耐磨堆焊技术在砼泵上的应用

第２７卷第９期耐磨堆焊技术在砼泵上的应用陈桂平１，２，蒋炳炎１摘要：文章分析了砼泵易磨损件的磨料磨损的失效机理和类型，介绍了耐磨堆焊技术的工艺方法及其在砼泵易磨损件上的应用。

耐磨堆焊技术可以大幅度提高砼泵切割环和眼镜板的抗磨损性能，从而提高其使用寿命。

关键词：耐磨堆焊技术；砼泵；磨损中图分类号：TQ172.632文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2008）09-0031-03Ａｂｓｔｒａｃｔ:This paper analyzes the failure mechanisms and types of abrasion wear of concrete pump vul －nerable components,and introduces the wear -resisting welding technique method and its ’application toconcrete pump.Hard facing technology can greatly improve the antiwear ability of concrete pump ’s eye plate and cutting loops,thereby enhance its service life.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：wear-resisting welding technique ；concrete pump ；abrasion（1.中南大学机电工程学院，湖南长沙410083；2.湖南涉外经济学院机械工程学部，湖南长沙410205）The applications of hard facing to concrete pumpCHEN Gui-ping 1，2，JIANG Bing-yan 1（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＨｕｎａｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｃｏｎｏｍｉｃｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１０２０５，Ｃｈｉｎａ）收稿日期：2008-05-25作者简介：陈桂平（1975—），男，湖南宁乡人，硕士研究生，讲师、工程师，主要研究方向：机械设计理论。

企业技术开发TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE２００８年９月Ｓｅｐ．２００８第２７卷第９期Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．９随着社会的发展和技术的进步，砼泵（混凝土泵）正越来越广泛地应用在建筑、交通、能源等基础设施建设中，它对保证工程质量、提高施工速度起着十分重要的作用，受到了广大施工单位的青睐，成为土建施工中必不可少的施工设备。

利用砼泵可以将搅拌好的混凝土输送至上百米的高度和上千米的水平距离。

由于输送混凝土的压力很高，混凝土中的砂粒、水泥等在流动时会造成输送管道的快速磨损，同时渗入眼镜板与切割环的接触表面，使得该接触表面迅速磨损，无法密封，因此需经常更换。

由于更换需用时间较长，而且更换较困难，不仅影响砼泵的使用，还会使混凝土整体浇注质量下降。

因此如何提高眼镜板、切割环的使用寿命是一个急需解决的问题。

耐磨堆焊技术所需生产设备简单，操作灵活，堆焊后的零件抗磨损性能相对有很大的提高，因而在砼泵上得到了广泛的应用。

1砼泵磨损机理分析砼泵分配阀的眼镜板、切割环、搅拌叶片、混凝土输送缸和输送管等都处于由水泥、砂石、骨料及水混合而形成的混凝土包围之中，并且在搅拌混合的过程中，水泥的主要矿物成分与水发生化学反应而呈弱碱性（pH 值约为11.5～12.0），这就使得这些部件处在弱碱性的腐蚀性环境中，同时，混凝土中的砂石、碎石都是硬度高达HRC40～50的硬类物质，在与零部件发生相对运动时，对零部件造成强烈的磨料磨损，部分骨料是棱角尖锐的砂粒，对磨损面具有较强的切削作用，从而造成严重的磨损。

目前，砼泵分配阀的主要结构形式有两类，即S 管阀和闸板阀，其中S 管阀应用最为广泛，其独特的浮动密封环（见图1），具有自动调节间隙的功能，结构新颖，无截面变化，流道通畅，且磨损后容易更换。

砼泵在工作过程中S 管连同切割环快速来回摆动，与固定不动的眼镜板形成摩擦密封副，切割环连同S 管在摆动时不仅要克服混凝土的阻力，还要切割流道中正在以0.4～1m/s 的速度流动混凝土，当遇到石子等骨料阻碍换向时，还要剪断这些骨料。

同时细小的磨粒可能被带入摩擦副内，在循环工作条件下，切割环和眼镜板端面受到磨损而且间隙不断加大，磨损进而加剧，剪断石子时的严重冲击使其耐磨层发生颗粒状崩碎，甚至造成缺口，使摩擦副密封性减弱，砂浆外泄，最终造成吸料难度增加，砼泵出口压力降低，泵送高度和距离降企业技术开发２００８年９月低，甚至出现堵管影响工地施工效率和施工质量。

输送管也是砼泵工作时极易因磨损而失效的部件，耐磨性好的混凝土缸和输送管道可以增加更换耐磨易损件的时间间隔，从而提高砼泵输送施工效率。

可见砼泵的工作条件比较恶劣，如何提高恶劣条件下的砼泵抗磨损性能是所有砼泵生产制造企业一直在研究的课题。

为了提高砼泵易磨损件（主要包括搅拌叶片、眼镜板、切割环、S 管和输送管）的耐磨性能，工程上大量采用在易磨损工件表面堆焊耐磨层的方法。

2耐磨堆焊技术在砼泵上的应用2.1耐磨堆焊工艺堆焊是指将具有特定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。

