冷軋輥堆焊工藝初步探索

1、0.目的：9Cr2Mo冷軋輥在使用過(guò)程中表面出現(xiàn)疲勞層、缺陷，擬采用堆焊恢復(fù)零件尺寸，并保持9Cr2Mo冷軋輥的使用性能。1.9Cr2Mo成分分析9Cr2Mo的成分如表所示，從表中可以看出該材料具有高的含碳量并含有加深淬透性的cr、淬硬性并細(xì)化晶粒的Si,Mn,Mo元素。高的含碳量和合金元素較多，使得焊縫內(nèi)多含馬氏體、共晶碳化物等脆硬組織，導(dǎo)致堆焊合金的抗裂性較差。2.冷軋輥焊接性及特點(diǎn)冷軋輥在工作過(guò)程中要承受很大的軋制循環(huán)應(yīng)力、強(qiáng)力摩擦和擠壓、瞬間高溫和強(qiáng)烈沖擊。因此在選擇堆焊層金屬時(shí)需要考慮其強(qiáng)度、硬度、耐用性等方面。在軋輥修復(fù)中，熱軋輥的修復(fù)工藝比較成熟，研究已較多。對(duì)于冷軋輥，由于對(duì)表

2、面硬度及均勻性要求高，難度大，研究少。軋輥堆焊是指去除軋輥表面的疲勞層或缺陷后，用合適的堆焊材料、采用科學(xué)的工藝方法將其修復(fù)至原始輥徑的過(guò)程，它的主要優(yōu)點(diǎn)是軋輥使用前后的輥徑不變。但是9Cr2Mo的成分和工作條件決定了其焊接性較差，堆焊時(shí)容易產(chǎn)生氣孔、裂縫、夾渣、焊瘤和脫落等缺陷，這些使得9Cr2Mo的堆焊工藝非常復(fù)雜。不僅要研究其堆焊工藝方法，還要對(duì)產(chǎn)生的缺陷的修補(bǔ)工藝技術(shù)進(jìn)行研究。3.堆焊方法及材料3.1堆焊方法的選擇目前使用的堆焊方法主要有手弧焊堆焊、氧-乙炔火焰堆焊、氣體保護(hù)堆焊、埋弧堆焊、等離子堆焊、電渣堆焊等方法。其中軋輥埋弧焊是應(yīng)用最廣泛的工藝，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益較

3、好的優(yōu)點(diǎn)。表二 幾種堆焊方法的比較3.2焊材的選擇1）太原鋼鐵公司七軋廠，自93年起采用H201+SJ107焊劑，進(jìn)行9Cr2Mo冷軋支撐輥堆焊，堆焊效果良好。2）采用相當(dāng)于H203 藥芯焊絲+HJ250也可進(jìn)行堆焊。在實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)應(yīng)用。3）堆焊焊條D606，天津市第二冶金機(jī)械廠和邢臺(tái)冷軋帶鋼廠采用D606焊條在常溫下堆焊9Cr2Mo冷軋支撐輥經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，證明用該焊條所修復(fù)的軋輥耐磨性好，抗剝落能力強(qiáng)，其使用壽命為原軋輥的12倍。4）冷軋輥埋弧堆焊藥芯焊絲如LSD503/552，其堆焊層金屬為中碳合金鋼，具有沉淀強(qiáng)化效果，硬度高,韌性好，耐磨性能優(yōu)良。5）此外還可采用藥心焊絲THYD451-

4、4在選擇堆焊材料時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：1）降低稀釋率2）堆焊金屬與母材的配合，為了防止堆焊、焊后熱處理和零件使用過(guò)程中堆焊層產(chǎn)生過(guò)大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，常要求堆焊金屬和母材有相近的膨脹系數(shù)和相變溫度。4.堆焊工藝4.1堆焊方法：埋弧堆焊焊材：焊絲LSD503/552，焊劑LF606（根據(jù)零件具體尺寸、技術(shù)條件確定）4.2焊前準(zhǔn)備焊前除盡輥表面油銹，車盡疲勞層和裂紋。并進(jìn)行目視檢查，對(duì)不能確定的缺陷可使用著色劑進(jìn)行檢查，使用后著色劑必須清除干凈。對(duì)多次堆焊的軋輥，應(yīng)經(jīng)超聲波探傷，檢查內(nèi)部情況，在確認(rèn)無(wú)裂紋的情況下方可進(jìn)行焊接。焊接溫度15-22度，環(huán)境濕度<65%,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)穿堂風(fēng)4.3焊接過(guò)程將

5、輥預(yù)熱，預(yù)熱溫度：由輥身及堆焊材料成分而定，預(yù)熱溫度應(yīng)在材料的Ms點(diǎn)以上。升溫速度開(kāi)始100以下采用約20/h，之后可為40/h。要求均勻加熱。當(dāng)不能整體預(yù)熱時(shí)，可局部進(jìn)行預(yù)熱。將母材保溫，時(shí)間：          ，出爐后立即焊接。焊接參數(shù)：（參數(shù)選擇參考文后附表）電壓電流焊接速度送絲速度采用小熱輸入量焊接焊后回火。為了減少由于表面和內(nèi)部冷速不一造成體積應(yīng)力而引起裂紋，要控制冷速。一般控制冷速和加熱速度大致相同，冷至100時(shí)要保溫一定時(shí)間，冷至50以下可不再控制冷速。為了消除焊接殘余應(yīng)力，必須進(jìn)行回火處理，回火溫度視軋輥使用條件，一般控制在450600之間。回火溫度高，內(nèi)應(yīng)力消除徹底，但硬度降低。因而回火溫度的選擇，既要保證軋輥表面一定的硬度，又要盡量消除內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬谋貢r(shí)間通常取每一寸直徑保溫一小時(shí)，多在410小時(shí)內(nèi)選取，冷卻大部分是隨爐緩冷，降溫至150后可空冷。5.堆焊工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE對(duì)電流和焊接速度采用2因子3水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下表所示。6.