錘片是飼料粉碎機中最重要也是最易磨損的部件，因此提高錘片的耐磨性以延長其使用壽命一直是錘片式飼料粉碎機的關鍵技術問題之一。為了提高錘片的耐磨性，就要對錘片進行硬化處理。錘片的硬化處理工藝主要有4種。第1種是對低碳鋼錘片進行表面滲碳熱處理，其表面硬度可達55～60HRC。但由于受成本的限制，其滲碳層的厚度一般都比較小。因此在使用過程中，當滲碳層逐漸磨損完之后，錘片就無法繼續正常工作，只能更換。第2種是對中碳鋼的錘片進行整體淬火。受熱處理方式的限制，其硬度一般只能達到45～50 HRC。為防止出現淬火裂紋，一般采用油作為冷卻介質。這種工藝制造出的錘片耐磨性雖不是很好，但其成本較低，在中小型飼料粉碎機中應用比較廣泛。第3種是在錘片表面堆焊碳化鎢硬質合金，其堆焊層硬度超過60 HRC，耐磨料磨損的能力很高。雖然其制造成本是整體淬火錘片的2倍，但其使用壽命比后者遠遠超出2倍。因此綜合考慮，經這種工藝處理過的錘片具有較高的性價比。另外，由于近年來，機器人焊接技術的快速發展和在制造業中的廣泛應用，使得碳化鎢在錘片上的堆焊工藝已經可以實現半自動化甚至全自動化．從而大大提高了生產效率。第4種工藝是通過燒結的方式在錘片的擊打邊緣上固結某種硬質合金，其表面硬度也超過60 HRC，耐磨性能也很好。但因為制造成本較高，生產周期較長，目前尚未得到廣泛應用。
    綜上所述，實踐表明在錘片表面上堆焊碳化鎢合金總的來說是一種比較理想的錘片硬化處理工藝。因此，這種工藝在國內外的錘片生產過程中已經得到了廣泛的應用，而且國內還有極少數飼料加工設備的大型生產廠家采用了這種工藝的機器人自動焊接生產線，因此有必要對此工藝的幾個重要方面進行仔細的研究和探討。
l、碳化鎢硬質合金
    在堆焊碳化鎢硬質合金之前，首先應了解該種材料的成分和性質。碳化鎢硬質合金是由碳化鎢顆粒分布在金屬基體上構成的一種堆焊合金，其主要成分是：C1.5%—4%，W 40%—70%，還含有少量的Ni等其它元素。由于碳化鎢顆粒的硬度極高，因此其堆焊合金的耐磨料磨損的性能非常好，且具有一定的耐高溫和耐腐蝕性能，這使得堆焊碳化鎢合金的錘片特別適合于粉碎堅硬而又具有酸性的飼料顆粒。另外，在我國金屬鎢的礦產資源比較豐富，也有一些生產碳化鎢合金的大型廠家，這也使得此工藝的成本有所降低。
2、母材和焊接方式的選擇
    為節省成本，大部分飼料粉碎機的錘片都是采用普通碳鋼制成，因此堆焊碳化鎢合金的母材就采用普通碳鋼。其中高碳鋼的可焊性比較差，焊接后錘片淬硬傾向嚴重，容易出現裂紋，沖擊韌性也不理想，因此不適合于用作此工藝的母材。低碳鋼的可焊性良好，沖擊韌性也較高。但由于其含碳量較低，如果用作堆焊母材的話，其對堆焊層的稀釋率較大，從而使堆焊層的硬度下降過多，耐磨性能變差，因此也不適宜于用作堆焊的母材。而中碳鋼的可焊性一般，但對堆焊層的稀釋率不大，能保證堆焊層的硬度高于60 HRC，因此總的來說是比較理想的堆焊工藝母材。國外已有大量的采用普通中碳鋼AI-S11045進行碳化鎢合金堆焊制作錘片的成功經驗。
    此工藝采用的是氬弧焊焊接方式，它是一種利用氬氣作為保護氣體的電弧焊，具有很多優點。首先氬弧焊形成的熱影響區小，焊接變形與應力都比較小，不易發生裂紋．尤其適用于薄板焊接。因此，堆焊后的錘片一般不用進行焊后熱處理，只需放在靜止的空氣中慢慢冷卻下來即可，這對降低其成本是大有好處的。此外，由于堆焊后錘片的變形小，可使錘片上的銷孔與銷軸之間保持設計所規定的正確間隙，這樣就減小了當粉碎機運轉時錘片發生沖擊振動的幅度以及銷軸發生疲勞斷裂的可能性。再者，由于氬氣的保護性能優良，氬弧的溫度又很高，因此無需使用相應的焊劑或熔劑就能獲得純凈的高質量的焊縫。即采用這種焊接工藝的碳化鎢堆焊層內很少有氣孔和夾雜，從而使得硬質合金一般不會從錘片基體上剝落，保證了錘片具有足夠的使用壽命。
