一種高硬度冷、熱軋輥的精密堆焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及精密焊接技術領域，尤其涉及一種使用硬度要求多60HRC的高硬度冷乳輥、熱連乳功能輥(含模具)為代表的耐磨件堆焊修復和復合制造的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法。
【背景技術】
[0002]近代具有高輥(模)面使用硬度要求的耐磨件日益增多。如:帶鋼、不銹鋼；鋁、銅、鈦板材的可逆式乳機冷乳工作輥，平整、矯直等功能輥；60-100kg級高強度鋼板熱連乳卷取機助卷輥、夾送輥等功能輥。模具類則包括冷擠壓、熱擠壓的工模具，如旋壓模、擠壓模等。
[0003]隨著近代乳制技術日益向高乳制強度，高速化、高溫化(熱連乳)，高乳材表面質量方向發(fā)展，上述耐磨件使用工況更趨惡劣。除要求堆焊層多60HRC的高硬度高韌性匹配和焊接性外，對熔敷金屬的顯微組織、晶粒度和宏觀硬度不均勻性等均提出更高的要求，包括能實現(xiàn)較大厚度的埋弧堆焊。
[0004]現(xiàn)實情況是:雖不乏上述耐磨件堆焊材料和工藝的研究及應用報道，但實際堆焊層硬度多在< 60HRC范圍。不過近年來，專門針對多60HRC高硬度冷乳工作輥堆焊材料的研究也開始活躍于國內研究院所。其中，CN101722383 A專利含Co藥芯焊絲堆焊冷乳工作輥，即是所取得的重要研究和應用成果之一。
[0005]上述可知，有必要對現(xiàn)有技術作進一步改進。

【發(fā)明內容】

[0006]針對以上問題，本發(fā)明提供了一種構思合理，操作流程簡單，既能滿足冷乳輥，也能滿足高強度鋼板熱連乳功能輥的硬面堆焊修復或復合制造，具有高可靠性、質量再現(xiàn)性的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]上述的一種高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于，所述精密堆焊方法具體包括以下步驟:
[0009](I)蓋面層堆焊合金，即選擇模具鋼熔敷金屬成分，以制得冷乳輥輥面的硬度彡60HRC堆焊合金備用；
[0010](2)過渡層堆焊合金，即將上述步驟(I)堆焊后合金產物的蓋面層上熔敷金屬成分后備用；
[0011](3)低熱輸入堆焊，即將上述步驟(2)堆焊后的合金產物在彡280°C的預熱和層間溫度下堆焊；
[0012](4)回火，即將上述步驟(3)堆焊后的合金產物進行高溫回火，對韌性要求更高的冷乳工作輥，進行二次高溫回火，以最終獲得細晶組織。
[0013]所述高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其中:所述步驟(I)蓋面層堆焊合金中熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.4-1.0，鉻2.0-6.0，硅1.0-1.5，錳1.0-2.0，釩0.2-1.0，鎢6.0-10.0，鉬 0.5-1.5，余量彡 1.5 的鐵。
[0014]所述高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其中:所述步驟(2)過渡層堆焊合金中熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.1-0.4，鉻2.0-6.0，硅0.4-0.8，錳1.0-2.0，釩0.1-0.6，鉬0.5-1.8，鎢、鎳、硼、鈦< 1.5，余量為鐵。
[0015]所述高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其中:所述步驟(3)低熱輸入堆焊的焊接電壓為23-25V，焊接電流為320-350A。
[0016]所述高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其中:所述步驟(4)高溫回火的回火溫度為 600。。。
