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(duì)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(gè)系列60多種牌號(hào)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(jià)格較高。同時(shí)當(dāng)硬度≥HRC40時(shí)，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(dòng)條件，還大大提高了修復(fù)成本。
   本試驗(yàn)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(jì)要求計(jì)算確定藥皮的組成；并且與焊條工藝性能試驗(yàn)、焊接接頭的力學(xué)試驗(yàn)相配合，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)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(gè)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(yàn)分別對(duì)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(jì)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(jì)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(yàn)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?yàn)橹绷麟娫吹碾娀》�(wěn)定，且反極型接法熔深淺。本試驗(yàn)采用的電焊機(jī)型號(hào)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(duì)錘頭進(jìn)行探傷檢測(cè)。對(duì)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(dòng)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(huì)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(yàn)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(yàn)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�除焊接殘余�?yīng)力及其應(yīng)力對(duì)構(gòu)件引起的變形。由于手工電弧堆焊時(shí)，一般均需堆焊3-5層，本試驗(yàn)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(duì)堆焊層進(jìn)行加工，使其堆焊層高度為3 mm，因?yàn)橥ǔ５钠扑闄C(jī)錘頭加工至3mm作為工作面。其堆焊工藝要點(diǎn)如下：
    (1)工件表面須處于水平位置，對(duì)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(shí)，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(shí)，可根據(jù)堆焊層寬度要求做適當(dāng)擺動(dòng)，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(gè)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(shí)，應(yīng)將已凝固的熔渣徹底清除，防止堆焊時(shí)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(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、注意監(jiān)測(cè)控制，使其在最佳狀態(tài)下運(yùn)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(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)，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(fèi)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(yùn)轉(zhuǎn)效率。


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