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金属工件缺陷修复技术介绍

随着大型金属工件在水泥生产设备上的广泛应用，设备制造的缺陷，如组织松疏、铸造过程中产生气孔气泡，加上基材硬度不均，长期在重载荷、高温形态下超负荷循环工作，极易形成点蚀剥落或断裂失效。金属工件缺陷的修复技术越来越多地受到各界的高度关注，其修复的快捷性、简易性、耐久性、经济性成为修复技术的研究焦点。目前常见的修复技术有粉末冶金堆焊、冷焊堆焊、离子弧堆焊和热喷涂等多种修复方法，以下分别予以介绍。

一、粉末冶金堆焊

   （一）定义：

   粉末冶金堆焊是为了增大或恢复工件尺寸，运用粉末冶金技术使焊件表面和焊件结构获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。最优的焊接形式是气体保护焊。

   （二）特点：

   1.堆焊熔敷形成新型合金层与工件基材呈冶金结合，结合强度高。

   2.堆焊层组织致密，成型美观。

   3.成型后具有耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化和提升冲击韧性等综合物理化学特性。

   4.设备集成简单，节能易操作，便于大型金属工件的在线作业。

   5.熔池深（大于200mm）、面积大、熔敷效率高，特别适用于大型金属工件剥落和裂纹的修复。

   6.修复效率高，具有快捷性、简易性、耐久性和经济性，被广泛运用于笨、重、超大型金属工件的修复。

   7.工艺要求严格，对焊材、焊接技术、气象条件等工艺细节的要求都极为苛刻。

   8.焊接产生焊后残余应力，必须做分散和消除应力的工艺处理。

  （三）应用范围：

   铸钢、合金钢工件。适合回转窑筒体、轮带托轮、大齿圈，磨机筒体、中空轴、磨盘座等工件的点蚀剥落或断裂失效。

   二、冷焊堆焊

  （一）定义：

利用充电电容，以10^(-3) = 0.001~10^(-2) = 0.01 秒的周期，以 10 ^-6~10 ^-5秒的超短时间放电，电极材料与磨具接触部位被加热到8000~1000℃，等离子化状态的熔融金属以冶金的方式过渡到工件表面。

     （二）特点：

1.与母材之间产生了合金化作用向工件内部扩散、熔渗形成扩散层，得到高强度的结合。

2.焊后工件不产生热裂纹、不产生焊后残余应力。

3.不变形、无色差、无硬点，便于机加工。

4. 熔池浅、面积小、熔敷效率底，适用于精密金属工件磨损修复。

5.工艺技术尚需完善，广泛应用于大型金属工件的修复还需时日。

（三）应用范围：

特别适合精细金属工件的修补和不宜使用高温焊补的工件，如风机轴及电子仪器金属表面的磨损或缺失等。

三、离子狐堆焊

（一）定义：

离子弧堆焊（亦称等离子喷焊，国外称为PTA工艺），是采用氩气等离子弧作高温热源，采用合金粉末作填充金属的一种表面熔敷（堆焊）合金的工艺方法。

（二）特点：

1.堆焊层硬度均匀、组织均一，易于避免质量缺陷。

2.焊道成形平整美观，尺寸及熔敷率可控可调，适应工件大小的范围宽。

3.堆焊过程连续，易于实现全自动化堆焊，适用于固定场地的工件修复。

4.由于粉末飞溅长时间施焊易产生粘嘴现象，影响工艺稳定。5.堆焊质量对粉末质量的依赖性大。

6.堆焊工程中有少量粉末飘散造成一定程度的浪费。

（三）应用范围：

主要用于密封面堆焊钴基、镍基、铁基等硬面合金，如高温高压阀门或耐腐蚀阀门的修复。

四、热喷涂

（一） 定义：

热喷涂是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。

（二）特点：

1.热源 利用范围宽，可喷涂的涂层材料几乎涵盖所有固体工程材料，如金属、合金、陶瓷、塑料等复合物，能赋予基体形成各种功能（如耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、隔热、红外吸收等）的表面，应用领域广泛，发展潜力巨大。

2. 基体表面受热程度小，不产生残余应力，工件变形小，对基材的组织和性能基本没有影响。

3.设备简 单，操作灵活，成本低廉，可实现快捷修复。

4.适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地限制。

5.涂层厚度通常为2-3mm,不适用工件裂纹的修复。

（三）应用范围：

应用范围十分广泛，几乎适用所有固体工件小幅磨损的。

五、粉末冶金堆焊技术修复案例

（一）工件名称、地点及使用单位：

1. 工件名称：5000t/d回转窑三档轮带。

2.地点：河南焦作。

3.使用单位：焦作千叶水泥有限公司。      

（二）工件缺陷：1号线三档轮带在修复点蚀剥落时发现一处（490mm*340mm）裂纹。

（三）修复方案（略）

                                  2011-11-21