最有效技术途径之一，这已经得到国家、制造业和广大民众的广泛认同。
[0003] 辊压机是一种脆性物料的粉磨设备，适用于粉磨水泥熟料、粒状高炉矿渣、水泥原 料、石膏、煤、石英砂和铁矿石等，在各个领域应用广泛，尤其水泥行业使用量巨大。其重要 的部件为挤压辊，加工物料的种类不同，挤压辊的寿命也不同，从4000~8000h不等。从辊 压机的工作状况可知，挤压辊的失效机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨 损共同作用的结果。每年因磨损失效的挤压辊数量庞大，如果能够通过再制造技术恢复其 使用性能，将使水泥行业每年节约资金数十亿元。
[0004] 挤压辊再制造成功的关键在于新材料和新工艺的研制成功。由于挤压辊体积大， 单次维修量大，故采用堆焊技术是经济可行的技术方案之一。但目前市场上成熟的药芯焊 丝由于采用单一元素强化，往往出现成分偏析，导致堆焊层性能均一性欠佳，挤压辊的寿命 受到影响。若能将多元素强化的合金体系引入到挤压辊再制造领域中，将大大提高再制造 挤压辊的性能稳定性和延长其使用寿命，能够更大程度的保留挤压辊的附加值，达到节约 资源、发展循环经济的目的。
[0005] 目前，堆焊工艺使用最广泛的材料为自保护药芯焊丝。自保护药芯焊丝具有以下 优点：1)不需外加保护气源，减轻了焊枪重量，简化了结构，便于操作；2)具有优良的抗风 抗气孔性，在焊接中由焊丝自身冶金反应造气形成保护气氛，通常能在四级风下顺利施焊； 3)脱渣性能良好。
[0006] 磨粒磨损工况下，铁基耐磨堆焊合金（即高铬铸铁堆焊合金）由于其良好的性能以 及低廉的价格，是最常用的堆焊合金体系。堆焊合金的耐磨性主要取决于所含硬质相的尺 寸、形态、分布及其化学成分，而韧性则与其基体组织性质、数量、形态和分布等相关。因此， 可以通过调整硬质相的种类、数量、尺寸、形态、分布与基体组织的合理的匹配实现堆焊合 金的耐磨性与韧性的匹配。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于合理优化焊层中钼、钒和铌元素的含量，使形成大量均匀细小 的碳化物，在使焊合金具有较高硬度的前提下，提高堆焊合金的韧性，使其在高应力工况条 件下具有较长的使用寿命。
[0008] 为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案。
[0009] -种挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，以低碳钢带为外皮，药芯成分按质量百分 比为：高碳铬铁20~40%，碳化铬20~40%，钼铁5~20%，钒铁1~10%，铌铁1~5%，石墨 1~5%，铝镁1~5%，电解锰1~4%，硅铁1~4%，硼铁1~4%，碳酸钡O~5%，萤石O~ 5%，大理石O~4%，氟硅酸钠 O~3%，锆英砂O~3%。
[0010] 所述的挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，其中，钢带的厚度X宽度为： 0. 3 X 14mm、0. 3 X 16mm、0. 4 X 18mm。
[0011] 所述的挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，其中，焊丝直径为1.6~4.0mm。
[0012] 所述的挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，其中，焊丝的填充率额为44~52%之间。
