噴熔焊接工藝在農機修理中的應用探析

程學山 胡宏

0 引言

噴熔焊接是采用噴焊、噴涂、電弧焊等方法對因磨損失效的機械設備零部進行綜合修復，使其具備重新正常工作條件的一種維修工藝。噴熔焊接工藝技術由瑞士卡斯托林－厄特帝公司提出，20世紀70年代引入我國，主要應用于電力系統、礦山設備、大型內燃機等領域，也可應用于農業機械設備的軸類、套類、粉碎機刀片以及各種傳動輪、葉輪、導軌等易磨損件預防性處理和修復性處理。目前，國內相關科研機構和企業對該技術的研究已趨成熟，相關設備和材料基本實現國產化。現結合探春農機專業合作社農業機械設備維修案例，就噴熔焊接工藝技術在農機修理中的應用提出探討。

1 噴熔焊接修復技術應用分析

探春農機專業合作社2014年開始在農業機械設備維修中使用噴熔焊接修復技術，截至目前，已使用該項技術修復農機零部件30多件，修復后的農機零部件性能狀況均優于新件。

1.1 旋耕機刀軸修復案例

1.1.1 磨損狀況

某品牌2000型旋耕機因作業時刀軸軸承座密封損壞，泥漿進入軸承腔，導致軸承失效；因機手未能及時處理故障，導致刀軸軸頭磨損失效。更換新軸承后，刀軸軸頭與軸承配合間隙過大（在0.35 mm左右），表面磨損狀態不規則。

1.1.2 磨損原因分析

零件磨損失效的原因有很多，主要有沖擊磨損、壓力磨損、磨粒磨損、化學腐蝕、微波沖擊等。根據該旋耕機服役條件和失效狀態分析，可能是磨粒磨損或壓力磨損造成的。而在軸承座密封正常的情況下，軸頭受到磨粒磨損的情況可以忽略，故該旋耕機刀軸磨損主要是由壓力磨損造成的。

1.1.3 修復工藝方案

該旋耕機刀軸軸頭材質為45號鋼，硬度為HR55。由于探春農機專業合作社維修車間沒有熱處理設備，因此未采用電弧焊焊條修復方案，主要采用氧－乙炔和粒度140?m鐵基金屬噴熔粉進行噴熔修復。具體維修步驟如下：

步驟1：表面處理。用車床車削旋耕機刀軸表面金屬疲勞層，并拉毛刀軸表面。

步驟2：用氧－乙炔噴熔槍加熱刀軸表面。操作時，車床低速旋轉，均勻加熱，溫度控制在300℃左右；同時，打開送粉開關，進行噴熔。噴熔厚度在0.2 mm左右，表面呈鏡面狀。

步驟3：裝配。噴熔完成后，用車床進行車削加工,達到所需尺寸后進行裝配。

1.2 飼料粉碎機葉輪修復案例

1.2.1 磨損狀況

某品牌420型飼料粉碎機在使用過程中，農作物秸稈粉塵經常在排粉葉輪處堵塞，且加工量減少。經檢查，發現排粉葉輪磨損嚴重。

1.2.2 磨損原因分析

該排粉葉輪材質為q325焊接組合件，材質不耐磨損，但可焊性好。葉輪的主要功能是排粉，轉速約為3 000 r/min。磨損的主要原因是由磨粒磨損和沖擊磨損造成的。

1.2.3 修復工藝方案

綜合考慮粉碎機葉輪工作條件以及經濟性因素，制定修復方案：用絲極氬弧焊修復原工件尺寸，用鎳包鋁粉末噴熔打底，表面用碳化鎢粉末噴熔覆蓋。具體維修步驟如下：

步驟1：用電動磨頭磨削葉輪待修面金屬疲勞層，用絲極氬弧焊機進行堆焊，使葉片尺寸恢復；再用電動磨頭處理堆焊表面，使葉片厚度一致。

步驟2：將工件待修面清理干凈后，用氧－乙炔噴熔槍噴熔打底層（氧－乙炔火焰只是提供粉末放熱反應條件所需的熱能）。鎳包鋁粉具有自放熱特性，在達到條件時，粉末產生劇烈放熱反應并熔融，形成致密的合金涂層。

