0、前言
    破碎機錘頭是破碎機的易損、易耗件。錘頭在高速旋轉狀態下，與下落的物料發生劇烈的碰撞，從而破碎物料。錘頭處于高沖擊、高應力磨料磨損狀態下，其磨損消耗十分迅速。此外，在生產中還經常出現錘頭破斷的事故，造成停機停產。
    近10年來，國內外科技工作者針對現階段所使用的錘頭存在的磨損問題，進行了大量的研究，在耐磨材料及表面修復技術方面等取得了一定的成效；已研制出40多個系列60多種牌號的耐磨堆焊焊條，如日本的HF-950、美國的Faceweld12、瑞典的OKE4-60S、中國的D667、D618等。這些研究成果大幅度提高了構件的綜合技術指標，延長了構件的使用壽命。這些堆焊焊條基本上是通過C、Cr、W合金形成高碳高硬度的萊氏體、馬氏體基體和CrxC、WC等硬質相，在硬度方面能滿足使用要求，但加入的合金元素的種類和數量不同，造成有的焊條價格較高。同時當硬度≥HRC40時，其抗裂性變差，焊前均要求將工件進行預熱300～600℃，不僅嚴重惡化勞動條件，還大大提高了修復成本。
   本試驗在傳統D618堆焊焊條配方基礎上進行改進與創新，按照設計要求計算確定藥皮的組成；并且與焊條工藝性能試驗、焊接接頭的力學試驗相配合，以達到預期的設計任務。
1、焊條配方優化與分析
1.1焊芯的選擇
   新型焊條是為了代替D618焊條而設計的，主要目的是降低該焊條成本，因此采用HICr13焊芯（成分如表1）代替原D618焊條的焊芯。
1.2藥皮的選定
   本焊條適用于破碎機錘頭的堆焊，所以要求其具有良好的抗沖擊性能及抗磨損性能。由于Mn是奧氏體化元素，能夠促進高溫下組織的穩定性；C、B能夠與Cr、W、V、Mo等金屬形成碳化物、碳硼化物、硼化物等硬質相，這些硬質相在高溫狀態下都具有較高的硬度且不易溶解，大大提高了抗磨損性能；Cr是主要的合金元素，對堆焊層的性能有很大的影響，而這些元素是通過碳化硼、金屬鉻及金屬錳加入到焊條中去的，故要確定藥皮中作為優化因子的碳化硼、金屬鉻及金屬錳加入量。
    為了使這些合金元素能充分地形成碳化物，除個別非碳化物形成元素外，要使基體中有適量的碳，就必須參考“定比碳”規律結合以往經驗分別對碳的數量進行調整，應當在保證不產生裂紋和氣孔、堆焊層硬度較高等性能的條件下采取“保證供給”的辦法才是必須和可行的。
    在進行優化設計前，先粗略制作了幾批焊條，確定了焊條藥皮中非優化因子的質量及優化因子的取值范圍。從優化設計的結果可得到焊條藥皮中碳化硼、金屬鉻和金屬錳的加入量分別為2.79，18.59，20.1 go故焊條配方如下：碳化硼2.7 9，金屬鉻18.5 9，金屬錳20.1 9，硅鐵1.8 - 2.3 9，鉬鐵7.5 - 8.6昏釩鐵6.6- 7.1 9，純鎢粉3-3.8g，大理石9- 13.5 9，螢石8.3 - 8.7 9，鈦白粉2.3 - 2.99，鈦鐵1.3 - 1.69，純堿0.3 - 0.5 9，石英砂1.5 - 2.4 9，稀土硅鐵2.2—3.889等。
1.3堆焊設備
    本試驗研制的焊條藥皮類型是低氫型的，采用直流電焊機，且采用反極型接法，即焊條接正極，工件接負極。因為直流電源的電弧穩定，且反極型接法熔深淺。本試驗采用的電焊機型號是zs-500，焊接參數如下：空載電壓78V，焊接電流140 - 190A，焊接電壓40 - 44V。
2、焊接工藝方案