3、焊前預熱
    所有的錘片在進行碳化鎢堆焊之前，都必須先放人工業爐中進行預熱。焊前預熱的主要目的是減小堆焊層金屬的冷卻速度，從而減小焊接產生的熱應力并防止堆焊層及其周圍的熱影響區產生裂紋。
    大部分錘片的厚度都比較薄，因此所需的預熱溫度不用太高，一般僅為100—150℃。如果預熱溫度過高，就有可能產生兩個不良后果。一是會降低錘片的沖擊韌性，二是會使空氣進入堆焊層內部，形成氣孔，從而使堆焊的合金在粉碎飼料的過程中容易出現剝落。
4、機器人焊接技術的應用
    手工焊接具有生產效率低下，焊縫質量無法保證，勞動環境差等諸多問題。為此，早先的時候一些專用的焊接自動化設備得以開發并應用在汽車生產線上。但這些自動焊接機的價格昂貴，而且柔性較差，因此不適用于錘片的堆焊工藝。
    近20年來，由于工業機器人技術的飛速發展，焊接機器人開始大量地應用在錘片的堆焊工藝中。主要原因是它具有成本上的優勢，可實現中、小批量產品的焊接自動化。另外，焊接機器人都具有示教再現的編程功能。比如，要在某一型號的錘片上堆焊出某種樣式的碳化鎢合金層，只需要工人給機器每一步操作。因此通過機器人手臂的運動，焊槍即可在錘片上描繪出設計者想要的那種樣式的堆焊層。下一次如果錘片的型號或堆焊層的樣式變了，無需改變任何硬件，只要對機器人重新做一次示教即可。因此焊接機器人具有極大的柔性，這一點正是錘片的生產制造商所需要的。當然，焊接機器人也同樣具有上述自動焊接機的優點，諸如焊接質量較高，均勻性較好，勞動生產率得以大幅提高，工人的勞動條件得以改善等等。
    要想將機器人焊接技術成功地應用在錘片的堆焊工藝中，其中涉及到很多關鍵因素。本文在此只重點討論如何選擇機器人焊接系統的布置方案。
    很多的機器人焊接系統是將焊槍與機器人的手臂固定在一起，將工件固定在夾具上，而夾具又安裝在變位機上，焊槍跟隨著機器人手臂的運動而在工件上再現預先教好的焊接路徑。但由于錘片較薄而且兩面都需堆焊，焊接空間比較小，因此如果在錘片的堆焊工藝．中采用這種方案的話，勢必對變位機的功能提出很高的要求，從而增加了設備的復雜性和成本，為此本文推薦采用另外一種解決方案。在這種方案中，焊槍與機器人手臂是分離的，焊槍固定在地基上的某個位置，機器人則安裝在地基上的另一個位置。機器人手臂的最前端實際上是一個抓手，主要功能是抓取、運送和卸下錘片以及在焊接時改變錘片的方位。整個工作過程是這樣的，首先機器人抓手抓取一個錘片，然后沿著事先教好的路徑將其移到焊槍下開始進行碳化鎢合金的堆焊。同時回轉工作臺開始轉動，使得下一個夾具里的錘片轉到前一個錘片所在的工位上，隨后重復上述的焊接過程。這樣的布置方案有兩大優點：一是不需要復雜的變位機，只需要一個可控的單軸回轉的工作臺即可，從而簡化了設備；二是在焊接的同時，工人可以進行其它錘片的裝夾工作，從而提高了勞動生產率。
5、錘片堆焊工藝中的質量問題
    為確保機器人焊接的質量，每一批錘片在堆焊碳化鎢合金之前，都必須從中取一個錘片先進行試焊，以檢驗已經教好的焊接程序能否得到與設計相符的堆焊尺寸和樣式。在某些情形下，以前曾經檢驗過的焊接程序在隔了一段時間后，當其再次用在同種型號的錘片上時，仍然會出現堆焊層尺寸或樣式與設計不符的質量問題。造成這種情況的主要原因有以下幾個方面。一是在經過一段時間使用后，夾具會有所磨損，造成此次錘片的實際位置與以前示教程序中所指定的位置偏離過大。二是由于前面各工序的質量控制沒有做好，使得同種型號但不同批次的錘片的尺寸和形狀都相差較大。因此遇到這種質量問題，理論上講應該從以上兩個方面著手進行改進。但實際上由于工裝夾具的成本較高，不可能稍有磨損就完全更換。另外，一般的錘片也不是通過精密的機器加工制成的，其尺寸和形狀的公差范圍本來就不可能太小，因此從這兩方面對其進行改進的空間不大。
