喷熔焊接工艺在农机修理中的应用探析

2021-08-15程学山胡宏

江苏农机化 2021年5期

程学山胡宏

0 引言

喷熔焊接是采用喷焊、喷涂、电弧焊等方法对因磨损失效的机械设备零部进行综合修复，使其具备重新正常工作条件的一种维修工艺。喷熔焊接工艺技术由瑞士卡斯托林－厄特帝公司提出，20世纪70年代引入我国，主要应用于电力系统、矿山设备、大型内燃机等领域，也可应用于农业机械设备的轴类、套类、粉碎机刀片以及各种传动轮、叶轮、导轨等易磨损件预防性处理和修复性处理。目前，国内相关科研机构和企业对该技术的研究已趋成熟，相关设备和材料基本实现国产化。现结合探春农机专业合作社农业机械设备维修案例，就喷熔焊接工艺技术在农机修理中的应用提出探讨。

1 喷熔焊接修复技术应用分析

探春农机专业合作社2014年开始在农业机械设备维修中使用喷熔焊接修复技术，截至目前，已使用该项技术修复农机零部件30多件，修复后的农机零部件性能状况均优于新件。

1.1 旋耕机刀轴修复案例

1.1.1 磨损状况

某品牌2000型旋耕机因作业时刀轴轴承座密封损坏，泥浆进入轴承腔，导致轴承失效；因机手未能及时处理故障，导致刀轴轴头磨损失效。更换新轴承后，刀轴轴头与轴承配合间隙过大（在0.35 mm左右），表面磨损状态不规则。

1.1.2 磨损原因分析

零件磨损失效的原因有很多，主要有冲击磨损、压力磨损、磨粒磨损、化学腐蚀、微波冲击等。根据该旋耕机服役条件和失效状态分析，可能是磨粒磨损或压力磨损造成的。而在轴承座密封正常的情况下，轴头受到磨粒磨损的情况可以忽略，故该旋耕机刀轴磨损主要是由压力磨损造成的。

1.1.3 修复工艺方案

该旋耕机刀轴轴头材质为45号钢，硬度为HR55。由于探春农机专业合作社维修车间没有热处理设备，因此未采用电弧焊焊条修复方案，主要采用氧－乙炔和粒度140ɳm铁基金属喷熔粉进行喷熔修复。具体维修步骤如下：

步骤1：表面处理。用车床车削旋耕机刀轴表面金属疲劳层，并拉毛刀轴表面。

步骤2：用氧－乙炔喷熔枪加热刀轴表面。操作时，车床低速旋转，均匀加热，温度控制在300℃左右；同时，打开送粉开关，进行喷熔。喷熔厚度在0.2 mm左右，表面呈镜面状。

步骤3：装配。喷熔完成后，用车床进行车削加工,达到所需尺寸后进行装配。

1.2 饲料粉碎机叶轮修复案例

1.2.1 磨损状况

某品牌420型饲料粉碎机在使用过程中，农作物秸秆粉尘经常在排粉叶轮处堵塞，且加工量减少。经检查，发现排粉叶轮磨损严重。

1.2.2 磨损原因分析

该排粉叶轮材质为q325焊接组合件，材质不耐磨损，但可焊性好。叶轮的主要功能是排粉，转速约为3 000 r/min。磨损的主要原因是由磨粒磨损和冲击磨损造成的。

1.2.3 修复工艺方案

综合考虑粉碎机叶轮工作条件以及经济性因素，制定修复方案：用丝极氩弧焊修复原工件尺寸，用镍包铝粉末喷熔打底，表面用碳化钨粉末喷熔覆盖。具体维修步骤如下：

步骤1：用电动磨头磨削叶轮待修面金属疲劳层，用丝极氩弧焊机进行堆焊，使叶片尺寸恢复；再用电动磨头处理堆焊表面，使叶片厚度一致。

步骤2：将工件待修面清理干净后，用氧－乙炔喷熔枪喷熔打底层（氧－乙炔火焰只是提供粉末放热反应条件所需的热能）。镍包铝粉具有自放热特性，在达到条件时，粉末产生剧烈放热反应并熔融，形成致密的合金涂层。

