“水冷分段堆焊修復法”在空心薄壁輥道修復上的應用

孫德林

關鍵詞：水冷分段堆焊修復法;空心薄壁輥道;修復;應用

一、項目實施背景

在型鋼生產線中，經常能用到直徑小于300mm，長度不小于700mm的此類空心輥道。壁厚小于20mm，屬超薄壁厚輥道。此類輥道在生產線上生產過程中，由于輥身輕，轉速快，磨損較大，且極易發生局部過度過量磨損。而且此類輥道堆焊修復過程中，由于空心薄壁的結構，極易發生輥道軸向彎曲變形，導致輥道無法達到使用標準。

通過分析得出以下幾點原因：

由于堆焊機熔深接近輥道壁厚，輥道在堆焊時，堆焊部位在短時間內溫度迅速升至400℃以上，溫度過高。壁厚太薄，堆焊層溫度高，未焊區域溫度低，導致焊區“塌陷”，以及輥身自重等原因引起輥道軸向彎曲變形。

采取以往工藝流程，在焊后輥道退火過程中，輥道二次受熱，導致變形。

二、水冷分段堆焊修復法

通過以上分析原因，在工藝流程中，制定較以往堆焊工藝不同的兩點工藝措施：

（一）分段堆焊

將輥道分為3-4個部分，在當前堆焊時，一旦發現堆焊焊道發灰或暗紅色等溫度過高征兆，立即更改堆焊部位，間斷堆焊，在不降低堆焊效率的同時，保證了輥道不會發生局部溫度過高而導致輥道彎曲變形和堆焊層燒損的現象出現。

（二）“水冷焊”

在保證電弧穩定的前提下，采用較小電流、電壓和比以往堆焊稍高的輥道旋轉線速度等設備參數。在輥道下方設置水槽，使用狀態下水面應沒過輥道下方1/3處。并設置進水口和出水口，保證水體流動。此法可使輥道堆焊層在形成后由水體降溫，保證輥道不會發生過熱過燒等現象。堆焊過程中采用硬度略偏小的B類焊絲，并用相應焊劑搭配進行輥道堆焊，焊后不需退火等熱處理措施，在焊后可直接進行精車。

（三）堆焊速度的確定

由于輥道壁薄，極易發生局部溫度過高，所以應當適當提高堆焊機行走速度15-20mm/rad，即堆焊螺旋中心距約15-20mm。適當提高輥道輥身旋轉速度并減小堆焊電流，新焊道與前圈焊道的重疊部分從焊道的1/2調至1/2-1/3之間。由于輥道轉速略有提高，堆焊螺距微調增大，所以避免了堆焊時在堆焊部位入水冷卻之前局部溫度過高。

三、理論論證

雖然看似提高了堆焊速度，但由于通過減小堆焊電流，相應送絲速度減小，單位時間為修復輥身的面積變小，所以單層次輥面修復效率提高，輥道修復總時間降低。焊道的成形比較，不難看出，焊道重合位由原來的1/2調整為1/2-1/3之間，雖然在單層次上輥道輥身表面略不平整，但由于多遍堆焊，層次互補，輥面修復完成后輥面平整度變化不大。雖然減小了堆焊電流，提高了堆焊速度，但由于輥身修復量不便，達到堆焊尺寸時，消耗了焊絲主材以及電能基本不便。

通過此方法修復的輥道不必經過退火工序，冷卻至室溫后即可進行機加工恢復成品尺寸。由于采用的焊絲較之前略軟（焊材硬度低，能有效保護輸送的型鋼剛才表面不被劃傷），機加工工期不受任何影響。

另外，水冷分段堆焊修復法僅用于普通材質的輸送類輥道的堆焊修復。不能修復輥道表面過硬，或者使用焊絲硬度過高的輥道。不能修復壁厚超過30mm的空心輥道或者實心輥道。待修的空心薄壁輥道磨損量不能超過壁厚的1/2，磨損超過壁厚1/2的應于報廢處理，防止堆焊時熔深大于輥身輥壁厚，造成焊漏，導致廢品和浪費焊材的成本。

四、實施效果對比

通過對型鋼生產線下線輥道中的隨機抽取的20支267x1200mm的空心薄壁輥道進行試驗性堆焊修復，僅有一只由于局部磨損特別嚴重，基本己經磨透輥身，導致無法修復，成品率為85%左右。