[0017]所述高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其中:所述步驟⑷高溫回火后獲得的是宏觀硬度不均勻性< ±1.5HRC，晶粒度為10-11級的細晶組織。
[0018]有益效果:
[0019]本發(fā)明構思合理，操作流程簡單，既能滿足冷乳輥，也能滿足高強度鋼板熱連乳功能輥的硬面堆焊修復或復合制造，使用壽命普遍提高1-1.5倍，具有高可靠性、質量再現(xiàn)性。其中，堆焊層使用硬度可達60-65HRC，硬度不均勻性< ±1.5HRC，顯微組織回火馬氏體+彌散碳化物等，晶粒度10-11級，使用厚度可達15mm。本發(fā)明除滿足多60HRC高硬度冷乳工作輥外，同時兼顧熱連乳功能輥堆焊需要的高韌性埋弧堆焊材料。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點具體體現(xiàn)在以下幾方面:
[0021](I)蓋面層堆焊合金即能滿足多60HRC冷乳輥輥面，又兼顧熱連乳輥輥面耐磨、抗粘鋼性、耐冷熱疲勞和高溫回火組織穩(wěn)定性堆焊需要。
[0022](2)過渡層堆焊合金的合金成分、顯微組織具有相適應性，通過合理的基材堆焊層硬度梯度設計，可避免應力作用下堆焊層剝落；
[0023](3)低熱輸入堆焊能有效抑制堆焊層熔敷金屬粗晶化傾向，避免冷熱裂紋，并為焊后回火細化晶粒創(chuàng)造條件；
[0024](4)高溫回火可進一步改善枝狀晶組織，促使殘余奧氏體轉變，碳化物等的析出和彌散化程度更充分和完全，獲得10-11級晶粒度的細晶組織，宏觀硬度不均勻性< ±1.MlRC0
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，具體包括以下步驟:
[0026](I)蓋面層堆焊合金
[0027]即選擇模具鋼熔敷金屬成分，以制得冷乳輥輥面的硬度多60HRC堆焊合金備用，熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.4-1.0，鉻2.0-6.0，硅1.0-1.5，錳1.0-2.0，釩0.2-1.0，鎢 6.0-10.0，鉬 0.5-1.5，余量彡 1.5 ；
[0028](2)過渡層堆焊合金
[0029]即將上述步驟(I)堆焊后的合金產物的蓋面層上熔敷金屬成分后備用，熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.1-0.4，鉻2.0-6.0，硅0.4-0.8，錳1.0-2.0，釩0.1-0.6，鉬0.5-1.8，其他鎢、鎳、硼、鈦等< 1.5，余量為鐵；
[0030](3)低熱輸入堆焊
[0031]即將上述步驟(2)堆焊后的合金產物進行低熱輸入堆焊，即在彡280°C的預熱和層間溫度下堆焊，控制堆焊的焊接電壓23-25V，焊接電流320-350A ;
[0032](4)回火
[0033]即將上述步驟(3)經(jīng)堆焊后的合金產物進行600°C左右的高溫回火，對韌性要求更高的冷乳工作輥，則需要二次高溫回火，以最終獲得宏觀硬度不均勻性< ±1.5HRC，10-11級晶粒度的細晶組織。
[0034]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0035]實施例1
[0036]冷乳不銹鋼可逆式乳機冷乳工作輥的堆焊復合制造
[0037]材質:9Cr2Mo，尺寸0 155X620，使用直徑0 130-(2 155。選擇經(jīng)調質處理的42CrMo輥坯進行堆焊復合制造。其蓋面層堆焊藥芯焊絲熔敷金屬成分取本發(fā)明的上限值，焊絲直徑0 2.8，焊接電壓23-24V、電流320-330A ;焊后經(jīng)二次高溫回火后堆焊層使用硬度為 61-65HRC。
[0038]實施例2:
[0039]火箭殼體旋壓模模面的預處理堆焊強化
[0040]材質:9Cr2Mo，尺寸0 1200X2100 ;要求2100mm全模面堆焊預處理強化，使用硬度58-62HRC，硬化層使用厚度7mm。模面蓋面層堆焊藥芯焊絲熔敷金屬為本發(fā)明的下限值，焊絲直徑C 3.2，焊接電壓25-26V、電流350-360A ;焊后經(jīng)I次高溫回火后使用硬度為59-62HRC。
[0041]實施例3:
