农机具触土部件等离子堆焊用耐磨合金粉末及堆焊方法

摘要

农机具触土部件等离子堆焊用耐磨合金粉末及堆焊方法属于修理技术；耐磨合金粉末由C、Pb、Cr、Ti、W、Mn、Al、Ni和Fe按不同重量百分比组成；在等离子堆焊时，电磁感应装置的磁场磁力线交替横向穿过等离子堆焊枪的电弧轴线；等离子堆焊装置由电源装置及底板、等离子堆焊枪、结晶磁致振动器、高度调节升降架、线圈、电磁铁装配构成；本合金粉末材料配方合理，方法与装置简单，堆焊效果好，耐磨性能高，使用寿命长，降低了农业生产作业成本。

说明书

技术领域

本发明属于机械零部件修理技术，主要涉及农机具触土部件等 离子堆焊材料及堆焊工艺方法。

背景技术

在农用机械部件中，土壤接触部件的磨损主要属于磨料磨损， 因其工作环境恶劣，磨损和腐蚀量巨大。农机零件中的犁铧、耙片、 深松铲、开沟器、旋耕机刀片等破碎土壤的零部件，其磨损主要是 刀刃切入土壤和破碎土块时受到石块、砂粒等硬磨粒的强烈磨损。 据调查，在进行大面积深松作业时，国内生产的深松铲尖工作寿命 仅为30～40h，而制备高耐磨性的铲尖成本较高。由于等离子堆焊 弧柱稳定、温度高、热量集中、规范参数可调性好、熔池平静、可 控制集体金属熔深、降低冲淡率、易于实现自动化等优点，目前国 内外通常用这种方法来改善材料的表面性能。但是，针对上述农用 机械触土部件的特殊工作特点，现有的等离子堆焊合金粉末和堆焊 方法制备出的堆焊涂层耐磨性很难满足农机触土部件的工作需求， 农机工作者渴望获得一种可操作性强且成本较低的制备农机具触土 部件等离子堆焊耐磨层的合金粉末和堆焊方法。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，结合农机具 触土部件实际工作特点，研发一种新的农机具触土部件等离子堆焊 用耐磨合金粉末及堆焊方法，达到大幅度提高耐磨性能、延长农机 具触土部件使用寿命、降低农业生产作业成本的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种农机具触土部件等离子堆焊用耐磨合金粉末，所述耐磨合 金粉末由下列成份按不同重量百分比组成：0.5—5.0％的C，0.10— 0.75％的Pb，15.0—20.0％的Cr，0.20—1.0％的Ti，0.10—0.50％的 W，0.20—1.0％的Mn，0.2—0.4％的Al，0.3—0.6％的Ni，余量为Fe。

一种农机具触土部件等离子堆焊方法，在等离子电弧堆焊时， 电磁感应装置的磁场磁力线交替横向穿过等离子堆焊枪的等离子弧 轴线。

农机具触土部件等离子堆焊装置包括等离子堆焊枪，在底板上、 位于等离子堆焊枪下方配装结晶磁致振动器，在底板上、位于结晶 磁致振动器左、右侧部位处分别安装高度调节升降架，套配线圈的 电磁铁分别配装在左、右侧的高度调节升降架上，导线将线圈与电 源装置连通。

电磁感应装置的磁感应强度为100—1000GS，频率范围为1— 30Hz。

所述结晶磁致振动器的振动频率为10—70Hz。

本发明中，等离子堆焊用耐磨合金粉末中的C成份碳化物硬质 相数量达到要求，提高了材料韧性；Pb成份具有脱氧作用；Cr成份 保证获得以Me7C3型为主的碳化物和硬质相数量，使C部份溶入奥 氏体，起到提高淬透性作用，Ti提高材料强度；W是强碳化物形成 元素，少量加入能在合金中弥散出高硬度的特殊碳化物；Mn具有脱 氧和控制硫、磷的有害作用；Al是孕育剂，促进形核，结晶晶粒小。 本发明所用的电磁作用装置可实现在横向磁场作用下形成堆焊耐磨 涂层。在横向磁场的磁力线交替横向穿过电弧轴线时，电磁作用力 对焊缝中液态金属起着搅拌作用，液态金属来回冲击着刚形成的晶 体，使晶体生长受到抑制，从而获得晶核增多、结晶方向不明显、 晶粒细小的组织，增强堆焊涂层耐磨性。结晶磁致振器使工件在等 离子堆焊时产生已设定频率的振动，促进晶粒细化，提高涂层性能。 本发明的配方合理，方法与装置简单，堆焊效果好，耐磨性能高， 使用寿命长，降低了农业生产作业成本。

