5.2 工艺控制

　　合理的堆焊再制造工艺是达到立磨磨辊/盘瓦堆焊再制造效果的关键。嘉克根据磨辊/盘瓦的不同磨损情况和实际工况要求，合理设计和选择耐磨堆焊工艺，以达到****的堆焊再制造效果。

1）使用ARCFCW1001焊丝作为打底层，采用单向堆焊方式自动堆焊一层，打底层的作用是防止堆焊裂纹向基体扩展；
2）使用ARCFCW1011焊丝做局部堆焊，采用单向堆焊方式将磨辊凹坑填补平整，补层应有适当的横向裂纹，以释放焊接应力；
3）使用ARCFCW9011焊丝，以自动焊方法堆焊至规定尺寸；
4）在整个堆焊过程中，焊缝层间温度应严格控制；
5）堆焊再制造注意事项
●　避免过度稀释
●　硬面层必须建立横向裂纹，以释放焊接内应力
●　焊层不宜进行火焰切割及机械加工
●　对于产生的焊瘤应及时用电弧气刨清理平整

6 耐磨堆焊再制造效果

　　嘉克拥有多年来成功堆焊再制造国内外各种立磨的经验与记录，采用嘉克独有的专利技术和设备堆焊后的立磨表面可获得****的耐磨效果，如：
1）有效降低磨辊的更换频率，从而降低更换费用；
2）含高科技专利技术的焊接设备确保了提供稳定的堆焊再制造质量；
3）性能优异的焊接材料使产品在同等工况条件下磨损程度更轻、更均匀，生产效率得到一定程度的提高，同时更加节约电能；
4）堆焊件与铸件相比耐磨性能有很大的提高。

7 堆焊再制造风险分析及防范措施

7.1 堆焊风险产生的原因

　　堆焊风险是大家比较关注的问题，比如堆焊开裂、脱落等。堆焊风险的存在有两方面原因，其中铸件本身的质量是一个重要因素。真正合格的铸件其可焊性还是不错的，堆焊后容易出问题的铸件一般是铸件本身就存在很多缺陷，如沙眼、缩孔、裂纹等，在堆焊施工前通过探伤可能就能发现铸件本身已经存在裂纹，这跟堆焊过程没有关系。另一方面，在铸件制造时只考虑了本身的耐磨性，而忽略了可焊性的问题，这给以后的堆焊带来一定困难。当然，如果通过严格的检测，这些缺陷都是可以克服和处理的，但如果焊前没有经过严格检测，未能发现铸造的缺陷，或者堆焊工艺不当，就有可能造成堆焊的风险。

耐磨件失效形式包括疲劳、磨损、剥落和断裂，失效原因分析如下
1）磨辊运行周期过长引起辊身表面的冷作硬化，并形成微裂纹后扩展；
2）物料的可磨系数不同造成磨辊耐磨层磨损；
3）选择的堆焊材料及堆焊工艺不当引起堆焊过程中工件断裂；
4）断裂失效与铸件在铸造过程中和热处理过程中产生的缺陷有直接关系；
5）从磨辊结构形状看，磨辊与轮毂的配合面有2个，一个是柱面配合，另一个是锥面配合。由于磨辊和轮毂的两对配合表面存在加工误差，磨辊与轮毂装配时就很难保证柱体和锥体面同时接触，这种局部的不良接触会使磨辊在有配合间隙部位或有铸造缺陷处产生应力集中；
6）立磨生产过程中不但存在着粉碎大颗粒物料时的振动，而且在入磨热气体作用下，磨辊在开停磨时还受到温度变化的作用，特别是冬季，磨辊表面会在零下几度的状态中几分钟时间内迅速上升到100～200℃，这会使磨辊在热应力、热处理残余应力和粉磨力作用下，易在有铸造缺陷且磨辊与轮毂有配合间隙的部位发生断裂。断裂是从磨辊内侧向外侧扩展的；
7）磨辊安装预紧力过大也是磨辊失效的原因之一。

7.2 堆焊再制造可行性和经济性分析

根据磨辊/盘瓦磨损的不同情况，对立磨磨辊/盘瓦堆焊的可行性、经济性有如下看法：
1）可行性：在立磨磨辊、磨辊及磨盘瓦磨损情况还未达到不可再制造地步的情况下，选择合适的材料及合理的堆焊再制造工艺完全可以进行堆焊再制造；
2）经济性：由于购买新品备件的成本较高，使用寿命较短，而堆焊再制造后的成本低，使用寿命长，从而可为企业降低成本，提高设备运转率。

