耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機械中的應(yīng)用

歐仕榮+蔡志強

摘 要：建筑施工機械在應(yīng)用中往往存在較大的磨損，特別是水泥砂漿施工機械磨損更加嚴重，應(yīng)用耐磨堆焊材料可以修補磨損，同時在新制造砂漿機械時也可直接使用堆焊材料?；诖耍疚姆治瞿湍ザ押覆牧显谒嗌皾{施工機械中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并根據(jù)其特色分析其未來發(fā)展，旨在為水泥砂漿施工機械的設(shè)計和制造提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：耐磨堆焊材料；水泥砂漿施工機械；機械磨損率

中圖分類號：TB30 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0036-02

應(yīng)用耐磨堆焊材料可以有效地完成機械磨損的修補，保證設(shè)備的正常運行。當(dāng)前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還處于高速發(fā)展時期，各類建筑機械的使用十分頻繁，包括水泥砂漿施工機械等。在實際應(yīng)用中，水泥砂漿施工機械很容易被砂石磨損，長期工作后會出現(xiàn)表面凹陷等問題。分析耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機械中的應(yīng)用以及其自身的發(fā)展前景有重要的意義。

1 耐磨堆焊技術(shù)以及水泥砂漿施工機械磨損情況簡述

1.1 耐磨堆焊技術(shù)簡述

堆焊技術(shù)是指在材料表面進行修復(fù)和強化的一種技術(shù)，當(dāng)零件表面出現(xiàn)磨損凹陷，或者零件表面需要進行抗磨損加固時，可以將金屬在對象表面熔焊，使其均勻分布于對象表面或者填充于凹陷處，冷卻后，金屬與對象表面融為一體，修復(fù)和加固工作即完成。耐磨堆焊材料是指用于堆焊的各類耐磨能力較強的材料，一般為合金材料。

1.2 水泥生產(chǎn)機械和砂漿施工機械磨損情況簡述

我國的水泥產(chǎn)量長期居于世界第一位，由于我國存在大量的建筑工程，水泥的使用量、總產(chǎn)量始終居高不下，自2005年以來，我國水泥年產(chǎn)量始終維持在10億噸以上，針對該產(chǎn)業(yè)的調(diào)查則表明，機械磨損率大約為：100g/t，即每生產(chǎn)一噸水泥，會磨損100g金屬材料，按我國年產(chǎn)10億噸水泥的水平，每年因為生產(chǎn)損失的金屬材料超過10萬噸。針對建筑業(yè)的調(diào)查則表明，在普通的水泥砂漿制備工作中，機械磨損率為67g/t，每生產(chǎn)一噸水泥砂漿，會磨損67g金屬材料，較之水泥生產(chǎn)磨損率略低，耐磨堆焊材料的應(yīng)用對于緩解該狀況有一定的積極作用。

2 水泥砂漿施工機械易損件的磨損機理以及耐磨堆焊材料的選用

2.1 水泥砂漿施工機械易損件的磨損機理

磨損是有相對運動的物體在接觸應(yīng)力的作用下，表面損傷而導(dǎo)致失去材料的過程。金屬材料的磨損按機制可分為疲勞磨損、微切削磨損、脆性斷裂磨損、粘著磨損及磨蝕磨損等。螺桿式砂漿泵工作時，因為砂漿的速度較低（一般在20m/s以下），易損件的沖蝕和氣蝕的傾向很小，在此研究中忽略。磨料磨損是水泥砂漿施工機械如螺桿式砂漿泵的主要磨損形式，其磨損占所有磨損造成損失的50%以上。砂漿泵中與砂漿直接接觸的零件有螺桿、定子泵體以及砂漿的進出口零件，它們都是易損件，其中以螺桿的磨損最為嚴重。所以，針對這些易損件制造或維修時應(yīng)該選擇能有效抵抗磨料磨損的材料和施焊工藝。

2.2 耐磨堆焊材料的選用

螺桿式砂漿泵工作時，砂漿骨料在高速運轉(zhuǎn)中不斷與螺桿表面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生粘著磨損、微切削磨損、疲勞磨損和脆性斷裂磨損，在易損件表面造成極小的凹陷，隨著砂漿泵的不斷工作，表面損傷越來越大，需要通過耐磨堆焊技術(shù)加以修補。研究表明硬度越高磨損率越低，所以應(yīng)該選用高硬度的材料制造易損零件；但另一方面，高硬度肯定會導(dǎo)致材料的脆性傾向明顯化，引起脆性斷裂磨損，所以既要保證材料的高硬度又要使得材料具有一定的韌性。在這個基本要求下，（1）選用Cr、B、Ni、W、V配比適當(dāng)?shù)暮辖鹁哂袃?yōu)異的耐磨料磨損性能。（2）配比24.5%～25.5%Cr、1.3%～1.4%B、3.9%～4.2%W、3.0%～3.2%V時，合金耐磨料磨損性能達到最佳。