其目的不是为了连接零部件，而是为了提高零件的耐磨、耐热和耐腐蚀等特殊性能。

应用在砼泵易磨损件上的耐磨堆焊技术主要是为了提高砼泵特定零件的耐磨性能。

堆焊层耐磨性能主要取决于堆焊层的显微结构和化学成份，在磨料磨损工况条件下，堆焊层硬度与磨料硬度之比Hd/Hm 直接影响着堆焊层的耐磨性。

经验表明，Hd/Hm<0.5时，堆焊层磨损速度非常快，当Hd/Hm>1.3时，基本不磨损。

目前，堆焊工艺方法比较多，常用的有：电渣堆焊、手工电弧堆焊、氧乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、等离子堆焊、气体保护堆焊和震动电弧堆焊等。

由于手工电弧堆焊所需设备简单、设备机动灵活、成本低、使用可靠，能通过选择堆焊焊条和调整堆焊工艺获得比较满意的堆焊合金成分，因此，目前它仍然是一种应用最广的堆焊工艺方法，在砼泵制造企业大量采用。

手工电弧堆焊时一般应注意几个方面：①在保证堆焊性能的前提下，尽量使堆焊材料与基体材料线膨胀系数接近，并对工件进行焊前预热和焊后缓冷，以防止或减少堆焊层裂纹的产生。

②选择合适的堆焊焊条，堆焊过程中尽量降低稀释率和减少合金元素的损失，使合金尽可能多地过渡到堆焊层中，从而保证耐磨堆焊层的硬度。

③注意焊接热变形对零件加工精度的影响。

④保证焊接质量的前提下提高效率。

2.2耐磨堆焊技术在砼泵上的应用2.2.1耐磨堆焊技术在砼泵上的应用图2所示为HBT80.16.181RS 砼泵所用切割环和眼镜板的堆焊层示意图，堆焊用焊条为D938钼铬硼合金耐磨堆焊焊条，焊后时效处理以消除内应力，堆焊层表面硬度HRC60～65。

眼镜板和切割环组成的磨擦密封副表面堆焊层厚度为5mm 。

经耐磨堆焊后的眼镜板和切割环可以获得比较高的使用寿命，工地使用情况表明，眼镜板的使用寿命可达2～3万m 3。

切割环的磨损一般发生在切割环的边沿，磨损没有眼镜板均匀，一般经耐磨图１砼泵分配阀示意图ａ切割环ｂ眼镜板单位：ｍｍ图２切割环和眼镜板堆焊层示意图眼镜板切割环２－Φ１９５２６３Φ１９５Φ２００Φ２５６２５５１４６２３堆焊层ＡＡ－ＡＲ１２５３０２５堆焊层２－Φ２００Ａ32第２７卷第９期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"技术前沿堆焊后的切割环使用寿命可达1.0～1.5万m 3，如能及时调整切割环的方向，使其边沿磨损均匀，那么切割环的寿命将延长一倍，达2万m 3以上。

搅拌叶片通常也是砼泵的易磨损件之一，为了提高搅拌叶片的寿命，降低其单位时间内的磨损量，一般也采用耐磨堆焊的办法，在螺旋叶片的外缘和支撑筋板的两侧用D938或D978焊条堆焊3～5mm ，螺旋叶片的内外面用D938耐磨焊条堆焊间距为10～15mm 、焊高为2mm 的放射状耐磨带。

此外砼泵输送管的内表面也可堆焊2mm 厚的耐磨层，以提高输送管的抗磨损性能。

2.2.2耐磨堆焊时的注意事项砼泵易磨损件的耐磨堆焊主要采用焊条为D938钼铬硼合金耐磨堆焊焊条，其焊层具有硬度高（HRC>62～65）、韧性好、耐高温和耐磨损等特点，施焊时应注意：①焊前应清除工件上的油、锈及杂质。

②D938焊条应存放在干燥库房内，若受潮，应在200℃温度下烘干方可使用。

③为保证堆焊质量，防止焊层内应力过大，母材最好预热至400℃左右。

④参考电流：Φ3.2、Φ4.0和Φ5.0分别对应90～120A 、140～180A 和180～220A 。

3结语眼镜板和切割环作为砼泵非常重要的部件，因其工作环境恶劣常常过早磨损而失效。

工程实践表明，采用耐磨堆焊技术对其易磨损表面进行处理，只要耐磨焊条的选择和施焊工艺妥当，砼泵易磨损件完全可以获得理想的抗磨损性能和使用寿命。

耐磨堆焊技术以其生产设备简单，操作灵活，可大幅提升零件表面抗磨损性能的诸多优点，值得在砼泵的生产制造过程中推广应用。

参考文献：[1]刘家俊.材料磨损原理及其耐磨性[M].北京：清华大学出版社，1993.11.[2]郑金芝，梁建须.混凝土泵耐磨板的制造工艺[J].工程机械，2000，31(9).陈桂平，等：耐磨堆焊技术在砼泵上的应用由中国农业大学李宁院士领导的研发团队，与北京济普霖生物技术有限公司和北京科润维德生物技术有限责任公司通力合作，日前在北京转基因动物试验基地，顺利出生了一头健康的转人“ＣＤ２０抗体基因”的转基因奶牛，这头转基因奶牛出生体重３８kg ，健康状况良好。

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