歐仕榮+蔡志強(qiáng)

摘 要：建筑施工機(jī)械在應(yīng)用中往往存在較大的磨損，特別是水泥砂漿施工機(jī)械磨損更加嚴(yán)重，應(yīng)用耐磨堆焊材料可以修補(bǔ)磨損，同時(shí)在新制造砂漿機(jī)械時(shí)也可直接使用堆焊材料。基于此，本文分析耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并根據(jù)其特色分析其未來(lái)發(fā)展，旨在為水泥砂漿施工機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：耐磨堆焊材料；水泥砂漿施工機(jī)械；機(jī)械磨損率

中圖分類(lèi)號(hào)：TB30 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）23-0036-02

應(yīng)用耐磨堆焊材料可以有效地完成機(jī)械磨損的修補(bǔ)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)前我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還處于高速發(fā)展時(shí)期，各類(lèi)建筑機(jī)械的使用十分頻繁，包括水泥砂漿施工機(jī)械等。在實(shí)際應(yīng)用中，水泥砂漿施工機(jī)械很容易被砂石磨損，長(zhǎng)期工作后會(huì)出現(xiàn)表面凹陷等問(wèn)題。分析耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機(jī)械中的應(yīng)用以及其自身的發(fā)展前景有重要的意義。

1 耐磨堆焊技術(shù)以及水泥砂漿施工機(jī)械磨損情況簡(jiǎn)述

1.1 耐磨堆焊技術(shù)簡(jiǎn)述

堆焊技術(shù)是指在材料表面進(jìn)行修復(fù)和強(qiáng)化的一種技術(shù)，當(dāng)零件表面出現(xiàn)磨損凹陷，或者零件表面需要進(jìn)行抗磨損加固時(shí)，可以將金屬在對(duì)象表面熔焊，使其均勻分布于對(duì)象表面或者填充于凹陷處，冷卻后，金屬與對(duì)象表面融為一體，修復(fù)和加固工作即完成。耐磨堆焊材料是指用于堆焊的各類(lèi)耐磨能力較強(qiáng)的材料，一般為合金材料。

1.2 水泥生產(chǎn)機(jī)械和砂漿施工機(jī)械磨損情況簡(jiǎn)述

我國(guó)的水泥產(chǎn)量長(zhǎng)期居于世界第一位，由于我國(guó)存在大量的建筑工程，水泥的使用量、總產(chǎn)量始終居高不下，自2005年以來(lái)，我國(guó)水泥年產(chǎn)量始終維持在10億噸以上，針對(duì)該產(chǎn)業(yè)的調(diào)查則表明，機(jī)械磨損率大約為：100g/t，即每生產(chǎn)一噸水泥，會(huì)磨損100g金屬材料，按我國(guó)年產(chǎn)10億噸水泥的水平，每年因?yàn)樯a(chǎn)損失的金屬材料超過(guò)10萬(wàn)噸。針對(duì)建筑業(yè)的調(diào)查則表明，在普通的水泥砂漿制備工作中，機(jī)械磨損率為67g/t，每生產(chǎn)一噸水泥砂漿，會(huì)磨損67g金屬材料，較之水泥生產(chǎn)磨損率略低，耐磨堆焊材料的應(yīng)用對(duì)于緩解該狀況有一定的積極作用。

2 水泥砂漿施工機(jī)械易損件的磨損機(jī)理以及耐磨堆焊材料的選用

2.1 水泥砂漿施工機(jī)械易損件的磨損機(jī)理

磨損是有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體在接觸應(yīng)力的作用下，表面損傷而導(dǎo)致失去材料的過(guò)程。金屬材料的磨損按機(jī)制可分為疲勞磨損、微切削磨損、脆性斷裂磨損、粘著磨損及磨蝕磨損等。螺桿式砂漿泵工作時(shí)，因?yàn)樯皾{的速度較低（一般在20m/s以下），易損件的沖蝕和氣蝕的傾向很小，在此研究中忽略。磨料磨損是水泥砂漿施工機(jī)械如螺桿式砂漿泵的主要磨損形式，其磨損占所有磨損造成損失的50%以上。砂漿泵中與砂漿直接接觸的零件有螺桿、定子泵體以及砂漿的進(jìn)出口零件，它們都是易損件，其中以螺桿的磨損最為嚴(yán)重。所以，針對(duì)這些易損件制造或維修時(shí)應(yīng)該選擇能有效抵抗磨料磨損的材料和施焊工藝。

2.2 耐磨堆焊材料的選用

螺桿式砂漿泵工作時(shí)，砂漿骨料在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷與螺桿表面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生粘著磨損、微切削磨損、疲勞磨損和脆性斷裂磨損，在易損件表面造成極小的凹陷，隨著砂漿泵的不斷工作，表面損傷越來(lái)越大，需要通過(guò)耐磨堆焊技術(shù)加以修補(bǔ)。研究表明硬度越高磨損率越低，所以應(yīng)該選用高硬度的材料制造易損零件；但另一方面，高硬度肯定會(huì)導(dǎo)致材料的脆性?xún)A向明顯化，引起脆性斷裂磨損，所以既要保證材料的高硬度又要使得材料具有一定的韌性。在這個(gè)基本要求下，（1）選用Cr、B、Ni、W、V配比適當(dāng)?shù)暮辖鹁哂袃?yōu)異的耐磨料磨損性能。（2）配比24.5%～25.5%Cr、1.3%～1.4%B、3.9%～4.2%W、3.0%～3.2%V時(shí)，合金耐磨料磨損性能達(dá)到最佳。

