噴熔焊接工藝在農(nóng)機(jī)修理中的應(yīng)用探析

程學(xué)山 胡宏

0 引言

噴熔焊接是采用噴焊、噴涂、電弧焊等方法對因磨損失效的機(jī)械設(shè)備零部進(jìn)行綜合修復(fù)，使其具備重新正常工作條件的一種維修工藝。噴熔焊接工藝技術(shù)由瑞士卡斯托林－厄特帝公司提出，20世紀(jì)70年代引入我國，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)、礦山設(shè)備、大型內(nèi)燃機(jī)等領(lǐng)域，也可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的軸類、套類、粉碎機(jī)刀片以及各種傳動輪、葉輪、導(dǎo)軌等易磨損件預(yù)防性處理和修復(fù)性處理。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對該技術(shù)的研究已趨成熟，相關(guān)設(shè)備和材料基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。現(xiàn)結(jié)合探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備維修案例，就噴熔焊接工藝技術(shù)在農(nóng)機(jī)修理中的應(yīng)用提出探討。

1 噴熔焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用分析

探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社2014年開始在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備維修中使用噴熔焊接修復(fù)技術(shù)，截至目前，已使用該項(xiàng)技術(shù)修復(fù)農(nóng)機(jī)零部件30多件，修復(fù)后的農(nóng)機(jī)零部件性能狀況均優(yōu)于新件。

1.1 旋耕機(jī)刀軸修復(fù)案例

1.1.1 磨損狀況

某品牌2000型旋耕機(jī)因作業(yè)時(shí)刀軸軸承座密封損壞，泥漿進(jìn)入軸承腔，導(dǎo)致軸承失效；因機(jī)手未能及時(shí)處理故障，導(dǎo)致刀軸軸頭磨損失效。更換新軸承后，刀軸軸頭與軸承配合間隙過大（在0.35 mm左右），表面磨損狀態(tài)不規(guī)則。

1.1.2 磨損原因分析

零件磨損失效的原因有很多，主要有沖擊磨損、壓力磨損、磨粒磨損、化學(xué)腐蝕、微波沖擊等。根據(jù)該旋耕機(jī)服役條件和失效狀態(tài)分析，可能是磨粒磨損或壓力磨損造成的。而在軸承座密封正常的情況下，軸頭受到磨粒磨損的情況可以忽略，故該旋耕機(jī)刀軸磨損主要是由壓力磨損造成的。

1.1.3 修復(fù)工藝方案

該旋耕機(jī)刀軸軸頭材質(zhì)為45號鋼，硬度為HR55。由于探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社維修車間沒有熱處理設(shè)備，因此未采用電弧焊焊條修復(fù)方案，主要采用氧－乙炔和粒度140?m鐵基金屬噴熔粉進(jìn)行噴熔修復(fù)。具體維修步驟如下：

步驟1：表面處理。用車床車削旋耕機(jī)刀軸表面金屬疲勞層，并拉毛刀軸表面。

步驟2：用氧－乙炔噴熔槍加熱刀軸表面。操作時(shí)，車床低速旋轉(zhuǎn)，均勻加熱，溫度控制在300℃左右；同時(shí)，打開送粉開關(guān)，進(jìn)行噴熔。噴熔厚度在0.2 mm左右，表面呈鏡面狀。

步驟3：裝配。噴熔完成后，用車床進(jìn)行車削加工,達(dá)到所需尺寸后進(jìn)行裝配。

1.2 飼料粉碎機(jī)葉輪修復(fù)案例

1.2.1 磨損狀況

某品牌420型飼料粉碎機(jī)在使用過程中，農(nóng)作物秸稈粉塵經(jīng)常在排粉葉輪處堵塞，且加工量減少。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)排粉葉輪磨損嚴(yán)重。

1.2.2 磨損原因分析

該排粉葉輪材質(zhì)為q325焊接組合件，材質(zhì)不耐磨損，但可焊性好。葉輪的主要功能是排粉，轉(zhuǎn)速約為3 000 r/min。磨損的主要原因是由磨粒磨損和沖擊磨損造成的。

1.2.3 修復(fù)工藝方案

綜合考慮粉碎機(jī)葉輪工作條件以及經(jīng)濟(jì)性因素，制定修復(fù)方案：用絲極氬弧焊修復(fù)原工件尺寸，用鎳包鋁粉末噴熔打底，表面用碳化鎢粉末噴熔覆蓋。具體維修步驟如下：

步驟1：用電動磨頭磨削葉輪待修面金屬疲勞層，用絲極氬弧焊機(jī)進(jìn)行堆焊，使葉片尺寸恢復(fù)；再用電動磨頭處理堆焊表面，使葉片厚度一致。

步驟2：將工件待修面清理干凈后，用氧－乙炔噴熔槍噴熔打底層（氧－乙炔火焰只是提供粉末放熱反應(yīng)條件所需的熱能）。鎳包鋁粉具有自放熱特性，在達(dá)到條件時(shí)，粉末產(chǎn)生劇烈放熱反應(yīng)并熔融，形成致密的合金涂層。

步驟3：打底層噴熔合格后，進(jìn)行碳化鎢粉末局部覆蓋。

步驟4：進(jìn)行動平衡檢測，符合要求后裝機(jī)試車。

此次噴熔焊接修復(fù)后的葉輪完全符合使用要求。

1.3 收割機(jī)糧食輸送絞龍葉片預(yù)防性噴熔焊接修復(fù)案例

1.3.1 磨損狀況

某品牌國產(chǎn)二手履帶式稻麥聯(lián)合收割機(jī)篩下水平輸送絞龍工作時(shí)間累計(jì)約80 h，絞龍葉片表面輕微磨損。由于收割機(jī)水平輸送絞龍葉片是易損件，該收割機(jī)的此部件已經(jīng)更換了3次，所以探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社決定對該絞龍葉片進(jìn)行預(yù)防性噴熔焊接修復(fù)。