步驟3：打底層噴熔合格后，進行碳化鎢粉末局部覆蓋。

步驟4：進行動平衡檢測，符合要求后裝機試車。

此次噴熔焊接修復后的葉輪完全符合使用要求。

1.3 收割機糧食輸送絞龍葉片預防性噴熔焊接修復案例

1.3.1 磨損狀況

某品牌國產二手履帶式稻麥聯合收割機篩下水平輸送絞龍工作時間累計約80 h，絞龍葉片表面輕微磨損。由于收割機水平輸送絞龍葉片是易損件，該收割機的此部件已經更換了3次，所以探春農機專業合作社決定對該絞龍葉片進行預防性噴熔焊接修復。

1.3.2 磨損原因分析

收割機絞龍利用螺旋葉片輸送小麥、水稻等農作物籽粒，主要承受磨粒磨損，其他因素影響較小。

1.3.3 修復工藝方案

絞龍螺旋葉片的材質是普通碳素鋼，結構屬于非標焊合件。根據收割機絞龍螺旋葉片的材質和工作狀況,確定使用鎳基鎳包鋁粉末噴熔覆蓋絞龍螺旋葉片的推進面。覆蓋寬度在沿外圓向內約三分之二的范圍內，厚度約0.2 mm。具體修復步驟如下：

步驟1：用手持電動角磨機清理螺旋葉片表面，再用粗砂輪片磨削金屬表面，使其產生均勻磨痕，增加融合接觸面，形成微觀毛細焊接效果。

步驟2：將絞龍垂直固定在可調速的焊接變位機上，按噴熔工藝要求進行半自動化噴熔作業。

步驟3：絞龍噴熔合格后，進行幾何尺寸校準，然后裝車調試并下田作業。

經測試，修復后的絞龍葉片完全符合收割機機收工藝要求。經跟蹤調查發現，該絞龍正常工作了3年，直到收割機報廢都未損壞。

2 技術優勢

2.1 修復便捷，不誤農時

現代農機修理一般以換件維修為主，但換件所需物流時間較長，正常情況下，換件修理需要兩三天時間才能完成，一定程度會影響農機作業進度。而使用噴熔焊接工藝修復農機零部件，可以實現就近快速修理，保證機具及時投入使用，不耽誤農時。

2.2 修復后機具性能狀態好，使用壽命延長

探春農機專業合作社的維修實踐證明，噴熔焊接工藝在農機修理中的應用不僅能使農機零部件尺寸和功能完全恢復，而且經修復后的零部件服役期比新件更長。如果修復技術應用得當，零部件的使用壽命理論上可以延長到原工件的5倍。

2.3 可減少農戶開支，促進農業生產

在農機維修中應用噴熔焊接工藝，特別是預防性保養噴熔焊接工藝，可延長農機零部件服役期，節約農戶購買農機零部件的費用，減少農戶開支；且能夠保障農機及時投入生產作業，經濟效益明顯。

3 在農機修理中推廣應用噴熔焊接修復技術的思考

3.1 配齊維修設備，做好硬件支撐

噴熔焊接需要的設備比較專業，包括氧－乙炔及噴熔槍設備、車床以及等離子弧焊機等。這些設備價格較高，一般鄉村個體農機維修點很難承受。建議各級農業農村部門在建設區域性農機維修中心時，對有能力開展噴熔焊接維修的企業給予政策扶持，支持這些企業配齊相關維修設備。

3.2 開展專項培訓，提高維修水平

應用噴熔焊接工藝修復農機技術要求較高。修理工需要掌握金屬材料學、焊接工藝學等相關學科知識，還要學會正確分析、識別農機零部件失效原因和各種零件工況條件等。否則，該技術工藝很難得到推廣應用。建議農業農村部門加大對噴熔焊接修復技術相關業務知識的培訓和宣傳力度，讓農機修理工熟練掌握噴熔焊接修復技術，并靈活應用到實際維修工作中。

3.3 合理制定修復方案，按步驟開展維修服務

目前，噴熔焊接技術操作規范已經成熟，該工藝實施完成后能否達到預期效果，關鍵在于能否客觀正確地分析農機零部件磨損失效的原因，能否根據零部件工況條件合理地制定修復方案（重點為焊接材料選定、工藝路線擬定）并按步驟實施維修，因此，合理制定修復方案，按步驟開展維修服務是確保維修質量的關鍵。