實(shí)踐說(shuō)明，在制造新的螺桿式砂漿泵時(shí)，采用這種合金制造的螺桿具有較好的耐磨性。

3 耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在砂漿泵方面的應(yīng)用

大型砂漿泵大都采用柱塞式，柱塞和缸體屬于易損件，常用耐磨堆焊材料修復(fù)這些易損件。小微砂漿泵一般采用螺桿結(jié)構(gòu)，用螺旋面推進(jìn)砂漿產(chǎn)生揚(yáng)程。這種小微砂漿泵的主要結(jié)構(gòu)材料為鋼襯超高分子量聚乙烯，盡管該材料剛度較之鋼鐵有一定差距，但其耐腐蝕性卻強(qiáng)過(guò)幾乎所有金屬材料。在同類(lèi)塑料中，其耐磨性、抗蠕變性、耐腐蝕性、耐沖擊性均十分優(yōu)良。砂漿泵可以用于建筑抹灰砂漿輸送、碼頭電站壓力注漿、軟基加固注漿作業(yè)、礦山和地鐵等回填灌漿作業(yè)，用途廣泛，但在長(zhǎng)期使用或者運(yùn)輸水泥砂漿等材料時(shí)，其螺桿螺旋面等部位的磨損會(huì)較快，如果不及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化處理，會(huì)極大程度影響設(shè)備整體的使用性能和壽命。目前的技術(shù)條件下，主要通過(guò)在螺桿螺旋面等部位使用耐磨堆焊材料的方式強(qiáng)化其耐磨損能力。具體而言，先對(duì)螺桿螺旋面等部位進(jìn)行清洗，去除表面砂漿等殘留物，測(cè)量表面磨損情況，之后在磨損表面堆焊耐磨合金，使合金熔液填充磨損處。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，耐磨堆焊后的砂漿泵平均壽命可延長(zhǎng)1500-2000小時(shí)以上。

3.2 在砂漿攪拌機(jī)械方面的應(yīng)用

砂漿攪拌機(jī)是常見(jiàn)的水泥砂漿施工機(jī)械，其主要作用是將水泥、砂石骨料、水、膠凝材料等進(jìn)行攪拌，加工為砂漿的機(jī)械。其主要組成部分包括拌筒、電機(jī)、供水系統(tǒng)、加料和卸料機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、附加設(shè)備等。電機(jī)為設(shè)備提供動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)大齒輪從而使拌筒旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行攪拌作業(yè)。在實(shí)際工作中，拌筒、攪拌結(jié)構(gòu)的磨損較大，也可以通過(guò)在相關(guān)構(gòu)件表面堆焊耐磨材料的方式強(qiáng)化其耐磨性能。以拌筒為例，調(diào)查顯示，拌筒不同部位的磨損率不盡相同，拌筒底部磨損率最高，平均金屬磨損率為97g/t，即每生產(chǎn)一噸砂漿，磨損掉97g金屬材料，拌筒中部磨損率較低，為74g/t，頂部為28g/t，外部為0.9g/t可以忽略不計(jì)。補(bǔ)強(qiáng)時(shí)底部和中部作為重點(diǎn)、頂部其次。

4 商業(yè)前景

商業(yè)利益是經(jīng)濟(jì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心推動(dòng)力之一，鑒于水泥產(chǎn)業(yè)、水泥砂漿施工機(jī)械在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中的重要性和較大的商業(yè)價(jià)值，耐磨堆焊材料的發(fā)展也必然得到重視。事實(shí)上，各國(guó)目前均在對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。以德國(guó)為例，在針對(duì)漢堡地區(qū)的一次調(diào)查中，從事耐磨堆焊材料研究的科技人員數(shù)目甚至超過(guò)了汽車(chē)制造、軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的部分行業(yè)，而從業(yè)人員的收入水平也高居社會(huì)各行業(yè)的前列，僅次于企業(yè)運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品經(jīng)理等傳統(tǒng)高薪崗位。商業(yè)的驅(qū)動(dòng)顯然是造成這一現(xiàn)象的核心原因。我國(guó)也有相當(dāng)一部分科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)進(jìn)行耐磨堆焊材料的研究，但目前來(lái)看，研究成果和進(jìn)步都稍稍落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析水泥砂漿施工機(jī)械易損件的磨損機(jī)理，著重論述了耐磨堆焊材料在水泥砂漿施工機(jī)械中的應(yīng)用。目前來(lái)看，螺桿式砂漿泵、砂漿攪拌機(jī)等的易損件可以應(yīng)用耐磨堆焊材料使其耐磨性能得到強(qiáng)化，也可以運(yùn)用此種方式來(lái)制造新的螺桿式砂漿泵。廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景則是耐磨堆焊新材料未來(lái)研究的主要?jiǎng)恿Α?/p>

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