大型辊轴磨损后的堆焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接工艺，特别是一种大型辊轴磨损后的自动埋弧堆焊方法。
【背景技术】
[0002]大型辊轴在使用过程中会因为局部强度变化大而造成乳辊出现磨损、崩坑、乳辊表面出现裂纹、乳辊断裂、乳辊硬度不均匀等损坏现象，从而导致乳辊报废，特别是在冷乳钢厂和连铸钢厂中经常出现此类现象。由于辊轴均采用特种钢材，而特种钢材都是经过锻造和复杂的热处理过程制造而成，价格较高，每年钢厂中的辊轴损耗量巨大，之后又因不能修复或者修复后达不到原有性能而报废，这给我国冶金行业造成重大的经济损失。
【发明内容】
[0003]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种大型辊轴磨损后的堆焊方法，该工艺通过对现有技术的改进，克服了现有技术的不足，使得最终修复后的辊轴完全能满足新辊轴的性能，甚至超过新辊轴性能的1~2倍。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种大型辊轴磨损后的堆焊方法，包括以下步骤:
步骤1、焊前材质分析，对辊轴进行焊前清理，焊前准备；
步骤2、焊前准备完毕后，进行焊前预热；
步骤3、焊前预热结束后，采用自动埋弧焊进行堆焊；
步骤4、堆焊完毕后，破除焊渣，进行焊后热处理；
步骤5、热处理完毕后，最后按照要求进行机械加工。
[0005]进一步，所述步骤1的具体工艺为:首先记录辊轴的原始尺寸和原始样貌，然后对辊轴进行车削清除热疲劳层，之后进行探伤检测处理确保疲劳裂纹彻底除净，进而去除辊轴表面的油污和杂质，打磨至母材金属，打磨厚度为3~4mm，用打磨机打磨使待焊部位表面干净光洁，此时对辊面尺寸进行记录。
[0006]进一步，所述步骤2的具体工艺为:焊前准备完毕后，采用氧一乙炔火焰将整个辊轴全面加热到250~300°C，升温速度不大于20°C / s，保温时间按辊轴长度每100mm—小时计算，将焊丝和焊剂烘干到300~350°C，保温2h。
[0007]进一步，所述步骤3的具体工艺为:焊前预热结束后，将辊轴吊装在可转动的支架上，先堆焊辊轴的两端，根据辊轴材质选择合适的焊丝和焊剂，然后进行第一层施焊，第一层所用焊丝直径为2.0mm，采用直流反接，焊接电流为190~220A，焊接电压为30~33V，焊接速度为210~230mm/min，焊丝伸出长度为23~27mm，每一道焊道之间的搭接量为1/3，焊丝前倾角为6°，自左向右堆焊，堆焊厚度为2.5mm，一道焊道完成之后，转动辊轴，转动大小为一个焊道的宽度，然后继续自左向右堆焊，这样周而反复，直至完成第一层堆焊；施焊结束后，待辊轴冷却lOmin，用锤头进行锤击，破除焊渣，进行第二层施焊，第二层所用焊丝直径为2.5mm,采用直流反接，焊接电流为220~280A，焊接电压为28~31V，焊接速度为240~280mm/min，焊丝伸出长度为23~27mm，每一道焊道之间的搭接量为1/3，焊丝前倾角为6°，自右向左堆焊，堆焊厚度为3_，一道焊道完成之后，转动辊轴，转动大小为一个焊道的宽度，然后继续自左向右堆焊，这样周而反复，直至完成第二层堆焊；施焊结束后，待辊轴冷却lOmin，用锤头进行锤击，破除焊渣，进行第三层施焊，第三层所用焊丝直径为2.5mm,采用直流反接，焊接电流为220~280A，焊接电压为28~31V，焊接速度为240~280mm/min，焊丝伸出长度为23~27mm，每一道焊道之间的搭接量为1/3，焊丝前倾角为6°，自左向右堆焊，堆焊厚度为3_，一道焊道完成之后，转动辊轴，转动大小为一个焊道的宽度，然后继续自左向右堆焊，这样周而反复，直至完成第三层堆焊；这样，以后各层以此类推，最终在辊轴的平面上留2~3mm的焊肉高度，然后继续采用上述步骤对辊轴中间部分进行堆焊，直至堆焊完毕。
[0008]进一步，所述步骤4的具体工艺为:施焊完毕后，破除焊渣，将辊轴用矿棉包裹起来保温30min后再缓冷到室温，缓冷结束后再装入加热炉中进行回火处理，升温至500°C，升温速度保持100°C /h,保温5h后随炉冷却至150°C时出炉，冷却到室温。
