标准化

《电弧熔丝增材制造耐磨件技术标准》

水泥工业用耐磨件电弧熔丝增材制造技术规范

3.2

耐磨件电弧熔丝增材再制造  additive remanufacturing of wear part

    对磨损失效的耐磨件(如立磨磨辊套/磨辊衬板、磨盘衬板、辊压机挤压辊等)进行电弧熔丝增材制造,使之恢复原有尺寸和性能。

3.3 复合电弧熔丝增材制造 composited additive manufacturing 

采用电弧熔丝增材制造方法将耐磨材料熔覆于金属基体之上，达到设计要求的新品制造方法。

3.4 新品 new parts

未曾投入工业应用的耐磨件。

3.5 旧品 worn parts

经磨损或其他原因导致部分或全部失效后的耐磨件。

 3.6 在线电弧增材制造On-line additive manufacturing 

在耐磨件不拆出设备本体的情况下，使用某种材料进行电弧增材制造，使耐磨件恢复原有尺寸和性能的增材再制造方法。

3.7离线电弧增材制造Off-line additive manufacturing

将耐磨件拆出设备本体，使用某种材料进行电弧增材制造，使耐磨件恢复原有尺寸和性能的电弧增材再制造方法。

4  技 术 要 求

4.1 电弧熔丝增材制造方法要求

4.1.1 对于回转体耐磨件以及平面状态的耐磨件，宜采用电弧熔丝增材制造的方法。

4.1.3  电弧增材制造可采取离线或在线方式。

4.2 电弧熔丝增材制造材料要求

4.2.1 电弧熔丝增材制造使用药芯焊丝时,药粉应填充均匀。

4.2.2  电弧熔丝增材制造前应对耐磨件基材的化学成分和力学性能进行检查,电弧熔丝增材制造材料的化学成分应与耐磨件基材材质成分相匹配,并符合电弧熔丝增材制造后耐磨件的使用性能。

4.2.3 电弧熔丝增材制造材料的形态应便于自动化、机械化、连续的操作方式。

4.2.4 电弧熔丝增材制造材料应有制造厂的质量合格证书,其质量应符合JB/T 3223-1996的规定。

4.2.5 电弧熔丝增材制造使用药芯焊丝时,药粉应均匀填充,其熔敷率应大于85%。埋弧熔丝增材制造时,焊剂与焊丝应配套使用,焊剂的质量应符合GB/T17854-1999或GB/T12470-2003的规定。

4.3 电弧熔丝增材制造时对增材制造设备及其辅助设备要求

4.3.1 电弧熔丝增材制造电源能保证长时间连续稳定工作。

4.3.2 设备应保证电弧熔丝增材制造的熔覆头能实现三维方向移动。

4.3.3 变位机能实现水平方向的旋转和垂直方向的翻转。

4.3.4 应根据耐磨件的结构形式制作工装卡具。

4.3.5 在线电弧熔丝增材制造时,应保证工件与焊接电源有效连接,以确保其他部件不受损害。

4.4 安全和环境要求

4.4.1 电弧熔丝增材制造工作应遵守安全、防护、防火等标准规范、规程的有关规定,不应对现场造成污染。

4.4.2 明弧电弧熔丝增材制造时,增材制造设备应具有遮弧功能。

4.5 再制造评估

4.5.1 对耐磨件旧品电弧熔丝增材再制造前应对基体进行评估,当其满足继续使用要求时才能进行再制造。

4.5.2 当耐磨件旧品存在贯穿性裂纹、局部基体被磨穿、基体厚度过薄等可能导致其整体失效的缺陷时,不宜进行电弧熔丝增材再制造。

4.6 电弧熔丝增材制造工艺评定

4.6.1 耐磨件工艺评定应按GB/T 19868.1或GB/T 19868.2的规定进行。

4.6.2 应根据电弧熔丝增材制造工艺评定结果,制订电弧熔丝增材制造作业指导书指导实际操作。

4.6.3 应以待制造和再制造工件的可增材制造性能为基础,用电弧熔丝增材制造工艺评定来指导生产,不应把实际工件作为试验件。

4.6.4 耐磨件中需以电弧熔丝增材制造方法实现熔覆结合的任何材料，均应进行电弧熔丝增材制造工艺评定。对于特殊形状的部件，还应按几何形状做机械性能试验。

4.6.5 电弧熔丝增材制造工艺评定应进行的检验项目包括熔道外观检查、无损探伤、金相检验、硬度检验、磨料磨损试验、化学成分分析等。

4.7 电弧熔丝增材制造质量及尺寸要求

4.7.1 熔道尺寸应符合相关工艺的规定。                                             

4.7.2 立磨磨辊、磨盘瓦等高耐磨、中低冲击应力耐磨件的电弧熔丝增材制造熔覆层可存在一定数量的横向裂纹,不应存在贯穿性裂纹和密集型气孔等缺陷,表面平均硬度不小于55HRC。