2.1焊前準備工作
    (1)堆焊前確保工件表面不得有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，焊前可采用超聲波對錘頭進行探傷檢測。對于缺塊、掉塊等部位進行表面氣刨處理，須焊補清除后再經粗車、打磨出金屬光澤。
    (2)破碎機錘頭出現的凹坑或是掉塊部分，必須先用手工焊接或是半自動焊接的方式將其堆焊到與其它部位基本相平為止，以便于保證后續堆焊質量，特別是掉塊部分，應選用熔合性和耐磨性最佳的過渡焊材將其修復到一定尺寸。根據焊接情況及基體溫度，確定是否需要進行噴水、噴霧處理，通常噴霧的降溫效果及消除焊接應力等效果更理想，而且不會在焊道上形成蒸汽薄膜而影響堆焊質量。
    (3)使用打底層焊接可以防止堆焊合金層裂紋向襯板基體的擴展，提高堆焊合金層與基體材料的冶金結合強度。即在堆焊耐磨層之前，焊接一層韌性極高的底層材料，多為不銹鋼，厚度為2—6mm。焊接第一道后，用錘敲擊檢驗堆焊層與機體的焊接牢固度，在焊接第一面后，同樣需要進行檢驗堆焊與基體的焊接牢固度。
    (4)研制的耐磨焊條使用前，必須烘干并加熱到350 - 400℃保溫2h。
2.2焊接技術控制
    破碎機錘頭采用耐磨焊條堆焊修補技術，該錘頭采用鑄鋼件ZC35SiMn，是中碳鋼，應注意采取適當的焊接工藝消除焊接殘余應力及其應力對構件引起的變形。由于手工電弧堆焊時，一般均需堆焊3-5層，本試驗堆焊3層，每堆焊一層之后，待其溫度降至300℃以下，以消除焊接熱應力，再堆焊下一層，堆焊3層后，堆焊層高度達8 mm。堆焊完成之后，待錘頭冷卻，用車床對堆焊層進行加工，使其堆焊層高度為3 mm，因為通常的破碎機錘頭加工至3mm作為工作面。其堆焊工藝要點如下：
    (1)工件表面須處于水平位置，對于有斜度的堆焊工件，要靠輔助裝置使堆焊表面處于水平位置。
    (2)堆焊時，焊條須垂直于工件表面，如習慣采用右向焊法，須使焊條略向右傾斜與工件表面夾角80℃左右，且盡量采用短弧焊。
    (3)堆焊時，可根據堆焊層寬度要求做適當擺動，并借助于凝固在焊道兩側的熔渣形成的“圍墻”托住鐵水，使焊層寬度均勻，成型美觀。
    (4)堆焊采用多層焊，一般堆焊3—5層，各層焊道之間勿需清渣處理，整個堆焊過程不宜中斷，最好一次完成。如遇特殊情況中斷堆焊，重新起弧時，應將已凝固的熔渣徹底清除，防止堆焊時加渣。熔渣清除后，堆焊操作難度增加，因“圍墻”除去．易出現鐵水“流淌”現象，因此要注意控制好熔池形狀。
    (5)堆焊后焊層表面如有氣孔、裂紋或局部“缺肉”等缺陷，可局部焊補。
3、結論
    (1)破碎機錘頭堆焊修復后要其使用過程中，還要進一步加強現場的操作、改善控制工況、及時進行維護保養、注意監測控制，使其在最佳狀態下運行，以延長錘頭的使用壽命，使設備維修周期與工藝生產周期結合好、降低生產成本和維修成本。
    (2)采用自行研制的新型焊條堆焊修復后的錘頭安裝在破碎機上進行實際應用檢驗，其錘頭的使用壽命與原來新品錘頭的使用壽命相當，而且其修復的費用僅是更新備件的30%，是采用D618焊接的60 – 70%，節省了備件的開支，降低了維修成本，確保了設備運轉效率。


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