导向滑靴耐磨层焊接工艺对耐磨性能的影响与改进

导向滑靴耐磨层焊接工艺对耐磨性能的影响与改进

吕帅陈飞

西安煤矿机械有限公司，陕西省西安市 710200

摘要：本文专注于研究导向滑靴耐磨层焊接程序对其抗磨损能力的影响及相应改进方案。首先，详细剖析了导向滑靴的构造和职能，尤其强调了耐磨层对于延长滑靴寿用的关键作用。接着，分析了传统焊接法对耐磨层效果的负面效应，如焊缝形状欠佳、组织性能缺陷及耐磨层与本体的连接强度不足等问题。因此，建议改良焊接流程，如优选焊接材料、调整焊接参数，甚至采纳最新的焊接技术，如等离子转移电弧焊和激光熔覆焊接。通过这些方法，我们期望提升耐磨层质量和本体的连接强度，进而延长导向滑靴的使用寿命。

关键词：导向滑靴；耐磨层；焊接工艺；耐磨性能

引言：导向滑靴乃现代机械设备中关键组件之一，其耐磨性能对设备可靠性和使用寿命有直接影响。耐磨涂层的焊接工艺乃是决定其耐磨性的关键所在。然而，现行焊接工艺存在诸多挑战，如焊缝成形不良、组织性能欠缺及耐磨涂层与基体结合强度不足，导致导向滑靴的使用寿命和性能深受其害。因此，探讨并改善导向滑靴耐磨涂层的焊接工艺，以提升其耐磨性，对提高设备的整体可靠性和延长使用寿命至关重要。

一、导向滑靴的结构与作用

(一)导向滑靴的组成

导向滑靴是机械设备中的核心组件，由基体及耐磨层构成。基体一般选用刚度高、韧性佳的金属材料，以确保全系结构的稳固性和承载能力。耐磨层置于基体表，以顶级耐磨材质，如合金钢或特种陶瓷制成，采用焊接或热喷涂技术，与基体牢固结合。此一构造设计使导向滑靴在负载承受与磨损减轻方面非常出色，由此延长设备使用寿命。

(二) 导向滑靴的功能

导向滑靴的主要职责在于在高速运转的机械设备部件间提供稳定而精细的导向和支撑，避免直接金属接触以降低摩擦和损耗。尤其在液压机械、汽轮机及泵等设备中，导向滑靴保证部件准确位置及运动轨迹，从而提高设备运作效率及精度。除此之外，它还担当负荷传递和冲击吸收的重任，堪称保持机械设备稳定运转的关键组件之一。

(三) 导向滑靴耐磨层的重要性

导向滑靴的耐磨层对提升部件整体性能与耐久性至关重要。由于运行期间导向滑靴面临持续摩擦和磨损，耐磨层能有效防止基体损伤，从而使导向滑靴及整机使用寿命得以延长。耐磨层材质与加工工艺直接决定了其耐磨性能及稳定性。选择优质耐磨材料与改良焊接工艺，能明显改善耐磨层品质，从而强化导向滑靴的性能与可靠性。

二、传统焊接工艺对耐磨层性能的影响

(一)焊接工艺流程

传统施工工艺常用的耐磨层制备技术包括手工电弧焊、气体保护焊及埋弧焊等。此工艺包含材料制备、预处理、焊接及后续处理四大步骤。虽然这些方法在过去几十年内得到了广泛应用，但因其对操作技能和工艺参数的高度依赖，使得焊接品质的一致性和可重复性难以保障。同时，传统焊接过程中的高温输入易导致基材热影响区扩大，从而影响耐磨层与基体的相容性。

(二) 焊缝成形质量问题

在传统焊接工艺中，焊缝形态的质量问题频发，如焊缝不均、气孔与夹杂物出现以及焊接变形等现象。这些问题源于焊接过程中热输入控制不当、焊接速度参差不齐或准备工料不足等原因。焊缝形态质量不佳，不仅影响耐磨层观感，还可能削弱其机械表现，例如抗拉力与冲击韧性，进而影响导向滑靴的全面耐磨性能。

(三) 焊缝组织性能缺陷

传统焊接技法易引发焊接区域组织性能问题，诸如热影响区的过度粗化以及焊缝和母材间硬度不均等。这些问题主要由焊接热量输入引发的金属晶粒过度生长及冷却速率不当所引发，导致焊接区域微观结构与母材截然不同。此种结构非对称将损害焊接接合的机械性能，特别在承受重载或冲击负荷的情况下，更大程度上增加耐磨层脱落或破裂的风险。

