耐磨堆焊材料在水泥砂浆施工机械中的应用
时间：2021-01-09 00:02:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：建筑施工机械在应用中往往存在较大的磨损，特别是水泥砂浆施工机械磨损更加严重，应用耐磨堆焊材料可以修补磨损，同时在新制造砂浆机械时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浆施工机械中的应用现状，并根据其特色分析其未来发展，旨在为水泥砂浆施工机械的设计和制造提供一定的借鉴。
关键词：耐磨堆焊材料；水泥砂浆施工机械；机械磨损率
中图分类号：TB30 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0036-02
应用耐磨堆焊材料可以有效地完成机械磨损的修补，保证设备的正常运行。当前我国基础设施建设还处于高速发展时期，各类建筑机械的使用十分频繁，包括水泥砂浆施工机械等。在实际应用中，水泥砂浆施工机械很容易被砂石磨损，长期工作后会出现表面凹陷等问题。分析耐磨堆焊材料在水泥砂浆施工机械中的应用以及其自身的发展前景有重要的意义。
1 耐磨堆焊技术以及水泥砂浆施工机械磨损情况简述
1.1 耐磨堆焊技术简述
堆焊技术是指在材料表面进行修复和强化的一种技术，当零件表面出现磨损凹陷，或者零件表面需要进行抗磨损加固时，可以将金属在对象表面熔焊，使其均匀分布于对象表面或者填充于凹陷处，冷却后，金属与对象表面融为一体，修复和加固工作即完成。耐磨堆焊材料是指用于堆焊的各类耐磨能力较强的材料，一般为合金材料。
1.2 水泥生产机械和砂浆施工机械磨损情况简述
我国的水泥产量长期居于世界第一位，由于我国存在大量的建筑工程，水泥的使用量、总产量始终居高不下，自2005年以来，我国水泥年产量始终维持在10亿吨以上，针对该产业的调查则表明，机械磨损率大约为：100g/t，即每生产一吨水泥，会磨损100g金属材料，按我国年产10亿吨水泥的水平，每年因为生产损失的金属材料超过10万吨。针对建筑业的调查则表明，在普通的水泥砂浆制备工作中，机械磨损率为67g/t，每生产一吨水泥砂浆，会磨损67g金属材料，较之水泥生产磨损率略低，耐磨堆焊材料的应用对于缓解该状况有一定的积极作用。
2 水泥砂浆施工机械易损件的磨损机理以及耐磨堆焊材料的选用
2.1 水泥砂浆施工机械易损件的磨损机理
磨损是有相对运动的物体在接触应力的作用下，表面损伤而导致失去材料的过程。金属材料的磨损按机制可分为疲劳磨损、微切削磨损、脆性断裂磨损、粘着磨损及磨蚀磨损等。螺杆式砂浆泵工作时，因为砂浆的速度较低（一般在20m/s以下），易损件的冲蚀和气蚀的倾向很小，在此研究中忽略。磨料磨损是水泥砂浆施工机械如螺杆式砂浆泵的主要磨损形式，其磨损占所有磨损造成损失的50%以上。砂浆泵中与砂浆直接接触的零件有螺杆、定子泵体以及砂浆的进出口零件，它们都是易损件，其中以螺杆的磨损最为严重。所以，针对这些易损件制造或维修时应该选择能有效抵抗磨料磨损的材料和施焊工艺。
2.2 耐磨堆焊材料的选用
