一种B掺杂的Fe-Cr-C系刮板用堆焊焊丝及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种B掺杂的Fe

A B-doped Fe-Cr-C hardfacing welding wire for scraper and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝、堆焊焊丝的制备方法以及堆焊焊丝的应用。

技术介绍

[0002]随着科技进步，对矿产资源的需求不断提高，矿用机械的研发与创新也在大力推进。在矿用机械设备中，刮板输送机、转载机、刨煤机等作为重要矿用运输设备已经向重载荷、长距离和长服役寿命的方向发展。但是，矿用机械其使用环境较为恶劣，在服役过程中经常会因为摩擦磨损、颗粒撞击、介质腐蚀等原因导致结构的失效，若不进行再制造修复而是选择直接弃用，会造成资源的极大浪费。
[0003]矿山机械再制造的重要特征表现在再制造产品的质量和性能能够达到甚至超越新产品，而成本仅仅只是新产品的50％左右，节能效果达到60％左右，节约材料在70％以上，社会、经济效益显著。矿用刮板结构的磨损是不可避免的，并且其待修复的数量巨大。堆焊是再制造行业中一个重要的制造手段，由于其堆焊层与基体结合强度高，可显著提高工件的使用寿命。而堆焊层的质量主要由堆焊用的焊丝决定。因此，开发与刮板母材匹配的堆焊用焊丝，形成牢固结合的堆焊层，并通过多元合金强化堆焊层金属，满足其继续服役需求，具有重要的工程实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，专门用于矿用刮板的电弧堆焊修复再制造，可以满足继续服役要求，从而降低生产成本。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝的制备方法。
[0006]本专利技术还有一个目的是提供一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊层的制备方法。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实施的：
[0008]一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，包括药芯和焊皮，其特征在于：药芯按质量百分比包括如下成分：C粉0.8～1.0％，Si粉1.2～1.5％，Mn粉3.2～3.8％，Cr粉60～65％，B粉5～8％，ZiC粉2.5～3％，氮化钒铁粉2～5％，其余为Fe粉，以上组分质量百分比之和为100％。
[0009]进一步的，粉末的粒径为75～150μm，粉末的纯度均为≥99.90％。
[0010]进一步的，焊皮的材质为低碳钢带。
[0011]进一步的，焊皮的厚度为0.3mm，宽度为7mm。
[0012]进一步的，药芯焊丝的药粉填充率控制在30～35％。
[0013]一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝的制备方法，具体步骤如下：
[0014]步骤1：按权利要求1的质量百分比分别称取药粉C粉、Si粉、Mn粉、Cr粉、B粉、ZiC粉、氮化钒铁粉、其余为Fe粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0015]步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为150～180
℃，保温时间为2～3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为2～3h；
[0016]步骤3：采用酒精去除焊皮带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在焊皮带内形成粗焊丝；
[0017]步骤4：将步骤3制备的粗焊丝，经多次拉拔最终拉拔至预设直径范围；
[0018]步骤5：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
[0019]进一步的，在步骤4中，第一道拉拔模具孔径为2.6mm，第一道工序拉拔完毕后，将第二道至第N道模具孔径依次减少，N≥2，最终获得直径1.2mm的药芯焊丝。
[0020]进一步的，一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板堆焊层制备方法，具体步骤如下：
[0021](1)用角磨机打磨失败刮板表面的待修复区域，使其露出金属光泽，用酒精去除表面的油渍；
[0022](2)用氧乙炔火焰预热刮板至280～300℃；
[0023](3)采用的刮板用堆焊焊丝进行刮板表面的堆焊；
[0024](4)刮板堆焊结束后用保温棉包裹。
[0025]进一步的，一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板堆焊层制备方法，焊接电流180～200A，焊接电压为20～25V，焊接速度为40cm/min，堆焊层搭接率为20％，保护气体为混合气80％Ar+20％CO2。
[0026]进一步的，堆焊时层间温度控制在250～270℃。
[0027]本专利技术针对刮板用堆焊焊丝、刮板用堆焊焊丝的制备方法与刮板用堆焊层的制备方法，矿用刮板结构的磨损是不可避免的，并且其待修复的数量巨大；本专利技术开发与刮板母材匹配的堆焊用焊丝，形成牢固结合的堆焊层，并通过多元合金强化堆焊层金属，满足其继续服役需求，具有重要的工程实际意义，本专利技术的有益效果是：
[0028](1)本专利技术在Fe
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Cr
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C合金系中添加B元素，实现了B对(Cr,Fe)7C3碳化物的掺杂，从而提高了该碳化物的稳定性。
[0029](2)本专利技术添加ZrC硬质粉，该粉末的添加通过在熔覆金属中形成弥散分布的硬质相，从而提高堆焊层的耐磨性能。
[0030](3)本专利技术添加了氮化钒铁粉，该粉末中含有V、N、C和Fe元素，是一种新型的合金添加剂。V的添加有利于形成VC，强化堆焊合金。N通过部分取代C元素，减少钢中的C，细化组织，提高屈服强度和抗拉强度；此外，N还可以通过析出碳氮化物，提高堆焊层磨粒磨损性能。
[0031](4)本专利技术方法在进行刮板表面堆焊时，焊前预热，焊后缓冷，并选择较低的热输入，从而抑制堆焊层的开裂。
附图说明
[0032]图1为本专利技术方法中实施案例2制备的刮板表面堆焊层宏观形貌图。
[0033]图2为本专利技术方法中实施案例2制备的刮板堆焊层金相组织图。
[0034]图3为本专利技术实施案例2制备的刮板表面堆焊层的摩擦磨损形貌图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0036]本专利技术提供一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：C粉0.8～1.0％，Si粉1.2～1.5％，Mn粉3.2～3.8％，Cr粉60～65％，B粉5～8％，ZiC粉2.5～3％，氮化钒铁粉2～5％，其余为Fe粉，以上组分质量百分比之和为100％。
[0037]上述一种B掺杂的Fe
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Cr
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，包括药芯和焊皮，其特征在于，所述药芯按质量百分比包括如下成分：C粉 0.8～1.0％，Si粉 1.2～1.5％，Mn粉 3.2～3.8％，Cr粉 60～65％B粉 5～8％，ZiC粉 2.5～3％，氮化钒铁粉 2～5％，其余为Fe粉，以上组分质量百分比之和为100％。2.如权利要求1所述的一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，其特征在于，所述粉末的粒径为75～150μm，粉末的纯度均为≥99.90％。3.如权利要求1所述的一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，其特征在于，所述焊皮的材质为低碳钢带。4.如权利要求1所述的一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，其特征在于，所述焊皮的厚度为0.3mm，宽度为7mm。5.如权利要求1所述的一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝，其特征在于，药芯焊丝的药粉填充率控制在30～35％。6.一种如权利要求1
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5任一项所述的一种B掺杂的Fe
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Cr
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C系刮板用堆焊焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：按权利要求1所述的质量百分比分别称取药粉C粉、Si粉、Mn粉、Cr粉、B粉、ZiC粉、氮化钒铁粉、其余为Fe粉，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为150～180℃，保温时间为2～3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，王东，王惠，
申请(专利权)人：府谷县旭丽机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：