0、前言
破碎機(jī)錘頭是破碎機(jī)的易損、易耗件。錘頭在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，與下落的物料發(fā)生劇烈的碰撞，從而破碎物料。錘頭處于高沖擊、高應(yīng)力磨料磨損狀態(tài)下，其磨損消耗十分迅速。此外，在生產(chǎn)中還經(jīng)常出現(xiàn)錘頭破斷的事故，造成停機(jī)停產(chǎn)。
近10年來，國內(nèi)外科技工作者針對現(xiàn)階段所使用的錘頭存在的磨損問題，進(jìn)行了大量的研究，在耐磨材料及表面修復(fù)技術(shù)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(gòu)件的綜合技術(shù)指標(biāo)，延長了構(gòu)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(zhì)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(shù)量不同，造成有的焊條價格較高。同時當(dāng)硬度≥HRC40時，其抗裂性變差，焊前均要求將工件進(jìn)行預(yù)熱300～600℃，不僅嚴(yán)重惡化勞動條件，還大大提高了修復(fù)成本。
本試驗在傳統(tǒng)D618堆焊焊條配方基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，按照設(shè)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(xué)試驗相配合，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計任務(wù)。
1、焊條配方優(yōu)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(shè)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(jī)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(jìn)高溫下組織的穩(wěn)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(zhì)相，這些硬質(zhì)相在高溫狀態(tài)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(yōu)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(guī)律結(jié)合以往經(jīng)驗分別對碳的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)當(dāng)在保證不產(chǎn)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計前，先粗略制作了幾批焊條，確定了焊條藥皮中非優(yōu)化因子的質(zhì)量及優(yōu)化因子的取值范圍。從優(yōu)化設(shè)計的結(jié)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(shè)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(jī)，且采用反極型接法，即焊條接正極，工件接負(fù)極。因為直流電源的電弧穩(wěn)定，且反極型接法熔深淺。本試驗采用的電焊機(jī)型號是zs-500，焊接參數(shù)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(zhǔn)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(jìn)行探傷檢測。對于缺塊、掉塊等部位進(jìn)行表面氣刨處理，須焊補(bǔ)清除后再經(jīng)粗車、打磨出金屬光澤。
(2)破碎機(jī)錘頭出現(xiàn)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(xù)堆焊質(zhì)量，特別是掉塊部分，應(yīng)選用熔合性和耐磨性最佳的過渡焊材將其修復(fù)到一定尺寸。根據(jù)焊接情況及基體溫度，確定是否需要進(jìn)行噴水、噴霧處理，通常噴霧的降溫效果及消除焊接應(yīng)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(zhì)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(kuò)展，提高堆焊合金層與基體材料的冶金結(jié)合強(qiáng)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(jī)體的焊接牢固度，在焊接第一面后，同樣需要進(jìn)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(shù)控制
破碎機(jī)錘頭采用耐磨焊條堆焊修補(bǔ)技術(shù)，該錘頭采用鑄鋼件ZC35SiMn，是中碳鋼，應(yīng)注意采取適當(dāng)?shù)暮附庸に囅附託堄鄳?yīng)力及其應(yīng)力對構(gòu)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(yīng)力，再堆焊下一層，堆焊3層后，堆焊層高度達(dá)8 mm。堆焊完成之后，待錘頭冷卻，用車床對堆焊層進(jìn)行加工，使其堆焊層高度為3 mm，因為通常的破碎機(jī)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(xí)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(jù)堆焊層寬度要求做適當(dāng)擺動，并借助于凝固在焊道兩側(cè)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(yīng)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(xiàn)鐵水“流淌”現(xiàn)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(bǔ)。
3、結(jié)論
(1)破碎機(jī)錘頭堆焊修復(fù)后要其使用過程中，還要進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)場的操作、改善控制工況、及時進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、注意監(jiān)測控制，使其在最佳狀態(tài)下運行，以延長錘頭的使用壽命，使設(shè)備維修周期與工藝生產(chǎn)周期結(jié)合好、降低生產(chǎn)成本和維修成本。
(2)采用自行研制的新型焊條堆焊修復(fù)后的錘頭安裝在破碎機(jī)上進(jìn)行實際應(yīng)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(dāng)，而且其修復(fù)的費用僅是更新備件的30%，是采用D618焊接的60 – 70%，節(jié)省了備件的開支，降低了維修成本，確保了設(shè)備運轉(zhuǎn)效率。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、
顎式破碎機(jī)
2、
球磨機(jī)
3、
雷蒙磨粉機(jī)