7.3避免和减少堆焊再制造风险的必要措施

1）焊前做母材的成份分析和超声波检测；
2）根据母材成份选择合适的堆焊材料；
3）制定科学合理的堆焊工艺和严格规范的操作规程；
4）控制焊补高低不平时的引弧和灭弧：通过设备自有的高度跟踪来自动实现局部磨损严重部位的堆焊再制造；
5）堆焊质量检验：完备的耐磨性能检测手段和设备可对磨辊/盘瓦堆焊再制造前后的状况进行全面检测，有力保证产品和服务的质量，如超声波探伤、磁粉探伤、磨料磨损实验、硬度检测、金相组织分析、失效分析等。

8 复合磨辊制造——堆焊/铸造复合制造

8.1 复合磨辊/盘（堆焊）制造方法介绍

　　复合辊/盘（堆焊）制造方法是一种新兴、科学的方法。它通过在基材表面堆焊一定厚度的高硬度、抗磨损的耐磨层，由基体提供抵抗外力所需的强度、韧性和塑性等综合性能，由表面堆焊耐磨层提供满足指定工况需要的耐磨性能。

　　与传统的高铬铸铁铸件不同，其制造方法分为两个步骤：首先采用ZG25/35材质铸造磨辊/盘胎，根据成品设计规格预留30%-50%的尺寸作为耐磨堆焊层；然后采用堆焊熔覆方式将复合碳化物耐磨层熔覆于磨辊/盘胎之上，直至成品设计规格。

8.2 复合磨辊/盘的性能特点

　　在实际应用中，复合辊/盘不仅表现出基材韧、塑性较好的优点，又具有高硬度、高耐磨性的耐磨层，因此在使用过程中表现出了优异的性能，还可多次堆焊再制造，重复使用。

　　同时，堆焊后的成品还可重复进行堆焊再制造。因此制造成本低、使用性能优异的复合辊能很好地满足水泥企业对磨机磨辊/盘瓦耐磨性能、造价低成本的要求，减少了企业停机维修的时间，降低了维护成本、增加了出粉分产量，为企业带来了很好的经济效益。

8.3 复合磨辊/盘瓦制造经验

　　 到目前为止，嘉克公司已成功为天津水泥研究院、合肥水泥设计院、新疆青松水泥有限公司、驻马店豫龙同力水泥有限公司、邢台中联水泥有限公司、陕西尧柏特种水泥有限公司、福建三安钢铁有限公司、中信重工机械有限责任公司等多家企业制作了多种不同型号的耐磨复合磨辊/盘瓦。

8.4 堆焊磨辊/盘优于铸造磨辊/盘的几个方面

1）表面硬度：铸造磨辊硬度为HRC52-56，堆焊磨辊硬度HRC58-64；
2）工艺：铸造磨辊的控制环节多，设备较大；堆焊磨辊工艺简单，质量易控制；
3）内在质量：高铬合金铸铁磨辊在铸造过程中，由于其铸造特点，其耐磨相在组织中呈无序分布，而相同材质的堆焊组织具有各向异性（耐磨相有序分布），对提高耐磨性更加有利；
4）经济性：制造一个堆焊磨辊和铸造磨辊的费用相当，但铸造磨辊磨损后只能回炉报废，而堆焊磨辊只需花费原制造费用的50%-60%进行堆焊即可作为新品使用；
5）使用寿命：由于碳化物在基体中分布形态的差异，造成铸造磨辊远低于堆焊磨辊的运行寿命，堆焊磨辊的寿命是铸造磨辊的1.5倍以上。


受资助的基金项目及其编号：
管内壁及磨辊/盘瓦电弧熔覆机器人项目获得国家科技型技术创新基金支持，编号：070092

作者简介：

　　刘振英，男，1963年出生，1989年获清华大学焊接专业博士学位，教授级高级工程师，清华大学基础工业训练中心研究员，北京嘉克新兴科技有限公司董事长、总经理。从事硬面堆焊材料、焊接技术、电力电子技术、电力半导体应用技术研究近20年，获15项国家专利。