[0009]进一步，所述步骤5的具体工艺为:热处理完毕后，用超声波探伤仪对堆焊部位进行探伤检测，若有缺陷则需把缺陷车削掉重新堆焊，若没有缺陷这可根据图纸进行机械加工。
[0010]进一步，若辊轴为冷乳辊轴，所用焊丝的化学组分为(按重量百分比％计算):碳为
0.17-0.23%，锰为 1.2-1.6%，铬为 4.8-6.0%，钨为 0.8-1.7%，钼为 0.6-1.3%，其它元素含量为0.8-2.0%，余量为铁，所选焊剂为HJ107焊剂。
[0011]本发明还涉及一种用于大型辊轴磨损后修复的堆焊设备，包括主体设备，滑动导轨，机械臂，支架，所述滑动导轨上连接有滑块，所述机械臂包括滑块、连杆、和旋转凸台，所述滑块下端固定有连杆，所述机械臂上的连杆共有3段，上端一段固定连接滑块，下端连接有旋转凸台，连杆与连杆连接部分可以自由转动，所述旋转凸台与下端连杆连接部分可以自由转动，旋转凸台上固定安装有焊枪、超声波探伤仪探头和氧-乙炔枪头，所述焊枪上连接有送丝机构、送焊剂机构、冷却水系统和控制线，主体设备通过控制线控制焊枪工作；所述超声波探伤仪探头为电声换能器，电声换能器将返回来的声波转换为电脉冲，然后通过电声转换器上的电路传输给主体设备的显示器上，所述氧-乙炔枪头上接有氧气输送管、乙炔输送管和控制线路，主体设备通过控制线路控制氧-乙炔枪头工作。
[0012]进一步，所述滑动导轨的竖直方向上还设有滑块，滑块上固定连接有连杆，连杆有四段，上端的连杆和滑块固定连接，下端的连杆和T形杆连接，各连杆之间连接的部分可自由转动，所述τ形杆与连杆连接的部分可自由转动，T形杆上端固定连接打磨轮，下端固定连接锤头，打磨轮和锤头可通过T形杆和连杆之间连接的部分旋转实现位置上下互换。
[0013]进一步，所述支架为一对，且固定安装在机座的左右两边上，每边支架上连接有可转动的转动齿轮，所述转动齿轮的内孔固定辊轴的轴端，当转动齿轮转动时，辊轴也跟着转动。
[0014]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
1、堆焊层缺陷少，焊道成形质量好。
[0015]由于采用的是埋弧自动堆焊，在焊接过程中，由于熔渣隔绝了空气，焊缝金属中含氮量、含氧量大大降低，再由于熔渣的保温作用，使熔池存在时间较长，液态金属与熔渣、气体的冶金反应比较充分，加上焊接参数可以通过自动调节保持稳定，致使堆焊层的化学成分和性能比较均匀，堆焊层表面平整，机械性能较好；在堆焊方法中，参数设置最重要，参数设置不好，不仅影响焊道成形质量，还会影响整个堆焊方法，导致焊接失败。本发明的工艺焊接速度选择恰当，焊接电流和焊接电压控制合适，故焊道成形质量好，堆焊部位几乎无气孔，夹杂，缩孔等缺陷，每道焊道之间重合1/3，保证了无漏焊少焊问题出现。
[0016]2、堆焊部位力学性能好，与母材结合优良。
[0017]在堆焊过程中，由于是先对辊轴预热，再堆焊，这样堆敷金属稀释率低，堆焊层中的硬质合金与母材金属的界面附近存在元素相互扩散，形成新的物相，其界面形成为扩散型界面与化合物型界面的混合界面，增加了结合强度，焊道不易脱落，结合性强；通过焊后对堆焊部位的热处理，堆焊部位的硬度由里到外由低到高呈阶梯式分布，最外层硬度大于45HRC，甚至达到55~60HRC，其冲击韧性和强度达到与辊轴相当，甚至超过母材1~2倍，抗疲劳剥落破坏的能力强，堆焊效果显著，能完全满足焊接质量要求。
[0018]3、堆焊过程易于掌握、操控，节省成本，经济性好。
[0019]由于堆焊过程是通过焊接的方法增加和恢复辊轴的尺寸，并使辊轴表面获得与辊轴性能相当的堆焊层，对于能熟练掌握焊接技术的人员来说，操作难度不大，堆焊过程易于掌控，可操作性强；堆焊过程中，是先堆焊辊轴两端，后堆焊辊轴中间部分，进一步确保堆焊效果，最终达到节省成本，延长辊轴使用寿命的目的，同时还能减轻手工焊操作的劳动强度，防止弧光辐射对焊工的伤害，减少金属的飞溅，有害气体也少，从而改善了劳动条件，经济性好。
[0020]4，、机械化程度高，功能多样化，工作效率高。
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