2.0
CÔNG VIỆC VÀ VẬT LIỆU NỀN
2.1 Công việc
Con lăn đỡ làm
việc trong môi trường nhiệt độ cao (bức xạ nhiệt), nhiệt độ thay đổi và chịu lực
nén từ trọng lượng của trọng lượng phôi thép cộng với ma sát lăn giữa bề mặt
con lăn và bề mặt phôi thép chạy qua. Đó tất cả là những nguyên nhân gây mòn,
thủng vỡ trên bề mặt của con lăn có thể xảy ra trong quá trình làm việc. Đó
cũng là cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu hàn va kỹ thuật hàn phù hợp cho việc
phục hồi bề mặt và kích thước của con lăn.
2.2 lớp vật liệu nền của
con lăn
Tài liệu này đề
cập đến việc hàn đắp cho con lăn đỡ trong ngành sản xuất thép. Loại vật liệu sử
dụng trong quy trình này được đề cập tại tiêu chuẩn EN 10269, 16CrMo44, 25CrMO4, 42CrMo4
hoặc loại tương đương. Thành phần tỉ lệ của các loại thép được đề cập như trong
bảng 1
3.0 VẬT LIỆU HÀN ĐĂP
Dây hàn D430, D414 được khuyến nghị dung trong hàn sửa chữa bề mặt của những loại con lăn này.
Trong đó, Dây hàn D430 được sử dụng cho hàn lớp hàn lót. Kim loại hàn được sử dụng đặc biệt cho con lăn với loại vật liệu nền 42CrMo4 hoặc thành phần tương đương loại mà có hàm lượng cac-bon lớn 0.3%. Đây hàn D414N được sử dụng cho các lớp hàn đắp sau đó. Tùy thuộc và chiều dầy đắp mong muốn, số lớp hàn có thể là 2 hoặc lớn hơn.
Với những loại con lăn 16CrMo44 và 25CrMo4, dây hàn hợp kim D430 có thể được sử dụng trực tiếp sau khi bề mặt đã được làm thật sạch trước khi hàn mà không cần sử dụng lớp hàn lót.
Kim loại mối hàn từ dây D430 chứa thành phần cac-bon thấp, silicon thấp, hợp kim Chromium, Molydenum thấp, kim loại hàn thấp. và dây D414 có lượng cac-bon trung bình, kim loại hàn thép Mác-ten-xít có bổ sung thêm Nickel, Molydenum và Vanadium. Kim loại hàn cũng bao gồm việc bổ sung thêm 1 lượng có kiểm soát Nitrogen. Sự kết hợp vật liệu hàn này mang lại cho lớp vật liệu hàn đắp cấu trúc nhiệt luyện cac-bon trung bình như trong cấu trúc của thép Mac-ten-xit. Do đó, nó được thiết kế cho các loại vật liệu có tính chất cứng và Dai. Việc bổ sung Nitrogen trong khi hàn sẽ làm cho lớp hàn đắp cứng hơn và chống mòn tốt hơn trong các ứng dụng làm việc dưới áp lực cao và nhiệt độ cao, nhiệt độ theo chu trình.
4.0 KĨ THUẬT VÀ THÔNG SỐ HÀN
Điểm ưu việt của
dây hàn hợp kim SAW là lớp hàn đắp có đường hàn với tỉ lệ cao hơn (độ rộng, chiều
cao). Lớp hàn đắp cũng có được hàn thống nhất giữa vùng đỉnh và vùng chân mối
hàn. Một biểu đồ phác thảo của bề mặt lớp đắp có đường hàn của quy trình hàn đắp
con lăn được thể hiện như Hình 1. Nhìn chung, chiều cao được đắp của quá
trình hàn dưới lớp thuốc (SAW) sẽ thấp hơn so với các quá trình hàn tương khác với
cùng một số lớp hàn.
Đối với lớp đắp,
việc chồng lớp các đường liền kề có thể giảm đáng kể biến dạng của kết cấu hàn
(hình 1). Do đó, việc định vị dây trong suốt quá trình hàn sẽ làm đảm bảo độ chồng
lớp đường hàn cao hơn (xấp xỉ 50%) để giảm biến dạng của kết cấu được thể hiện trong hình
2.
Hình 2 - Ảnh hưởng của việc
chồng lớp hàn (bước nhảy) đối với biến dạng hàn
5.0 SỰ XỬ LÍ NHIỆT SAU KHI HÀN VÀ BIỆN
PHÁP KHỬ ỨNG SUẤT DƯ
Việc hàn là quá
trình cấp nhiệt vào kết cấu hàn, nó sẽ hình trong trong kết cấu ứng suất dư sau
khi kết thúc công việc hàn. Nhiệm vụ của công tác sử lý nhiệt là giảm ứng suất
dư và sắp xếp lại cấu trúc của tổ chức kim loại hàn. Với những Con lăn nhỏ (cán
thép) có thể sử dụng lò để thực hiện công việc này. Đối với con lăn kích thước
lớn (con lăn đỡ lò) toàn bộ bề mặt sau khi hàn phải được xử lý nhiệt và kiểm
soát nhiệt độ bằng máy xử lý nhiệt sáu kênh. Quy trình kiểm soát nhiệt được thực
hiện như sau:
- Đưa nhiệt động lên 400-450 độ và giữ ở nhiệt độ đó trong vòng từ 6-8 giờ.
