犁铧材料耐磨改良及焊接工艺中的相关问题.pdf
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1、犁铧材料耐磨改良及焊接工艺中的相关问题段 海 陈 敏中国中车长江公司武汉分部,湖北 武汉 4 3 0 2 1 2摘要:犁铧触土部件不可避免地存在金属磨损。通过对犁铧触土部件焊接方法、工艺措施、焊接规范和焊接难点进行分析,以提高犁铧触土部件的耐磨性能。由于钢犁铧材质耐磨性较差,为了提高犁铧的韧性及耐磨性,减少犁铧的断裂与磨损,利用不同材料的不同特点,取长补短,以提高犁铧的耐磨性。通过结合耐磨钢和结构钢的优点,合理地选择钢材和焊接材料,采用适当的焊接工艺措施和焊接参数,有效地提高犁铧机械触土部分的耐磨性能。关键词:犁铧;焊接;耐磨钢;焊接难点;焊接方法中图分类号:S 2 2 2 D O I:1 0
2、.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-0 6 5 X.2 0 2 3.0 8.0 0 50 引言犁铧是一种耕地的农具,通常系在一组牵引它的机动车上,用来耕出槽沟并破碎土块。它具有打破犁底层、恢复土壤耕层结构、提高土壤保墒蓄水能力、消灭部分杂草、使用寿命长、维修方便等特点。犁铧磨损是材料失效的主要形式之一。8 0%以上的材料消耗于磨损。耐磨钢有很好的抗磨性和耐腐蚀性,但耐磨钢的焊接难度较大。结构钢则是一种具有优良的机械性能材料,价格便宜易加工。因此,本文重点研究耐磨钢和结构钢的焊接工艺。通过不同材料的不同特点,取长补短,提高犁铧的耐磨性。1 犁铧金属材料磨损的机理和表现1.1 犁
3、铧金属材料磨损的机理磨损是指材料表面在机械作用、化学反应(如热化学、电化学和力化学)的影响下不断受损或变形断裂的现象1。磨损发生在物体表面,需要有相对运动。磨损一定会导致材料的损耗和转移,是一个渐进的动态过程,可分为干磨损、湿磨损和流体磨损。磨粒磨损(又称磨料磨损)是指外界硬颗粒或表面粗糙突起物在摩擦过程中引起材料表面脱落的现象。磨粒是由摩擦表面或介质带入的颗粒,如图1所示。图1 磨料磨损示意图1.2 犁铧磨损的表现犁铧金属材料磨损是磨粒磨损。磨粒磨损是最普遍的一种形式,主要出现在采矿、钻探、建筑、运输与农业等机械相关零部件。据统计,工业中磨粒磨损造成的损失约占总损失的5 0%左右。按力的作用
4、特点划分为划伤式磨损、碾碎式磨损和凿削式磨损(图2)。图2 犁铧的磨损犁铧犁尖金属材料的磨损主要是发生在犁尖表面的变形和断裂过程,通过提高承受摩擦作用的构件金属的耐磨性还可提高强度和韧性。犁铧的触土部件往往都是在无润滑状态下直接与土壤等磨粒直接接触的,犁铧报废的很大一部分原因就是由于触土部件与土壤之间产生的磨粒磨损失效。1.3 犁铧磨粒磨损的改善措施对于以切削作用为主要磨损特性的磨粒磨损应增加材料硬度;合理选择相应的耐磨材料,通过焊接连接;耐磨材料需采用高硬度,高表面强度的材料;机件的防尘和清洗。就犁铧磨粒磨损而言,是低应力磨粒磨损,应提高表面硬度。选用耐磨钢是提高抗磨粒磨损的简单方法,通过采
5、用不同的材料的结合,改善了犁铧的使用性能,延长了使用寿命2。2 耐磨钢和焊接焊条的选择常用耐磨钢焊接材料的选择须与母材相适应。当异种金属材料进行焊接时,允许按其中强度较低的普通低碳钢或低合金钢选用焊条、焊丝,但焊接工艺须满足强度较高的耐磨钢的工艺要求。当常用耐磨钢与普通低碳钢件、低合金钢件或铸钢件组焊在41数字农业与智能农机 第8期2 0 2 3年8月一起时,须保证熔敷金属的最低抗拉强度不低于强度较低的母材的抗拉强度。常用耐磨钢具有适当高的机械强度,其机械功能是一般低合金钢板的35倍,可明显提高相关部件的磨损耐性,耐磨钢一般采用手工电弧焊接和埋弧焊接两种方法。手工电弧焊接是一种通用的焊接方法,
