孙德林

关键词：水冷分段堆焊修复法;空心薄壁辊道;修复;应用

一、项目实施背景

在型钢生产线中，经常能用到直径小于300mm，长度不小于700mm的此类空心辊道。壁厚小于20mm，属超薄壁厚辊道。此类辊道在生产线上生产过程中，由于辊身轻，转速快，磨损较大，且极易发生局部过度过量磨损。而且此类辊道堆焊修复过程中，由于空心薄壁的结构，极易发生辊道轴向弯曲变形，导致辊道无法达到使用标准。

通过分析得出以下几点原因：

由于堆焊机熔深接近辊道壁厚，辊道在堆焊时，堆焊部位在短时间内温度迅速升至400℃以上，温度过高。壁厚太薄，堆焊层温度高，未焊区域温度低，导致焊区“塌陷”，以及辊身自重等原因引起辊道轴向弯曲变形。

采取以往工艺流程，在焊后辊道退火过程中，辊道二次受热，导致变形。

二、水冷分段堆焊修复法

通过以上分析原因，在工艺流程中，制定较以往堆焊工艺不同的两点工艺措施：

（一）分段堆焊

将辊道分为3-4个部分，在当前堆焊时，一旦发现堆焊焊道发灰或暗红色等温度过高征兆，立即更改堆焊部位，间断堆焊，在不降低堆焊效率的同时，保证了辊道不会发生局部温度过高而导致辊道弯曲变形和堆焊层烧损的现象出现。

（二）“水冷焊”

在保证电弧稳定的前提下，采用较小电流、电压和比以往堆焊稍高的辊道旋转线速度等设备参数。在辊道下方设置水槽，使用状态下水面应没过辊道下方1/3处。并设置进水口和出水口，保证水体流动。此法可使辊道堆焊层在形成后由水体降温，保证辊道不会发生过热过烧等现象。堆焊过程中采用硬度略偏小的B类焊丝，并用相应焊剂搭配进行辊道堆焊，焊后不需退火等热处理措施，在焊后可直接进行精车。

（三）堆焊速度的确定

由于辊道壁薄，極易发生局部温度过高，所以应当适当提高堆焊机行走速度15-20mm/rad，即堆焊螺旋中心距约15-20mm。适当提高辊道辊身旋转速度并减小堆焊电流，新焊道与前圈焊道的重叠部分从焊道的1/2调至1/2-1/3之间。由于辊道转速略有提高，堆焊螺距微调增大，所以避免了堆焊时在堆焊部位入水冷却之前局部温度过高。

三、理论论证

虽然看似提高了堆焊速度，但由于通过减小堆焊电流，相应送丝速度减小，单位时间为修复辊身的面积变小，所以单层次辊面修复效率提高，辊道修复总时间降低。焊道的成形比较，不难看出，焊道重合位由原来的1/2调整为1/2-1/3之间，虽然在单层次上辊道辊身表面略不平整，但由于多遍堆焊，层次互补，辊面修复完成后辊面平整度变化不大。虽然减小了堆焊电流，提高了堆焊速度，但由于辊身修复量不便，达到堆焊尺寸时，消耗了焊丝主材以及电能基本不便。

通过此方法修复的辊道不必经过退火工序，冷却至室温后即可进行机加工恢复成品尺寸。由于采用的焊丝较之前略软（焊材硬度低，能有效保护输送的型钢刚才表面不被划伤），机加工工期不受任何影响。

另外，水冷分段堆焊修复法仅用于普通材质的输送类辊道的堆焊修复。不能修复辊道表面过硬，或者使用焊丝硬度过高的辊道。不能修复壁厚超过30mm的空心辊道或者实心辊道。待修的空心薄壁辊道磨损量不能超过壁厚的1/2，磨损超过壁厚1/2的应于报废处理，防止堆焊时熔深大于辊身辊壁厚，造成焊漏，导致废品和浪费焊材的成本。

四、实施效果对比

通过对型钢生产线下线辊道中的随机抽取的20支267x1200mm的空心薄壁辊道进行试验性堆焊修复，仅有一只由于局部磨损特别严重，基本己经磨透辊身，导致无法修复，成品率为85%左右。