- Nhiệt
độ con lăn trước khi thực hiện phải thấp hơn 100 độ
- Tốc
độ nung nóng (tăng nhiệt) và làm nguội (giảm nhiệt) tối đa là 100 độ/giờ
Độ cứng của bề mặt con lăn sau khi xử lí nhiệt sau khi hàn được thể hiện trong hình 4. Độ cứng đạt được sau khi xử lý nhiệt là 40-42 HRC. Việc kiểm soát nhiệt độ là đặc biệt quan trọng. Vì nếu nhiệt độ vượt quá giớ hợn trên (>450 độ) tổ chức tế vi lớp hàn đắp sẽ bị làm thô các cấu tạo vi lượng và làm mềm kim loại hàn.
Hình 4: Biểu đồ ảnh hưởng
của nhiệt độ xử lý nhiệt và độ cứng bề mặt lớp hàn đắp
6.0 TÓM TẮT CÁC BƯỚC HÀN HÀN
Quy trình hàn
được khuyến nghị cho hàn đắp phục hồi cho con lăn đỡ bao gồm các bước đề cập dưới
đây
6.1 Chuẩn bị bề mặt:
Con lăn cần được
được kiểm tra trước khi tiến hành công việc hàn bề mặt. Bề mặt con lăn phải được
làm sạch khỏi bụi bẩn, rỉ sét, dầu mỡ…
Kiểm tra (Siêu
âm) toàn bộ cả trên bề mặt và bên trong kết cấu. Trong trường hợp có tồn tại vết
nứt, nó cần được thổi bỏ và sửa chữa lại bằng dây hàn bù.
6.2 Khử ứng suất trước khi hàn
Con lăn sau khi
làm việc từ khi cấp mới đã có tồn tại ứng suất dư và bề mặt đã bị biến cứng một
phần. Do đó, Con lăn, tốt hơn hết, là nên được giảm ứng lực từ 400-450 độ trong
khoảng 1 giờ cho mỗi 1 inch độ dầy và làm mát từ từ để giảm ứng suất dư có sẵn.
6.3 Gia nhiệt và duy trì nhiệt:
Gia nhiệt tối
thiều tới 250 độ trước khi bắt đầu hàn và duy trì nhiệt độ tương tự (không vượt
quá 250 độ) trong suốt quá trình hàn.
6.4 Hàn
Phụ thuộc vào
thành phần cấu tạo của con lăn, quy trình hàn sử dụng với lớp lót của D430 và các lớp hàn đắp D414
Với thông số
hàn tối ưu, mỗi lớp hàn sẽ dầy thêm 2-3mm trên đường kính của con lăn. Thông số
hàn như đề cập ở Quy trình hàn.
Nhiệt độ duy
trì ở mức 250 độ sẽ được duy trì trong suốt quá trình hàn.
6.5 giảm ứng lực sau khi
hàn:
Sau khi hàn con
lăn phải được tiến hàn xử lý nhiệt nhằm khử ứng suất dư trong kết cấu và sắp xếp
lại tổ chức tế vi của kim loại hàn.
6.6 Gia công bề mặt sau
khi hàn
Con lăn sau khi
được xử lý nhiệt sẽ được gia công hoàn thiện lại bề mặt cho đến khi đạt được
kính thước mong muốn. Các thống số bề mặt: Kích thước, độ nhám bề mặt, độ đồng
tâm phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo các thong số vận hành của con lăn
sau khi phục hồi. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của con lăn sau khi
phục hồi.
6.7 Kiểm tra:
- Các biện pháp kiểm tra sau khi hàn sẽ được thực hiện:
- Kiểm
tra không phá hủy (PT & UT) Thực hiện trước khi gia công bề mặt.
- Kiểm
tra kích thước con lăn
- Kiểm
tra độ tròn và đồng tâm của con lăn.
7.0 CÁC LƯU Ý KHI THỰC HIỆN
Trong suốt ứng dụng đắp phục hồi, nên làm theo cảnh báo dưới đây để nhằm đạt được kết quả như mong đợi
- Làm
sạch con lăn trước khi hàn
- Giảm
ứng suất dư của con lăn trước khi hàn
- Gia
nhiệt con lăn tới 250 độ và duy trì nhiệt độ đó trong suốt quá trình hàn.
- Con
lăn ở bên trong lò sẽ phải đặt trong 1 vị trí hợp lí trong hoặc giữa để có được
luống nhiệt đều và tốt hơn xung quanh chúng.
- Kiểm
soát chặt chẽ quá trình xử lý nhiệt đảm bảo sự đồng đều của toàn bộ bề mặt con
lăn. Tốc độ nung nóng và làm nguội không vượt quá 100 độ/giờ.
- Trong
suốt quá trình xử lý nhiệt, sau khi làm nguội xuống 100 độ C, con lăn sẽ được
cho phép làm nguội thông thường (air-cool) tới nhiệt độ phòng. Độ cứng đạt được
thực sự chỉ có sau khi làm mát tới nhiệt độ trong phòng (25-30 độ C).
8.0 ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT CỦA DÂY HÀN
D-430 VÀ D414
- Là một loại dây hợp kim với lượng cac-bon thấp (<0.05%), lượng Silicon thấp (<0.4%) có bổ sung thêm Chromium, Nickel và Molybdenum.
- Bề mặt lớp đắp đồng đều, độ liên kết tốt hơn và đồng đều về độ cứng.
- Kim loại hàn lớp đắp không bị nứt vỡ và sau khi xử lí giảm ứng lực sẽ hình thành cấu tạo tổ chức tế vi ổn định.
- Chống mòn tối ưu
- Bề mặt lớp đắp có khả năng chống mài mòn trong điều kiện làm việc khí hậu bình thường.
- Tỉ lệ lớp đắp tốt đáng kể với thông số hoạt động bình thường (xấp xỉ 6.0 kg/1 giờ hồ quang với dây đường kính 2.4mm)