(四) 耐磨层与基体结合强度不足

在传统焊接领域，耐磨层与基体的衔接强度普遍较低，这主要源于焊接过程中掌握不当的热输入和冷却速度。连接强度的缺失会导致耐磨层在受机械应力或热循环作用下易发生剥落或裂纹，严重降低导向滑靴的耐磨性及使用寿命。为解决这一挑战，我们需对焊接工艺进行改良，如准确控制热输入、优化焊接材料的匹配性及采用先进的焊接技术以强化耐磨层与基体间的连接。

三、改进导向滑靴耐磨层焊接工艺的措施

(一)优化焊接材料的选择

优化导向滑靴耐磨层焊接工艺的核心环节在于精选合理的焊接材料。恰当的焊接材料选择对确保焊接质量、提升耐磨层性能及增强其与基体间连结力度至关重要。首先，应选择与基体材料兼容性优良的耐磨材料，以降低焊接过程中的热应力和防止裂纹出现。其次，所选用的焊接添加材料（如焊丝或焊粉）应具备出色的耐磨性能和适宜的熔点，从而在焊接过程中形成均匀且致密的耐磨层。另一方面，所选材料应满足工作环境的特殊需求，例如耐腐蚀、耐高温等条件，保证耐磨层能在特定状况下达到最佳性能。综合考量焊接材料的化学组成、物理性能以及与基体材料的兼容性，可以显著改善焊接接头质量，进而提升导向滑靴整体耐磨性能。

(二)调整焊接工艺参数

1.焊接电流和电压

恰当选择焊接电流和电压对于精确控制焊接热量、影响焊缝形成和降低焊接缺陷至关重要。过高的电流会造成热量过剩、焊接飞溅增多以及焊缝过宽，而过低的电流则可能导致焊接不良、焊缝形状不佳。电压调整亦会影响焊接弧度及热量分布，从而影响焊缝外观和渗透深度。精准调控焊接电流和电压可塑造完美的焊缝形态和卓越的焊接性能，提升耐磨层的质量和稳定性。

2. 焊丝送丝速度

焊丝送丝速度直接影响着焊接热量和焊缝填充，是确保焊接品质的关键参数之一。适宜的速度有助于稳固焊接弧焰、确保焊缝金属均匀传输及良好的成形。快速的送丝速度可能导致焊接不稳、焊缝不均，而慢速的送丝则可能影响焊缝的流畅性和成型质量。调整送丝速度以契合焊接电流和工件运动速率，能有效提升焊缝外观和机械性能。

3. 焊接热输入控制

焊接收热的调控对优化焊缝微观结构和减小热影响区域十分关键。适当的热输入有利于减小材料热应力并防止过度晶粒粗化，从而提升焊缝区的机械性能。过高的热输入会导致焊缝过度熔化、冷却速度放缓和焊接变形增大，而过低的热输入则可能影响焊缝成型和渗透。精确计算并控管焊接过程中的热输入，有助于确保耐磨层与基体间的良好粘结，提升导向滑靴的综合性能。

(三)采用新型焊接方法

1.等离子转移电弧焊

等离子转移电弧焊为一项利用等离子高温熔化材料的先进焊接技术，尤其适用于磨耗层加工。此法能够产生稳定且集中的热源，从而使焊接过程更为精确可靠。PTA焊接借助其低热输入下的高效性，实现优异的焊接品质，大幅度降低热影响区，保留基材机械性质，同时确保耐磨层与基体间的牢固冶金结合。此外，PTA焊接还有助于提升耐磨层的均质性及密集度，进而大幅提升其耐磨性能。

2.激光熔覆焊接

激光熔覆焊接乃使用高能激光束作为热源，将耐磨材料熔覆至基体表面的尖端焊接技术。其凭借高精度和低热输入特性，可实现极其细致和精确的焊接控制，最大限度减少热影响区并防止材料过热。激光熔覆焊接不但能提高耐磨层质量及与基材的结合强度，还可通过精确控制熔覆层厚度与成分，以满足特定工作环境和性能需求。此项技术的应用显著提升了导向滑靴耐磨层性能，延长使用寿命。

结语

通过实施上述改进措施，有望大幅提升导向滑靴的可靠性与耐用性，进而全面提升机械系统的性能及稳定性。未来研究应深入发掘先进材料与技术，持续优化导向滑靴的设计与制造工艺，满足更高性能需求及更广泛应用场景。总的来说，持续改进和优化导向滑靴耐磨层焊接工艺，对相关行业的技术进步和可持续发展具有重大战略意义。

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