4.7.3 辊压机挤压辊硬面层和网格允许有裂纹, 电弧熔丝增材制造后其表面耐磨花纹可以有不同形式,如横条纹、十字网格、菱形加硬质点、人字形花纹等。花纹的熔道应直,边缘应陡,表面平均硬度应不小于55 HRC。

4.7.4 辊压机挤压辊电弧熔丝增材再制造后,辊体表面圆度公差为2mm。

4.7.5 耐磨件的电弧熔丝增材制造层与基材应有良好的熔合性,且表面平整,无明显的焊瘤和飞溅。熔道应平整光滑。

4.7.6 耐磨板的标准厚度应符合表1的规定, 电弧熔丝增材制造层的厚度偏差为1mm。

 表1 耐磨板标准厚度表

4.7.7 电弧熔丝增材再制造后的耐磨件应符合设计图纸尺寸的规定,再制造后的外形尺寸公差应符合JB/T5000.3 -2007 的规定。

4.8 耐磨性能要求

4.8.1 正常工况下，电弧熔丝增材制造后耐磨件的运行时间应符合表2的规定。

表2 耐磨件电弧熔丝增材制造后运行时间表

4.8.2 耐磨件完成电弧增材再制造后，使用运行时间2000h内不应出现因电弧熔丝增材制造层严重脱落而造成的耐磨件失效。

4.9 对基体内在质量要求

4.9.1 耐磨件旧品电弧增材前应采用无损探伤的方式对基体进行检测，以判断其可增材制造性和残余寿命。    

4.9.2 对电弧熔丝增材制造的复合耐磨件新品,增材制造前应采用超声波探伤,铸件应符合GB/T 7233.1-2009 的相 关规定,锻件应符合GB/T 6402-2008的相关规定。

4.10 对电弧熔丝增材制造后检测要求

电弧熔丝增材制造后的耐磨件成品应逐件检查。检查项目包括电弧熔丝增材制造层的尺寸、形状和裂纹,并进行基体渗透探伤、 熔覆层金相检验和硬度检验。

5  检验方法

5.1 外观及尺寸

采用目测的方法和专用量具检测外观及尺寸。

5.2  无损探伤

无损探伤检验应符合GB/T9443-2007 、GB/T  944-2007、GB/T7233.1-2009或GB/T6402-2008

的规定。

5.3  金相组织

电弧熔丝增材制造层的金相组织检验应符合 GB/T 9441-2009的规定。

5.4 硬度检验

5.4.1 耐磨件电弧熔丝增材制造层硬度检验应按GB/T 230.1-2009的规定。

5.4.2 耐磨件电弧熔丝增材制造层硬度检验时测点不应少于三处,每处测量三次,取其平均值。

5.4.3 测定耐磨材料电弧熔丝增材制造后熔敷金属的硬度时,应在标准试板上试焊3~5层,按照5.4.2 测其硬度平均值。

5.4.4 一在耐磨件电弧熔丝增材制造10层以上时,按照5.4.2的要求检测到的洛氏硬度平均值,可比在试板上测得的硬度值低3 HRC~5 HRC。

5.4.5 用手持式硬度仪在耐磨件上检验硬度时,允许按照30%测量值剔除检验到的低值。

5.5 磨料磨损

磨料磨损试验按ASTM G105-2002(2007)给出的方法进行。

5.6 碳、锰、硅、硫、磷、铬、钼、钒、铌、钛、镍、钨、铝等化学元素的成分

电弧熔丝增材制造层中的碳、锰、硅、硫、磷、铬、钼、钒、铌、钛、镍、钨、铝等化学元素的成分分析,按GB/T 223给出的方法进行。