QUY TRÌNH HÀN CON LĂN ĐÚC LIÊN TỤC
QUY TRÌNH ĐẮP PHỤC HỒI CON LĂN TRONG
DÂY CHUYỂN ĐÚC LIÊN TỤC
1. TỔNG QUAN
Con lăn làm việc trong môi trường nhiệt độ cao có tính chu kỳ, chịu lực nén do tải trọng của phôi thép cộng với ma sát giữa bề mặt con lăn và bề mặt phôi thép chạy qua. Các tác nhân gây mòn, tổn hại trên bề mặt của con lăn, đây là cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu hàn và quy trình hàn phù hợp cho việc phục hồi bề mặt và kích thước của con lăn.
2. VẬT LIỆU NỀN
Các con lăn thường được chế tạo với mác vật liệu theo tiêu chuẩn EN 10269: 16CrMo44, 25CrMO4, 42CrMo4 hoặc loại tương đương.
Bảng 1: Thành phần hóa học của vật liệu chế tạo con lăn
3. VẬT LIỆU HÀN
- Dây hàn ER430/ER414N được khuyến nghị trong trường hợp này, trong đó dây hàn ER430 dùng để hàn lớp lót và dây hàn ER414N 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 nhiều hơn.
- Với những loại con lăn 16CrMo44 và 25CrMo4, dây hàn hợp kim ER430 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 ER430 chứa thành phần cac-bon thấp, silicon thấp, hợp kim Chromium, Molydenum thấp, kim loại hàn thấp. và dây ER414N có lượng Các bon trung bình, kim loại hàn thép Mác-ten-xít có bổ sung thêm Nickel, Molydenum và Vanadium. Kim loại hàn được 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. HÀN
- Có thể sử dụng 2 phương pháp hàn là: Hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) hoặc Hàn dây lõi thuốc không cần khí bảo vệ FCW-O (Open Arc)
- Điểm ưu việt của phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) là tạo bề mặt minh hơn và lớp hàn đắp có đường hàn với tỉ lệ giữa bề rộng và độ dày cao hơn.
- Đối với phương pháp hàn tự động bằng dây lõi thuốc tự bảo vệ (Open Arc) thì chi phí rẻ hơn và thao tác thi công cũng đơn giản hơn.
- Biểu đồ phác họa của bề mặt lớp đắp 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 khác với cùng một số lớp hàn.
Hình 1: So sánh về chiều cao mối hàn giữa SAW và GMAW
- Đối với lớp đắp, việc chồng lặp 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 lặp 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 lặp đường hàn (bước nhảy) đối với biến dạng hàn
5. XỬ LÝ NHIỆT SAU KHI HÀN
- Việc hàn là quá trình cấp nhiệt vào kết cấu hàn, nó tạo ra ứng suất dư sau khi kết thúc công việc hàn. Nhiệm vụ của công tác xử lý nhiệt là giảm ứng suất dư và ổn định lại cấu trúc của tổ chức kim loại hàn.
- Với những Con lăn nhỏ có thể sử dụng lò để thực hiện công việc này. Quy trình kiểm soát nhiệt được thực hiện như sau:
- Đưa nhiệt độ lên 400 – 4500C và giữ ở nhiệt độ đó trong vòng từ 6 – 8h.
- Tốc độ nung nóng (tăng nhiệt) và làm nguội (giảm nhiệt) tối đa là 1000C/h
- Độ cứng của bề mặt con lăn sau khi được xử lý nhiệt đạt được khoảng 40 - 42 HRC, thể hiện trong hình 4. Việc kiểm soát nhiệt độ là đặc biệt quan trọng. Vì nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn 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. CÁC BƯỚC CỦA QUY TRINH HÀN
- Quy trình hàn được khuyến nghị cho hàn đắp phục hồi cho con lăn bao gồm các bước dưới đây:
6.1 Chuẩn bị bề mặt:
- Bề mặt con lăn trước tiên phải được làm sạch khỏi bụi bẩn, rỉ sét, dầu mỡ…, kiểm tra sơ bộ bằng thử thẩm thấu toàn bộ con lăn.
- Trong trường hợp có tồn tại vết nứt, nó cần được loại bỏ và sửa chữa lại bằng dây hàn bù.
6.2 Khử ứng suất trước khi hàn
- Con lăn sau một quá trình làm việc tồn tại ứng suất dư và bề mặt đã bị biến cứng. Do đó, nên ủ con lăn ở nhiệt độ 400-4500C và duy trì nhiệt độ đó khoảng 1 giờ cho mỗi 1 inch độ dày và làm mát chậm để khử ứng suất.
6.3 Gia nhiệt trước khi hàn
- Gia nhiệt con lăn ở nhiệt độ tối thiểu là 2500C trước khi bắt đầu hàn.
6.4 Hàn
- Tùy thuộc vào vật liệu chế tạo con lăn, quy trình hàn sử dụng với lớp lót của ER430 và các lớp hàn đắp ER414;
- 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 nhiệt độ 2500C trong suốt quá trình hàn.
6.5 Khử ứng suất sau khi hàn:
- Sau khi hàn con lăn phải được tiến hàn xử lý nhiệt nhằm khử ứng suất dư 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 thông 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. 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;
- Khử ứng suất dư của con lăn trước khi hàn;
- Gia nhiệt con lăn ở nhiệt độ khoảng 2500C và duy trì nhiệt độ đó trong suốt quá trình hàn.
- Đặt con lăn ở bên trong lò ở 1 vị trí hợp lí trong hoặc giữa để 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 1000C, con lăn sẽ được làm nguội ngoài môi trường (air-cool) tới nhiệt độ phòng. Độ cứng đạt được thực sự chỉ có sau khi làm mát tới nhiệt độ phòng (25 -300C).
Ngô Xuân Cường – Sales Representative
📞 Điện thoại: 0936 499 505
📧 Email: cuongnx.cnh@tanphat.com
🌐 Website: www.vatlieuhancat.com