步骤3：打底层喷熔合格后，进行碳化钨粉末局部覆盖。

步骤4：进行动平衡检测，符合要求后装机试车。

此次喷熔焊接修复后的叶轮完全符合使用要求。

1.3 收割机粮食输送绞龙叶片预防性喷熔焊接修复案例

1.3.1 磨损状况

某品牌国产二手履带式稻麦联合收割机筛下水平输送绞龙工作时间累计约80 h，绞龙叶片表面轻微磨损。由于收割机水平输送绞龙叶片是易损件，该收割机的此部件已经更换了3次，所以探春农机专业合作社决定对该绞龙叶片进行预防性喷熔焊接修复。

1.3.2 磨损原因分析

收割机绞龙利用螺旋叶片输送小麦、水稻等农作物籽粒，主要承受磨粒磨损，其他因素影响较小。

1.3.3 修复工艺方案

绞龙螺旋叶片的材质是普通碳素钢，结构属于非标焊合件。根据收割机绞龙螺旋叶片的材质和工作状况,确定使用镍基镍包铝粉末喷熔覆盖绞龙螺旋叶片的推进面。覆盖宽度在沿外圆向内约三分之二的范围内，厚度约0.2 mm。具体修复步骤如下：

步骤1：用手持电动角磨机清理螺旋叶片表面，再用粗砂轮片磨削金属表面，使其产生均匀磨痕，增加融合接触面，形成微观毛细焊接效果。

步骤2：将绞龙垂直固定在可调速的焊接变位机上，按喷熔工艺要求进行半自动化喷熔作业。

步骤3：绞龙喷熔合格后，进行几何尺寸校准，然后装车调试并下田作业。

经测试，修复后的绞龙叶片完全符合收割机机收工艺要求。经跟踪调查发现，该绞龙正常工作了3年，直到收割机报废都未损坏。

2 技术优势

2.1 修复便捷，不误农时

现代农机修理一般以换件维修为主，但换件所需物流时间较长，正常情况下，换件修理需要两三天时间才能完成，一定程度会影响农机作业进度。而使用喷熔焊接工艺修复农机零部件，可以实现就近快速修理，保证机具及时投入使用，不耽误农时。

2.2 修复后机具性能状态好，使用寿命延长

探春农机专业合作社的维修实践证明，喷熔焊接工艺在农机修理中的应用不仅能使农机零部件尺寸和功能完全恢复，而且经修复后的零部件服役期比新件更长。如果修复技术应用得当，零部件的使用寿命理论上可以延长到原工件的5倍。

2.3 可减少农户开支，促进农业生产

在农机维修中应用喷熔焊接工艺，特别是预防性保养喷熔焊接工艺，可延长农机零部件服役期，节约农户购买农机零部件的费用，减少农户开支；且能够保障农机及时投入生产作业，经济效益明显。

3 在农机修理中推广应用喷熔焊接修复技术的思考

3.1 配齐维修设备，做好硬件支撑

喷熔焊接需要的设备比较专业，包括氧－乙炔及喷熔枪设备、车床以及等离子弧焊机等。这些设备价格较高，一般乡村个体农机维修点很难承受。建议各级农业农村部门在建设区域性农机维修中心时，对有能力开展喷熔焊接维修的企业给予政策扶持，支持这些企业配齐相关维修设备。

3.2 开展专项培训，提高维修水平

应用喷熔焊接工艺修复农机技术要求较高。修理工需要掌握金属材料学、焊接工艺学等相关学科知识，还要学会正确分析、识别农机零部件失效原因和各种零件工况条件等。否则，该技术工艺很难得到推广应用。建议农业农村部门加大对喷熔焊接修复技术相关业务知识的培训和宣传力度，让农机修理工熟练掌握喷熔焊接修复技术，并灵活应用到实际维修工作中。