[0013] 本发明提供的挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，特点： 1)堆焊层满足特定的化学成分，金相组织主要为奥氏体+各种细小的碳化物。基体是 具有良好韧性的奥氏体组织，其具有较好的抗冲击性，基体间分布大量细小高硬度的碳化 物组织，实现了基体与碳化物良好的结合，极大地提高了合金的韧性。
[0014] 2)堆焊层表面分布的裂纹细小均匀，在高应力工况条件下具有优良的抗掉块性 能。堆焊层表面硬度均匀（HRC59~63)。
[0015] 3)堆焊层中无气孔、夹渣、咬边等缺陷，焊道表面清洁无渣，焊丝的浸润性较好，熔 化速率高，熔敷金属量：1〇~I5kg/h。
[0016] 4)焊丝堆焊工艺性能优良。堆焊时电弧稳定、飞溅小、焊道成型美观。堆焊层具有 高硬度以及良好的韧性，具有良好的可焊性和抗掉块性能。堆焊合金可广泛应用于低温和 中温环境中高应力磨损件的再制造修复以及新件的制备。
【附图说明】
[0017] 图1为实施例中堆焊合金的金相图； 图2为相对耐磨性。
【具体实施方式】
[0018] 本发明的挤压辊再制造用自保护药芯焊丝，其质量百分比如下： 钢带：钢带厚度（謹）X宽度（謹）：〇· 3X 14mm、0. 3X 16謹、0· 4X 18謹等，填充率为 44~52%之间，焊丝直径Φ I. 6~4. 0_。
[0019] 药芯组份为：高碳铬铁20~40%，碳化铬20~40%，钼铁5~20%，钒铁1~10%， 铌铁1~5%，石墨1~5%，铝镁1~5%，电解锰1~4%，硅铁1~4%，硼铁1~4%，碳酸钡 0~5%，萤石0~5%，大理石0~4%，氣娃酸纳0~3%，错英砂0~3%。
[0020] 药芯中主要成分作用如下： 碳化铬： 在堆焊合金中，随着碳、铬含量的增加，形成碳化物的量增加，且碳含量对碳化物形成 量的影响比铬明显。当碳含量一定时，随着铬含量的增加，碳化物宽度变窄；当铬含量一定 时，随着碳含量的增加使得碳化物的宽度稍有增加，并且使碳化物的形貌和分布发生很大 的变化，堆焊层的硬度随含碳量的增加而增加。但碳含量的增加会使材料的冲击韧性降低， 因此，在能够满足性能要求的前提下，应尽量降低材料中所含碳的量。
[0021] 钼铁： 钼在合金中一般存在于固溶体相或碳化物相中。当合金中钼含量较低时，钼与铁及碳 形成复合的渗碳体；当钼含量较高时，则形成钼的特殊碳化物，如MoC、Mo2C等。同时，钼还 具有减缓碳化物在奥氏体中的溶解度，有效地抑制渗碳体在高温（450~600°C)下的聚集，促 进弥散的特殊碳化物的析出等功效，从而在合金中起到了良好的强化作用。
[0022] 钒铁和铌铁： 钒和铌元素在合金中具有类似的作用机理，均具有两层作用。其一是微量的钒和铌元 素在堆焊熔池冷却的过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大，从而细化了堆 焊合金的晶粒大小。其二是大部分钒和铌元素与碳元素形成碳化物，形成硬度非常高的硬 质相，起到沉淀强化的作用。而二者的优势又有所不同，铌元素侧重于晶粒细化强化，钒元 素侧重于沉淀强化。
[0023] 石墨： 在焊接温度下石墨与合金元素可以形成碳化物，从而提高堆焊合金的硬度和耐磨性。 石墨在焊接电弧高温下具有很强的氧化性，氧化后形成CO气体，可以作为焊接熔池的保护 气体。由于石墨在高温下是很强的脱氧剂，可以保证合金元素的过渡，此外，石墨的脱氧反 应可以产生大量的热，有利于金属的热电离，提高焊丝的引弧和稳弧性能。
[0024] 铝镁： 脱氧剂，同时可减少氮向金属内部的扩散，防止焊道出现气孔。
[0025] 电解锰： 具有良好的脱氧和脱硫作用，并具有较强的固溶强化作用；能提高淬硬性。
[0026] 硅铁： 硅能脱氧，并具有强烈的固溶强化作用，增加淬硬性和回火稳定性，提高耐热性和耐蚀 性，并可降低液态金属表面张力。
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