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摘要: 分析了捣镐的工作原理及其主要失效形式磨损,通过对局部堆焊耐磨合金的方法提高捣镐的使用性能。
关键词: 捣镐;堆焊;冲击磨损
1.引言
在拆除混凝土作业中,捣镐的使用面广量大。捣镐是插入混凝土中,通过冲击、震动来捣碎混凝土。其失效形式为冲击磨损,国内的捣镐大都是用低合金钢铸造或者锻造,再经调质处理,以保证有足够的韧性和强度。但是经调质处理过的低合金钢的耐磨性不好。如何提高捣镐的使用寿命,便日益成为一个紧迫性课题。
本文通过在40CrNiMo基体上堆焊模具修复焊条(D322)、碳化钨型硬质合金(D707、YZ104)和高碳高铬铸铁型硬质合金(D618)堆焊的方法,研究了磨损性能。
2.试验方法
2.1试验材料和处理工艺
基体材料为低合金钢40CrNiMo,试样尺寸为10mm×10mm×30mm。
碳化钨型硬质合金电焊条D707、直径Φ4.0mm碳化钨型堆焊焊条。焊条经300℃烘焙lh,试样预热温度500℃。直流反接,焊接电流120 A。焊后700℃去应力退火。堆焊层的化学成分为:ω(C)= 0.025、ω(Si)= 0.035、ω(Mn)= 0.017、ω(W)=0.43和ω(Fe) 余量。
碳化钨型硬质合金气焊条YZ104(碳化钨颗粒为60-80目)。用内焰区进行堆焊加热,焰心与堆焊表面之间距离为2～3mm,喷嘴轴线与工件堆焊表面保持15～25°夹角。堆焊层厚度为4mm,堆焊结束后缓冷。
高碳高铬铸铁型硬质合金焊条D618、直径Φ3.2mm。焊条经300℃烘焙1h,试样预热温度450℃。直流反接,焊接电流100 A。焊后600℃回火。堆焊层的化学成分为:ω(C)=0.03、ω(Cr)=0.15～0.20、ω(Mo)=0.2、ω(W)=0.10～0.20、ω(V)=0.1和ω(Fe) 余量。
模具修复焊条D322、直径Φ4.0mm。焊条经250℃烘焙1h,试样预热温度300℃。直流反接,焊接电流180 A。焊后300℃回火。堆焊层的化学成分为:ω(C)=0.005、ω(Cr)=0.05、ω(Mo)=0.03、ω(W)=0.07～0.10、
ω(V)=0.01和ω(Fe) 余量。
2.2冲击磨损试验
应用MDL—10型动载磨料磨损试验机进行磨损试验,其示意图如图1所示。图中1为动试样;2为静试样;3为动、静试样之间的沙流。沙子在动试样和静试样之间起到磨料的作用。动试样与静试样接触的底部焊有堆焊层。静试样的转速是200转/分钟;动试样的冲击功0.9焦;动试样的冲击频率是150次/分钟;沙流量73.2公斤/小时;试验时间是8个小时。
磨损量用磨损质量表示,试用光分析天平(精确到万分之一克)来测量磨损质量。
3.试验结果与分析
3.1硬度和冲击磨损性能
表l为堆焊不同材料后,各试样硬度与磨粒磨损质量损失。
3.2析及讨论
从试验结果可以看出,冲击磨损性能最好的是YZ104,它的耐冲击磨损性能是堆焊707的2.343倍。
D618堆焊层,由于堆焊层合铬量高淬透性好,在空气中即被淬火形成多元强化型马氏体,因此硬度和耐磨性非常好。具有较好的耐磨粒磨损性能。
D707堆焊层,由于先析出相边界处析出高硬度的碳化物,因而使得堆焊层硬度升高,耐冲击性能下降,耐磨粒磨损性能提高。
YZ104堆焊层,碳化钨条氧—乙炔火焰堆焊层碳化钨颗粒在基体中,形状各异大小不同的未熔碳化钨颗粒“镶嵌”在低合金钢基体中,碳化钨颗粒保持了原有形状。碳化钨颗粒边界产生了少量熔化痕迹,与基体形成了冶金结合。这种结合为碳化钨颗粒提供了强有力的固定和支撑作用。利于提高堆焊层的耐磨性。而低合金钢基体的综合性能比较好,其耐冲击性能比较高。这样,YZ104堆焊层的冲击磨损性能比其他堆焊层要高得多。
4.结论
YZ104堆焊层的耐冲击磨损性能最好,是D707的2.343倍。因为其焊接方法是氧-乙炔气焊,其工作效率低。而捣镐镐掌又是比较厚大的工件,从而在焊接施工的时候要对整个镐掌进行预热,这样大大降低了工作效率。D322的冲击磨损性能虽然不如YZ104,但其焊接方法是电弧焊,工作效率高。而D322的价格又是YZ104的三分之一。因此D322的性能价格比是最好的。
参考文献:
[1]李力军等.影响碳化物硬度颗粒堆焊材料耐磨性的冶金因素.硬质合金,1991.8(4):45-51
[2]陈学定,寒文政.表面涂层技术.北京:机械工业出版社,1994.1-2
[3]刘勇等.硬质合金堆焊层经热处理厚的耐磨性研究.中国表面工程,2003.3:17-19