[0042]60-100kg高強度鋼板熱連乳卷取助卷輥、夾送輥硬面堆焊修復。
[0043]材質:50CrMo，尺寸0 380 X 2300，硬化層使用厚度7mm。蓋面層堆焊藥芯焊絲熔敷金屬為本發(fā)明的下限值，焊絲直徑0 3.2，焊接電壓25-26V、電流350-360A;焊后經(jīng)I次高溫回火后使用硬度為59-62HRC。
[0044]本發(fā)明高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法步驟簡單、合理，能滿足高強度鋼板熱連乳功能輥的硬面堆焊修復或復合制造，使用壽命普遍提高1-1.5倍；為堆焊企業(yè)提供了一種在現(xiàn)場堆焊生產條件下，耐磨件具有高可靠性、質量再現(xiàn)性的堆焊技術集成的途徑和案例，適于推廣與應用。
【主權項】
1.一種高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于，所述精密堆焊方法具體包括以下步驟: (1)蓋面層堆焊合金 即選擇模具鋼熔敷金屬成分，以制得冷乳輥輥面的硬度多60HRC堆焊合金備用； (2)過渡層堆焊合金 即將上述步驟(I)堆焊后合金產物的蓋面層上熔敷金屬成分后備用； (3)低熱輸入堆焊 即將上述步驟(2)堆焊后的合金產物在多280°C的預熱和層間溫度下堆焊； (4)回火 即將上述步驟(3)堆焊后的合金產物進行高溫回火，對韌性要求更高的冷乳工作輥，進行二次高溫回火。2.如權利要求1所述的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于:所述步驟(I)蓋面層堆焊合金中熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.4-1.0，鉻2.0-6.0，硅1.0-1.5，錳1.0-2.0，釩 0.2-1.0，鎢 6.0-10.0，鉬 0.5-1.5，余量彡 1.5 的鐵。3.如權利要求1所述的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于:所述步驟(2)過渡層堆焊合金中熔敷金屬成分的質量百分比為碳0.1-0.4，鉻2.0-6.0，硅0.4-0.8，錳1.0-2.0，釩0.1-0.6，鉬0.5-1.8，鎢、鎳、硼、鈦彡1.5，余量為鐵。4.如權利要求1所述的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于:所述步驟(3)低熱輸入堆焊的焊接電壓為23-25V，焊接電流為320-350A。5.如權利要求1所述的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于:所述步驟(4)高溫回火的回火溫度為600 0C。6.如權利要求1所述的高硬度冷、熱乳輥的精密堆焊方法，其特征在于:所述步驟(4)高溫回火后獲得的是宏觀硬度不均勻性< ±1.5HRC，晶粒度為10-11級的細晶組織。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高硬度冷、熱軋輥的精密堆焊方法，其包括(1)選擇模具鋼熔敷金屬成分，以制得冷軋輥輥面的硬度≥60HRC堆焊合金備用；(2)將上述步驟(1)堆焊后合金產物的蓋面層上熔敷金屬成分后備用；(3)將上述步驟(2)堆焊后的合金產物在≥280℃的預熱和層間溫度下堆焊；(4)將上述步驟(3)堆焊后的合金產物進行高溫回火，對韌性要求更高的冷軋工作輥，進行二次高溫回火。本發(fā)明構思合理，操作流程簡單，既能滿足冷軋輥，也能滿足高強度鋼板熱連軋功能輥的硬面堆焊修復或復合制造，具有高可靠性、質量再現(xiàn)性。
【IPC分類】B23K9/04, B23K35/30, C21D1/06
【公開號】CN105081521
【申請?zhí)枴緾N201510521922
【發(fā)明人】段立人, 楊震, 趙爾旭, 俄家齊, 宋慶, 劉宏威, 陳卓
【申請人】湖北萬安通復合再制造科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月22日