1.3.2 磨損原因分析

收割機(jī)絞龍利用螺旋葉片輸送小麥、水稻等農(nóng)作物籽粒，主要承受磨粒磨損，其他因素影響較小。

1.3.3 修復(fù)工藝方案

絞龍螺旋葉片的材質(zhì)是普通碳素鋼，結(jié)構(gòu)屬于非標(biāo)焊合件。根據(jù)收割機(jī)絞龍螺旋葉片的材質(zhì)和工作狀況,確定使用鎳基鎳包鋁粉末噴熔覆蓋絞龍螺旋葉片的推進(jìn)面。覆蓋寬度在沿外圓向內(nèi)約三分之二的范圍內(nèi)，厚度約0.2 mm。具體修復(fù)步驟如下：

步驟1：用手持電動角磨機(jī)清理螺旋葉片表面，再用粗砂輪片磨削金屬表面，使其產(chǎn)生均勻磨痕，增加融合接觸面，形成微觀毛細(xì)焊接效果。

步驟2：將絞龍垂直固定在可調(diào)速的焊接變位機(jī)上，按噴熔工藝要求進(jìn)行半自動化噴熔作業(yè)。

步驟3：絞龍噴熔合格后，進(jìn)行幾何尺寸校準(zhǔn)，然后裝車調(diào)試并下田作業(yè)。

經(jīng)測試，修復(fù)后的絞龍葉片完全符合收割機(jī)機(jī)收工藝要求。經(jīng)跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該絞龍正常工作了3年，直到收割機(jī)報(bào)廢都未損壞。

2 技術(shù)優(yōu)勢

2.1 修復(fù)便捷，不誤農(nóng)時(shí)

現(xiàn)代農(nóng)機(jī)修理一般以換件維修為主，但換件所需物流時(shí)間較長，正常情況下，換件修理需要兩三天時(shí)間才能完成，一定程度會影響農(nóng)機(jī)作業(yè)進(jìn)度。而使用噴熔焊接工藝修復(fù)農(nóng)機(jī)零部件，可以實(shí)現(xiàn)就近快速修理，保證機(jī)具及時(shí)投入使用，不耽誤農(nóng)時(shí)。

2.2 修復(fù)后機(jī)具性能狀態(tài)好，使用壽命延長

探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社的維修實(shí)踐證明，噴熔焊接工藝在農(nóng)機(jī)修理中的應(yīng)用不僅能使農(nóng)機(jī)零部件尺寸和功能完全恢復(fù)，而且經(jīng)修復(fù)后的零部件服役期比新件更長。如果修復(fù)技術(shù)應(yīng)用得當(dāng)，零部件的使用壽命理論上可以延長到原工件的5倍。

2.3 可減少農(nóng)戶開支，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

在農(nóng)機(jī)維修中應(yīng)用噴熔焊接工藝，特別是預(yù)防性保養(yǎng)噴熔焊接工藝，可延長農(nóng)機(jī)零部件服役期，節(jié)約農(nóng)戶購買農(nóng)機(jī)零部件的費(fèi)用，減少農(nóng)戶開支；且能夠保障農(nóng)機(jī)及時(shí)投入生產(chǎn)作業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3 在農(nóng)機(jī)修理中推廣應(yīng)用噴熔焊接修復(fù)技術(shù)的思考

3.1 配齊維修設(shè)備，做好硬件支撐

噴熔焊接需要的設(shè)備比較專業(yè)，包括氧－乙炔及噴熔槍設(shè)備、車床以及等離子弧焊機(jī)等。這些設(shè)備價(jià)格較高，一般鄉(xiāng)村個體農(nóng)機(jī)維修點(diǎn)很難承受。建議各級農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門在建設(shè)區(qū)域性農(nóng)機(jī)維修中心時(shí)，對有能力開展噴熔焊接維修的企業(yè)給予政策扶持，支持這些企業(yè)配齊相關(guān)維修設(shè)備。

3.2 開展專項(xiàng)培訓(xùn)，提高維修水平

應(yīng)用噴熔焊接工藝修復(fù)農(nóng)機(jī)技術(shù)要求較高。修理工需要掌握金屬材料學(xué)、焊接工藝學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識，還要學(xué)會正確分析、識別農(nóng)機(jī)零部件失效原因和各種零件工況條件等。否則，該技術(shù)工藝很難得到推廣應(yīng)用。建議農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門加大對噴熔焊接修復(fù)技術(shù)相關(guān)業(yè)務(wù)知識的培訓(xùn)和宣傳力度，讓農(nóng)機(jī)修理工熟練掌握噴熔焊接修復(fù)技術(shù)，并靈活應(yīng)用到實(shí)際維修工作中。

3.3 合理制定修復(fù)方案，按步驟開展維修服務(wù)

目前，噴熔焊接技術(shù)操作規(guī)范已經(jīng)成熟，該工藝實(shí)施完成后能否達(dá)到預(yù)期效果，關(guān)鍵在于能否客觀正確地分析農(nóng)機(jī)零部件磨損失效的原因，能否根據(jù)零部件工況條件合理地制定修復(fù)方案（重點(diǎn)為焊接材料選定、工藝路線擬定）并按步驟實(shí)施維修，因此，合理制定修復(fù)方案，按步驟開展維修服務(wù)是確保維修質(zhì)量的關(guān)鍵。