    在實際生產中可以選擇以下3種方法來解決這個問題。第1種方法就是在發現問題后，工人重新對機器人進行示教，從而使原有的焊接程序得以修改調整。這種方法最簡單，但需要占用機器入的焊接時間，會在一定程度上降低生產效率。第2種方法是在生產線之外另外安裝一臺機器人，用它重走有問題的示教程序所對應的錘片的焊接路徑，然后將修正好的示教程序再傳給生產線上的機器人。在此過程中，生產線上的機器人不必等待，可先進行其它的焊接作業，這就是最低級的離線示教編程。這種方法的好處是提高了生產效率，但付出的代價是增加了一臺額外的機器人設備，從而增加了生產成本。第3種方法是增加一個激光傳感器系統，利用激光探測原理將錘片的實際尺寸和位置參數及其它信息輸入一個離線編程系統，從而對已有的焊接程序自動進行修正，然后再把修正好的程序調入焊接機器人的控制系統中去。這是比較高級的離線編程系統，但增加了系統的復雜性及設備的成本，也提高了對操作工人的技術要求。
    堆焊碳化鎢合金的錘片有時還會出現一個質量問題，就是少數錘片即使使用的時間不太長，其堆焊層就發生剝離脫落的現象。仔細觀察常常會發現有一些氣孔和夾雜在堆焊層里。造成這種現象的原因～是使用的碳化鎢或氬氣不純凈，對于后者，特別要注意檢查送氣管道、接頭以及閥門等處有無泄漏產生；二是焊接場所內空氣流動強烈或是氬氣的壓力不夠高，致使氬氣無法有效地保護和屏蔽焊縫區不受外界環境的影響。
6、健康和安全方面的考慮
    氬弧焊采用的是明焊，光輻射污染嚴重，因此錘片的堆焊作業應在封閉的場所內進行。但同時氬弧焊還會產生一定的煙塵，污染環境。因此出于保護工人健康的考慮，還必須對焊接作業的場所進行通風。為防止通風氣流對氬氣保護作用的破壞，一般是將排風扇安裝在焊接封閉場所的頂部。
    如果將機器人焊接技術應用到錘片的堆焊工藝上，那么首先要防止機器人傷人事故的發生。在安裝焊接機器人的時候，一定要明確其手臂最大活動空間范圍的尺寸參數。應根據這些參數在焊接作業區域的周圍設立具有一定強度的保護圍欄，同時應在圍欄上標注警示性用語。在機器人進行焊接作業的時候，任何人不得進入此圍欄內。工人在進入焊接工作區進行在線示教編程或設備維修之前，一定要先將機器人的焊接作業完全停止。在示教編程時，應適當調慢機器人手臂的移動速度。當機器人示教好之后，一定要將所生成的程序預先執行一遍，以確保整個過程無干涉，即機器人不會與任何設備發生碰撞，也不會與各種軟管、電纜等纏繞在一起。另外應在機器人作業區域附近多個位置處設置急停按鈕，以便在機器人傷人、設備毀損或失火等緊急情況下，能及時地切斷整個焊接生產線的動力來源。
7、結論
    本文首先對飼料粉碎機錘片的4種硬化處理工藝進行了比較，認為在錘片上堆焊碳化鎢合金是一種使錘片具有最佳性價比的工藝。然后從碳化鎢合金的性質、焊接母材和焊接方式的選取、焊前預熱、機器人焊接技術、錘片堆焊的質量問題以及安全考慮等方面，對此工藝進行了仔細的研究和探討。特別是根據實踐經驗重點闡述了用于錘片堆焊工藝的機器人焊接系統的布置方案以及對引起質量問題的焊接程序重新進行修正的3種方法。這些對飼料粉碎機錘片的生產廠家都具有一定的參考價值。


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