[4]杜学铭等.碳化钨复合耐磨堆焊层泥沙磨损性能的研究.武汉理工大学学报,2002-4:161-164
关键词: 捣镐;堆焊;冲击磨损
1.引言
在拆除混凝土作业中,捣镐的使用面广量大。捣镐是插入混凝土中,通过冲击、震动来捣碎混凝土。其失效形式为冲击磨损,国内的捣镐大都是用低合金钢铸造或者锻造,再经调质处理,以保证有足够的韧性和强度。但是经调质处理过的低合金钢的耐磨性不好。如何提高捣镐的使用寿命,便日益成为一个紧迫性课题。
本文通过在40CrNiMo基体上堆焊模具修复焊条(D322)、碳化钨型硬质合金(D707、YZ104)和高碳高铬铸铁型硬质合金(D618)堆焊的方法,研究了磨损性能。
2.试验方法
2.1试验材料和处理工艺
基体材料为低合金钢40CrNiMo,试样尺寸为10mm×10mm×30mm。
碳化钨型硬质合金电焊条D707、直径Φ4.0mm碳化钨型堆焊焊条。焊条经300℃烘焙lh,试样预热温度500℃。直流反接,焊接电流120 A。焊后700℃去应力退火。堆焊层的化学成分为:ω(C)= 0.025、ω(Si)= 0.035、ω(Mn)= 0.017、ω(W)=0.43和ω(Fe) 余量。
碳化钨型硬质合金气焊条YZ104(碳化钨颗粒为60-80目)。用内焰区进行堆焊加热,焰心与堆焊表面之间距离为2～3mm,喷嘴轴线与工件堆焊表面保持15～25°夹角。堆焊层厚度为4mm,堆焊结束后缓冷。
高碳高铬铸铁型硬质合金焊条D618、直径Φ3.2mm。焊条经300℃烘焙1h,试样预热温度450℃。直流反接,焊接电流100 A。焊后600℃回火。堆焊层的化学成分为:ω(C)=0.03、ω(Cr)=0.15～0.20、ω(Mo)=0.2、ω(W)=0.10～0.20、ω(V)=0.1和ω(Fe) 余量。
模具修复焊条D322、直径Φ4.0mm。焊条经250℃烘焙1h,试样预热温度300℃。直流反接,焊接电流180 A。焊后300℃回火。堆焊层的化学成分为:ω(C)=0.005、ω(Cr)=0.05、ω(Mo)=0.03、ω(W)=0.07～0.10、
ω(V)=0.01和ω(Fe) 余量。
2.2冲击磨损试验
应用MDL—10型动载磨料磨损试验机进行磨损试验,其示意图如图1所示。图中1为动试样;2为静试样;3为动、静试样之间的沙流。沙子在动试样和静试样之间起到磨料的作用。动试样与静试样接触的底部焊有堆焊层。静试样的转速是200转/分钟;动试样的冲击功0.9焦;动试样的冲击频率是150次/分钟;沙流量73.2公斤/小时;试验时间是8个小时。
磨损量用磨损质量表示,试用光分析天平(精确到万分之一克)来测量磨损质量。
3.试验结果与分析
3.1硬度和冲击磨损性能
表l为堆焊不同材料后,各试样硬度与磨粒磨损质量损失。
3.2析及讨论
从试验结果可以看出,冲击磨损性能最好的是YZ104,它的耐冲击磨损性能是堆焊707的2.343倍。
D618堆焊层,由于堆焊层合铬量高淬透性好,在空气中即被淬火形成多元强化型马氏体,因此硬度和耐磨性非常好。具有较好的耐磨粒磨损性能。
D707堆焊层,由于先析出相边界处析出高硬度的碳化物,因而使得堆焊层硬度升高,耐冲击性能下降,耐磨粒磨损性能提高。
YZ104堆焊层,碳化钨条氧—乙炔火焰堆焊层碳化钨颗粒在基体中,形状各异大小不同的未熔碳化钨颗粒“镶嵌”在低合金钢基体中,碳化钨颗粒保持了原有形状。碳化钨颗粒边界产生了少量熔化痕迹,与基体形成了冶金结合。这种结合为碳化钨颗粒提供了强有力的固定和支撑作用。利于提高堆焊层的耐磨性。而低合金钢基体的综合性能比较好,其耐冲击性能比较高。这样,YZ104堆焊层的冲击磨损性能比其他堆焊层要高得多。
4.结论
YZ104堆焊层的耐冲击磨损性能最好,是D707的2.343倍。因为其焊接方法是氧-乙炔气焊,其工作效率低。而捣镐镐掌又是比较厚大的工件,从而在焊接施工的时候要对整个镐掌进行预热,这样大大降低了工作效率。D322的冲击磨损性能虽然不如YZ104,但其焊接方法是电弧焊,工作效率高。而D322的价格又是YZ104的三分之一。因此D322的性能价格比是最好的。
参考文献:
[1]李力军等.影响碳化物硬度颗粒堆焊材料耐磨性的冶金因素.硬质合金,1991.8(4):45-51
[2]陈学定,寒文政.表面涂层技术.北京:机械工业出版社,1994.1-2
[3]刘勇等.硬质合金堆焊层经热处理厚的耐磨性研究.中国表面工程,2003.3:17-19
[4]杜学铭等.碳化钨复合耐磨堆焊层泥沙磨损性能的研究.武汉理工大学学报,2002-4:161-164