搗鎬鎬掌堆焊層的研究

摘要: 分析了搗鎬的工作原理及其主要失效形式磨損，通過對局部堆焊耐磨合金的方法提高搗鎬的使用性能。

關鍵詞: 搗鎬;堆焊;沖擊磨損

1.引言

在拆除混凝土作業中，搗鎬的使用面廣量大。搗鎬是插入混凝土中，通過沖擊、震動來搗碎混凝土。其失效形式為沖擊磨損，國內的搗鎬大都是用低合金鋼鑄造或者鍛造，再經調質處理，以保證有足夠的韌性和強度。但是經調質處理過的低合金鋼的耐磨性不好。如何提高搗鎬的使用壽命，便日益成為一個緊迫性課題。

本文通過在40CrNiMo基體上堆焊模具修復焊條(D322)、碳化鎢型硬質合金(D707、YZ104)和高碳高鉻鑄鐵型硬質合金(D618)堆焊的方法，研究了磨損性能。

2.試驗方法

2.1試驗材料和處理工藝

基體材料為低合金鋼40CrNiMo，試樣尺寸為10mm×10mm×30mm。

碳化鎢型硬質合金電焊條D707、直徑Φ4.0mm碳化鎢型堆焊焊條。焊條經300℃烘焙lh，試樣預熱溫度500℃。直流反接，焊接電流120 A。焊后700℃去應力退火。堆焊層的化學成分為:ω(C)= 0.025、ω(Si)= 0.035、ω(Mn)= 0.017、ω(W)=0.43和ω(Fe) 余量。

碳化鎢型硬質合金氣焊條YZ104(碳化鎢顆粒為60-80目)。用內焰區進行堆焊加熱，焰心與堆焊表面之間距離為2～3mm，噴嘴軸線與工件堆焊表面保持15～25°夾角。堆焊層厚度為4mm，堆焊結束后緩冷。

高碳高鉻鑄鐵型硬質合金焊條D618、直徑Φ3.2mm。焊條經300℃烘焙1h，試樣預熱溫度450℃。直流反接，焊接電流100 A。焊后600℃回火。堆焊層的化學成分為: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。

模具修復焊條D322、直徑Φ4.0mm。焊條經250℃烘焙1h，試樣預熱溫度300℃。直流反接，焊接電流180 A。焊后300℃回火。堆焊層的化學成分為: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沖擊磨損試驗

應用MDL—10型動載磨料磨損試驗機進行磨損試驗，其示意圖如圖1所示。圖中1為動試樣;2為靜試樣;3為動、靜試樣之間的沙流。沙子在動試樣和靜試樣之間起到磨料的作用。動試樣與靜試樣接觸的底部焊有堆焊層。靜試樣的轉速是200轉/分鐘;動試樣的沖擊功0.9焦;動試樣的沖擊頻率是150次/分鐘;沙流量73.2公斤/小時;試驗時間是8個小時。

磨損量用磨損質量表示，試用光分析天平(精確到萬分之一克)來測量磨損質量。

3.試驗結果與分析

3.1硬度和沖擊磨損性能

表l為堆焊不同材料后，各試樣硬度與磨粒磨損質量損失。

3.2析及討論

從試驗結果可以看出，沖擊磨損性能最好的是YZ104，它的耐沖擊磨損性能是堆焊707的2.343倍。

D618堆焊層，由于堆焊層合鉻量高淬透性好，在空氣中即被淬火形成多元強化型馬氏體，因此硬度和耐磨性非常好。具有較好的耐磨粒磨損性能。

D707堆焊層，由于先析出相邊界處析出高硬度的碳化物，因而使得堆焊層硬度升高，耐沖擊性能下降，耐磨粒磨損性能提高。

YZ104堆焊層，碳化鎢條氧—乙炔火焰堆焊層碳化鎢顆粒在基體中，形狀各異大小不同的未熔碳化鎢顆粒“鑲嵌”在低合金鋼基體中，碳化鎢顆粒保持了原有形狀。碳化鎢顆粒邊界產生了少量熔化痕跡，與基體形成了冶金結合。這種結合為碳化鎢顆粒提供了強有力的固定和支撐作用。利于提高堆焊層的耐磨性。而低合金鋼基體的綜合性能比較好，其耐沖擊性能比較高。這樣，YZ104堆焊層的沖擊磨損性能比其他堆焊層要高得多。

4.結論

YZ104堆焊層的耐沖擊磨損性能最好，是D707的2.343倍。因為其焊接方法是氧-乙炔氣焊，其工作效率低。而搗鎬鎬掌又是比較厚大的工件，從而在焊接施工的時候要對整個鎬掌進行預熱，這樣大大降低了工作效率。D322的沖擊磨損性能雖然不如YZ104，但其焊接方法是電弧焊，工作效率高。而D322的價格又是YZ104的三分之一。因此D322的性能價格比是最好的。

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