6、适用于各种厚度的板材。手工电弧焊接可以采用直流电弧焊(D C)或交流电弧焊(A C)表1列出了常见的几种耐磨钢材料以及建议使用的焊接材料。在选择时,需要根据具体的使用场景和需要选择相应的耐磨钢材料,并使用相应的焊接材料进行焊接。焊接前需要对材料进行合理的预热和焊接后进行适当的冷却处理,可以提高焊接质量和连接强度3。表1 焊接焊条的选择耐磨钢种类使用场景建议的焊接材料NM 3 6 0磨损比较严重的矿山设备、破碎和筛分设备、建筑机械和工程机械的零部件、料斗、挖掘机铲斗等耐 磨 焊 条、低氢钢焊条NM 4 0 0磨损比 较 剧 烈 的 工 程 机 械 零 部件、挖掘机弹簧板、履带等耐 磨 焊 条、低
7、氢钢焊条NM 4 5 0磨损比较严重的混凝土搅拌车罐体、破碎机、筛分机、堆取料机、反击式破碎机、挖掘机铲斗等耐 磨 焊 条、低氢钢焊条NM 5 0 0用于矿山、冶金、水泥和建筑、破碎机、挖掘机、料斗、磨器等机械零件耐 磨 焊 条、低氢钢焊条 注:低氢钢焊条指低氢型碳素钢焊条。选择耐磨钢的焊接焊条时,应考虑以下因素:(1)使用环境。需要了解使用环境的温度、湿度、气体和液体的化学成分等因素,以确定所需的耐磨钢和焊条焊丝材料。(2)耐磨性能。不同的耐磨钢和焊条焊丝具有不同的耐磨性能,应根据具体使用要求选择。(3)焊接技术。不同的焊接技术也需要不同的焊条焊丝选择,例如手工弧焊、自动焊接或浸渗焊接等。(
8、4)价格。不同材料的价格也会影响选择耐磨钢和焊条焊丝的决策。需要平衡价格和性能需求,选择适合的材料。综上所述,选择耐磨钢和焊条焊丝应该根据具体使用环境、性能要求、焊接技术和价格等方面进行考虑,以确保能够满足所需的性能要求并保持经济实用。通过综合考虑工件的物理,力学性能和化学成分和工件的工作条件及使用性能。结合现场设备及成本和可用性。选用的耐磨钢和焊接焊条见表2。表2 耐磨钢焊接材料钢材类型焊接方法焊接材料NM 3 6 0MAG/T I GJ 5 0 6NM 4 0 0MAG/T I GJ 6 0 6NM 4 5 0MAG/T I GJ 6 0 73 焊接规范选择耐磨钢是一种具有很高硬度和耐磨性
9、能的材料,因此在焊接中,对其进行选择合适的电流种类和极性可达到更好的焊缝成形效果。选择耐磨钢焊接规范需要考虑焊接类型:根据焊接类型、钢材类型、焊接位置以确保焊接质量达到标准要求。不同电流种类和极性条件对耐磨钢焊缝成形的影响是一个复杂的问题,需要考虑多个因素。以下是一些可能的影响因素。(1)电流种类。直流电和交流电对焊缝成形的影响不同。直流电焊接时,电流方向不变,焊缝熔池稳定,容易控制,但是电极磨损较快。交流电焊接时,电流方向不断变化,焊缝熔池不稳定,容易产生喷溅和气孔,而交流电则更容易引起焊接过程中喷溅和异物的产生,影响焊缝成形。(2)极性条件。焊接时电极和工件之间的极性条件也会影响焊缝成形。
10、正极性条件下,电流主要通过工件流动,焊缝熔池较小,但是焊接速度较快。负极性条件下,电流主要通过电极流动,焊缝熔池较大,但是焊接速度较慢。(3)焊接参数。除了电流种类和极性条件外,焊接参数如电流大小、电压、焊接速度等也会影响焊缝成形。不同的焊接参数会导致不同的熔池形态和组织结构,从而影响焊缝的力学性能和耐磨性能。通常使用的焊条可以选择 J 5 0 6、J 6 0 6、J 6 0 7焊条,这些焊条的通用性很好,这些焊条具有很好的塑性和韧性,适用于焊接各种常见的钢材,能够保持电弧稳定,易脱渣,飞溅少,焊缝均匀。选择符合国家或行业标准的耐磨钢焊接规范,手工 电 弧 焊(S MAW):J 5 0 6、J
11、 6 0 6、J 6 0 7、预 热1 0 0左右,热输入1 52 1 k J/c m,焊条直径和焊接电流见表3、表4,以确保焊接质量达到标准要求。表3 焊接时应注意的要点焊条直径与板厚的关系板厚(mm)441 21 2焊条直径(mm)不超过工件厚度3.24451犁铧材料耐磨改良及焊接工艺中的相关问题 段 海 陈 敏表4 焊接电流与焊条直径的关系焊条直径(mm)1.62.02.53.2焊接电流(A)2 54 04 06 55 08 01 0 01 3 0焊条直径(mm)4.05.06.0焊接电流(A)1 6 02 1 0 2 0 02 7 0 2 6 05 0 0 总之,不同电流种类和极性条件
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