實踐說明，在制造新的螺桿式砂漿泵時，采用這種合金制造的螺桿具有較好的耐磨性。

3 耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在砂漿泵方面的應(yīng)用

大型砂漿泵大都采用柱塞式，柱塞和缸體屬于易損件，常用耐磨堆焊材料修復(fù)這些易損件。小微砂漿泵一般采用螺桿結(jié)構(gòu)，用螺旋面推進砂漿產(chǎn)生揚程。這種小微砂漿泵的主要結(jié)構(gòu)材料為鋼襯超高分子量聚乙烯，盡管該材料剛度較之鋼鐵有一定差距，但其耐腐蝕性卻強過幾乎所有金屬材料。在同類塑料中，其耐磨性、抗蠕變性、耐腐蝕性、耐沖擊性均十分優(yōu)良。砂漿泵可以用于建筑抹灰砂漿輸送、碼頭電站壓力注漿、軟基加固注漿作業(yè)、礦山和地鐵等回填灌漿作業(yè)，用途廣泛，但在長期使用或者運輸水泥砂漿等材料時，其螺桿螺旋面等部位的磨損會較快，如果不及時進行強化處理，會極大程度影響設(shè)備整體的使用性能和壽命。目前的技術(shù)條件下，主要通過在螺桿螺旋面等部位使用耐磨堆焊材料的方式強化其耐磨損能力。具體而言，先對螺桿螺旋面等部位進行清洗，去除表面砂漿等殘留物，測量表面磨損情況，之后在磨損表面堆焊耐磨合金，使合金熔液填充磨損處。經(jīng)實際檢測，耐磨堆焊后的砂漿泵平均壽命可延長1500-2000小時以上。

3.2 在砂漿攪拌機械方面的應(yīng)用

砂漿攪拌機是常見的水泥砂漿施工機械，其主要作用是將水泥、砂石骨料、水、膠凝材料等進行攪拌，加工為砂漿的機械。其主要組成部分包括拌筒、電機、供水系統(tǒng)、加料和卸料機構(gòu)、傳動機構(gòu)、附加設(shè)備等。電機為設(shè)備提供動力，通過傳動機構(gòu)，帶動大齒輪從而使拌筒旋轉(zhuǎn)，進行攪拌作業(yè)。在實際工作中，拌筒、攪拌結(jié)構(gòu)的磨損較大，也可以通過在相關(guān)構(gòu)件表面堆焊耐磨材料的方式強化其耐磨性能。以拌筒為例，調(diào)查顯示，拌筒不同部位的磨損率不盡相同，拌筒底部磨損率最高，平均金屬磨損率為97g/t，即每生產(chǎn)一噸砂漿，磨損掉97g金屬材料，拌筒中部磨損率較低，為74g/t，頂部為28g/t，外部為0.9g/t可以忽略不計。補強時底部和中部作為重點、頂部其次。

4 商業(yè)前景

商業(yè)利益是經(jīng)濟社會和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心推動力之一，鑒于水泥產(chǎn)業(yè)、水泥砂漿施工機械在現(xiàn)代社會生產(chǎn)中的重要性和較大的商業(yè)價值，耐磨堆焊材料的發(fā)展也必然得到重視。事實上，各國目前均在對此進行了大量的研究。以德國為例，在針對漢堡地區(qū)的一次調(diào)查中，從事耐磨堆焊材料研究的科技人員數(shù)目甚至超過了汽車制造、軟件開發(fā)領(lǐng)域的部分行業(yè)，而從業(yè)人員的收入水平也高居社會各行業(yè)的前列，僅次于企業(yè)運營、產(chǎn)品經(jīng)理等傳統(tǒng)高薪崗位。商業(yè)的驅(qū)動顯然是造成這一現(xiàn)象的核心原因。我國也有相當(dāng)一部分科研機構(gòu)以及企業(yè)進行耐磨堆焊材料的研究，但目前來看，研究成果和進步都稍稍落后于歐美發(fā)達國家。

5 結(jié)語

通過分析水泥砂漿施工機械易損件的磨損機理，著重論述了耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機械中的應(yīng)用。目前來看，螺桿式砂漿泵、砂漿攪拌機等的易損件可以應(yīng)用耐磨堆焊材料使其耐磨性能得到強化，也可以運用此種方式來制造新的螺桿式砂漿泵。廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景則是耐磨堆焊新材料未來研究的主要動力。

參考文獻

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