螺杆式砂浆泵工作时，砂浆骨料在高速运转中不断与螺杆表面发生碰撞，产生粘着磨损、微切削磨损、疲劳磨损和脆性断裂磨损，在易损件表面造成极小的凹陷，随着砂浆泵的不断工作，表面损伤越来越大，需要通过耐磨堆焊技术加以修补。研究表明硬度越高磨损率越低，所以应该选用高硬度的材料制造易损零件；但另一方面，高硬度肯定会导致材料的脆性倾向明显化，引起脆性断裂磨损，所以既要保证材料的高硬度又要使得材料具有一定的韧性。在这个基本要求下，（1）选用Cr、B、Ni、W、V配比适当的合金具有优异的耐磨料磨损性能。（2）配比24.5%～25.5%Cr、1.3%～1.4%B、3.9%～4.2%W、3.0%～3.2%V时，合金耐磨料磨损性能达到最佳。
实践说明，在制造新的螺杆式砂浆泵时，采用这种合金制造的螺杆具有较好的耐磨性。
3 耐磨堆焊材料在水泥砂浆施工机械中的应用现状
3.1 在砂浆泵方面的应用
大型砂浆泵大都采用柱塞式，柱塞和缸体属于易损件，常用耐磨堆焊材料修复这些易损件。小微砂浆泵一般采用螺杆结构，用螺旋面推进砂浆产生扬程。这种小微砂浆泵的主要结构材料为钢衬超高分子量聚乙烯，尽管该材料刚度较之钢铁有一定差距，但其耐腐蚀性却强过几乎所有金属材料。在同类塑料中，其耐磨性、抗蠕变性、耐腐蚀性、耐冲击性均十分优良。砂浆泵可以用于建筑抹灰砂浆输送、码头电站压力注浆、软基加固注浆作业、矿山和地铁等回填灌浆作业，用途广泛，但在长期使用或者运输水泥砂浆等材料时，其螺杆螺旋面等部位的磨损会较快，如果不及时进行强化处理，会极大程度影响设备整体的使用性能和寿命。目前的技术条件下，主要通过在螺杆螺旋面等部位使用耐磨堆焊材料的方式强化其耐磨损能力。具体而言，先对螺杆螺旋面等部位进行清洗，去除表面砂浆等残留物，测量表面磨损情況，之后在磨损表面堆焊耐磨合金，使合金熔液填充磨损处。经实际检测，耐磨堆焊后的砂浆泵平均寿命可延长1500-2000小时以上。
3.2 在砂浆搅拌机械方面的应用
砂浆搅拌机是常见的水泥砂浆施工机械，其主要作用是将水泥、砂石骨料、水、胶凝材料等进行搅拌，加工为砂浆的机械。其主要组成部分包括拌筒、电机、供水系统、加料和卸料机构、传动机构、附加设备等。电机为设备提供动力，通过传动机构，带动大齿轮从而使拌筒旋转，进行搅拌作业。在实际工作中，拌筒、搅拌结构的磨损较大，也可以通过在相关构件表面堆焊耐磨材料的方式强化其耐磨性能。以拌筒为例，调查显示，拌筒不同部位的磨损率不尽相同，拌筒底部磨损率最高，平均金属磨损率为97g/t，即每生产一吨砂浆，磨损掉97g金属材料，拌筒中部磨损率较低，为74g/t，顶部为28g/t，外部为0.9g/t可以忽略不计。补强时底部和中部作为重点、顶部其次。
4 商业前景
商业利益是经济社会和产业发展的核心推动力之一，鉴于水泥产业、水泥砂浆施工机械在现代社会生产中的重要性和较大的商业价值，耐磨堆焊材料的发展也必然得到重视。事实上，各国目前均在对此进行了大量的研究。以德国为例，在针对汉堡地区的一次调查中，从事耐磨堆焊材料研究的科技人员数目甚至超过了汽车制造、软件开发领域的部分行业，而从业人员的收入水平也高居社会各行业的前列，仅次于企业运营、产品经理等传统高薪岗位。商业的驱动显然是造成这一现象的核心原因。我国也有相当一部分科研机构以及企业进行耐磨堆焊材料的研究，但目前来看，研究成果和进步都稍稍落后于欧美发达国家。
5 结语
通过分析水泥砂浆施工机械易损件的磨损机理，着重论述了耐磨堆焊材料在水泥砂浆施工机械中的应用。目前来看，螺杆式砂浆泵、砂浆搅拌机等的易损件可以应用耐磨堆焊材料使其耐磨性能得到强化，也可以运用此种方式来制造新的螺杆式砂浆泵。广阔的商业应用前景则是耐磨堆焊新材料未来研究的主要动力。
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