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冶金轧辊堆焊修复制造工艺
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(1)辊芯制备

堆焊复合轧辊辊芯可采用强韧性满足要求的低碳低合金或中碳结构锻钢(铸钢)制造,新辊芯通常由专业机械厂来制作。若取用旧轧辊辊坯,焊前必须进行探伤、车削疲劳层、焊补局部缺陷以及保障堆焊工作层车削的整备工作。如果探伤出旧辊辊坯(包括辊颈和辊面)有严重内伤,则不允许再进行该辊坯的堆焊修复工作。

对于一些下线的重要轧辊(或辊面硬度较高的轧辊),其旧辊坯在进行辊面疲劳层车削前,建议优良行消除应力(回火)热处理。目的是消除旧辊坯及其辊面上的复杂残留应力,同时可使辊面硬度降低,从而使辊面易于车削,并降低机加工成本。

消除应力(回火)热处理温度的选取,应确定为比原新辊回火温度低35℃~40℃左右,该温度对于大多数冶金钢辊来说,通常在480℃~565℃范围内。消除应力(回火)保温时间按辊直径方向0.5h/英寸来确定。加热升温时,在温度<260℃时,要求升温速度为65℃~93℃/h;当温度>260℃时,要求升温速度为35℃~65℃/h。

另外,对于检验合格的旧辊坯,在预热堆焊前,还应考虑对辊无需堆焊修复的其它重要部位(如辊颈、键槽、传动部位等)采取抗氧化保护措施,即在其表面施加适宜的抗氧化涂层材料。

(2)焊前准备工作

对于大多数平辊,在辊坯预热前,要在辊身的两端装上挡环。挡环为焊接式(一次性),用薄钢板(厚度≥6mm)制成,并环向对接点焊在辊身两端。挡环的作用是托住焊剂,防止在堆焊时发生熔渣流淌,从而保障在辊身两端得到良好的堆焊层形状。同时对选用的堆焊材料(包括焊丝和焊剂)分别按其要求进行烘焙,以去除水分。

(3)焊前预热

预热的主要目的是降低堆焊过程中堆焊金属及热影响区的冷却速度,降低淬硬倾向并减少焊接应力,防止母材和堆焊金属在堆焊过程中发生相变导致裂纹产生。

堆焊过程中应控制预热及层间温度高于Ms点,避免堆焊金属发生马氏体相变及淬回火效应,应使整个堆焊层焊完之后在热处理电炉中同时进行马氏体转变,只有这样才能保障堆焊层的组织、硬度均匀性。

辊芯(旧辊坯)的预热,原则上要求必须在电炉内进行。对于预热温度及层间温度要求不高的冶金轧辊,也可在堆焊设备上边旋转边用火焰加热。

(4)保温自动堆焊作业

①使用具有下降电源特性(指采用自动埋弧堆焊方法)或平特性(指采用自动明弧堆焊方法)的直流电源,配备带自动测温、控温系统的电加热(或燃气加热)保温罩装置和焊剂自动送给装置,在轧辊自动埋弧(明弧)堆焊专用设备上,进行单机头(或多机头)单丝圆周方向连续螺旋自动埋弧(明弧摆动)堆焊。

②堆焊过程必须连续施焊,中途不允许停止。如遇意外情况停焊时,在层间温度保温装置不能保障轧辊层间温度时,应尽快进炉按预热温度要求保温。

③进行圆周方向螺旋线堆焊时,为防止在辊身两端出现“缺肉”现象,在辊身的两端,即始焊部位和终焊部位,均应先沿圆周方向堆焊一周(即在不移动堆焊机头的情况下堆焊一周),然后再进行螺旋线堆焊。同时为保障各堆焊层间硬度的均匀性,要求堆焊时应使各堆焊层间的焊道位置相互错开1/2焊道宽度。

④对于φ3.2mm药芯焊丝,当采用自动埋弧堆焊时,要求:

焊接电流:300~450A;焊接电压:27~31V;

焊接速度:350~550mm/min(指轧辊堆焊层转动圆周线速度);焊道搭接:相邻焊道搭接30%~60%,具体焊道搭接量应视焊道平整光滑情况;焊接极性:采用直流反接;焊接电源特性:采用具有弧压反馈的下降外特性;焊弧导前距离:取决于轧辊直径。一般在12.7~50.8mm范围内,具体导前距离视焊道成形情况;焊丝伸出长度:30~35mm;焊道层间温度:可低于预热温度,但很低不超过10℃~40℃。

对于φ2.4mm药芯焊丝,当采用自动明弧摆动堆焊时,要求:

焊接电流:250~300A;焊接电压:25~28V;

摆动速度:1.6~2.2m/min;摆动幅度:±20mm;

焊接速度:100~150mm/min(指轧辊堆焊层转动圆周线速度);焊道搭接:相邻焊道搭接15~30%;焊接极性:采用直流反接;焊接电源特性:采用平外特性;焊弧导前距离:取决于轧辊直径。一般在12.7~50.8mm范围内,具体导前距离视焊道成形情况;焊丝伸出长度:30~35mm;焊道层间温度:可低于预热温度,但很低不超过10℃~40℃。

焊弧导前距离对于获得良好的焊道成形以及脱渣性具有重要的影响作用。在堆焊过程中,初期阶段必须注意调节,以得到外形良好的焊道。导前距离太小,则焊道截面形状过于凸起,造成成形不良,易发生咬边,并导致脱渣困难;而导前距离太大,则使焊道截面形状过于扁凹平,易产生焊道中心线裂纹,并造成熔池不稳定,液态金属“前淌”。



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