附图说明

附图是农机具触土部件等离子堆焊装置结构示意图。

图中件号说明：

1、线圈、2、电磁铁、3、底板、4、结晶磁致振动器、5、等离 子堆焊枪、6、高度调节升降架、7、电源装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。

一种农机具触土部件等离子堆焊用耐磨合金粉末，所述耐磨合 金粉末由下列成份按不同重量百分比组成：0.5—5.0％的C，0.10- 0.75％的Pb，15.0—20.0％的Cr，0.20-1.0％的Ti，0.10—0.50％的 W，0.20—1.0％的Mn，0.2—0.4％的Al，0.3—0.6％的Ni，余量为Fe。

一种农机具触土部件等离子堆焊方法，在等离子电弧堆焊时， 电磁感应装置的磁场磁力线交替横向穿过等离子堆焊枪的等离子弧 轴线。

农机具触土部件等离子堆焊装置包括等离子堆焊枪5，在底板3 上、位于等离子堆焊枪5下方配装结晶磁致振动器4，在底板3上、 位于结晶磁致振动器4左、右侧部位处分别安装高度调节升降架6， 套配线圈1的电磁铁2分别配装在左、右侧的高度调节升降架6上， 导线将线圈1与电源装置7连通。

电磁感应装置的磁感应强度为100—1000GS，频率范围为1— 30Hz。所述结晶磁致振动器4的振动频率为10-70Hz。

实例试验分析

堆焊工艺参数

表1堆焊最佳工艺参数

电弧电流I(A) 100 氩气流量Q(L／min) 7 电极直径D(mm) 3 电弧纵向移动速度V(cm／min) 10 电弧横向摆动宽度(cm) 2.2 电极距工件表面距离(mm) 1.5～3 结晶磁致振动装置振动频率(Hz) 10～70 交变电磁场感应强度(Gs) 100～1000 交变电磁场频率(Hz) 1～30

堆焊合金粉末成分选取及堆焊工件材料

(1)堆焊合金粉末重量百分比记为：0.8％C，0.5％Pb，15％的 Cr，0.20％的Ti，0.3％的W，0.8％的Mn，0.3％的Al，0.5％的 Ni，余量为Fe的含量。

(2)堆焊工件为QT400的球磨铸铁深松铲尖。

装置使用时，首先将工件与结晶磁致振动器4固定，接通焊机 设备的电源装置7，启动焊机，随后打开磁场电源装置11的开关， 使线圈1通电产生相应的磁场，启动结晶磁致振动器4，然后将等 离子堆焊枪5与工件接触起弧，随后通过移动等离子堆焊枪5用耐 磨合金粉末对工件进行焊接，焊接的过程中，等离子堆焊枪5和工 件始终处于线圈1横向穿过等离子堆焊枪5等离子弧轴线的磁场之 中，同时工件处于结晶磁致振动器4的微振动状态。

对比试验结果

(1)表2为工件振动频率为0Hz，磁场强度为100Gs，不同交流 磁场频率下堆焊涂层的性能。

表2

(2)表3为工件振动频率为0Hz，磁场强度为500Gs，不同交流 磁场频率下堆焊涂层的性能。

表3

(3)表4为工件振动频率为0Hz，磁场强度为1000Gs，不同交 流磁场频率下堆焊涂层的性能。

表4

(4)表5为工件振动频率为0Hz，交流磁场频率为5Hz，不同磁 场强度下堆焊涂层的性能。

表5

(5)表6为工件振动频率为0Hz，交流磁场频率为10Hz，不同 磁场强度下堆焊涂层的性能。

表6

(6)表7为工件振动频率为0Hz，交流磁场频率为20Hz，不同 磁场强度下堆焊涂层的性能。

表7

(7)表8为交流磁场频率为10Hz，磁场强度为500Gs，不同工 件振动频率下堆焊涂层的性能。

表8