司太立合金等离子弧堆焊工艺参数对焊层稀释率的影响

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1、文章编号：1002－025X(2014)09-0037-04司太立合金等离子弧堆焊工艺参数对焊层稀释率的影响朱凯1，阙梅福2，朱治愿1，3，戴安伦1，3，陈惠1，牛文明1（1．江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江212003；2．凯士比阀业常州有限公司，江苏常州213000；3．江苏省先进焊接技术重点实验室，江苏镇江212003）摘要：采用正交试验方法，分析了等离子弧堆焊主要工艺参数对司太立合金堆焊层稀释率的影响，采用光学显微镜观察了堆焊层的组织，并用硬度计测试了堆焊层的硬度。结果表明，等离子弧堆焊工艺参数中对堆焊层稀释率影响

2、程度按大小排序依次为送粉量、转移弧电流及堆焊速度。最优参数为送粉量31g/min，转移弧电流142A，堆焊速度151mm/min，在此工艺参数下试焊得到的堆焊层稀释率为2．2％，堆焊层组织为胞状和树枝状的α－Co基固溶体加枝晶间的碳化物，表面硬度达到HV440左右。关键词：等离子弧堆焊；司太立合金；正交试验；工艺；稀释率中图分类号：TG456.2文献标志码：BDOI:10.13846/j.cnki.cn12-1070/tg.2014.09.011试验时间，采用正交试验的方法优化等离子堆焊的引言等离子弧粉末堆焊技术是材料表面改性技术

3、的一个分支，它利用能量密度大、穿透性好以及电弧方向性强的等离子弧作为热源［1］，将合金粉末熔覆在工件表面用以提高材料表面的耐磨性能和抗腐蚀性工艺参数，以得到稀释率低、工艺。堆焊速度较高的堆焊0试验材料及方法试验所用母材材质为Q235钢，试件尺寸为140mm×60mm×10mm。堆焊用合金粉末为司太立6合1能。由于其能量集中、易实现自动化操作、堆焊层稀释率低、成形良好等优点，广泛应用于石化、金、机械、航空航天等行业［2］。司太立合金是一种Co－Cr－W系钴基合金，冶金，其化学成分见表1，粒度为150～300目。表1司太立6的化学成分

4、（质量分数）（％）具有较高的硬度、良好的耐蚀性和耐磨性，特别是高温下良好的抗擦伤性能，常常应用在一些恶劣工况下的阀门密封面的堆焊。在司太立合金等离子弧堆焊工艺过程中，稀释率往往是人们最为重视的指标在堆焊之前，先将钢板用砂轮机打磨除去表面氧化皮，再用丙酮清洗干净，堆焊用司太立合金粉末应放入烘箱烘干，采用PTA－400D1－600V型等离之一，尤其对钴基合金，稀释率增大造成基体金属子弧粉末堆焊机进行单道堆焊，将转移弧电流、送熔化量越多，堆焊层性能下降越严重，生产成本随粉量、堆焊速度作为3个因子，取4个水平设计正之提高，生产效率降低。因

5、此，研究等离子弧堆焊交试验，见表2。其他工艺参数为：喷嘴与工件距离工艺参数对堆焊层稀释率的影响，为在实际生产中为10mm，送粉气流量为500～600L/h，为200L/h。离子气流量获得高质量的堆焊层有着重要的指导作用。由于等离子弧堆焊工艺参数较多，不同工艺参数对堆焊层稀释率的影响程度不同，为了降低试验成本，缩短表2正交试验因子及水平收稿日期：2013-07-15基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（苏学科办［2012］1）水平转移弧电流I/A送粉量S/（g·min-1）堆焊速度V/（mm·min-1）11308942142

6、15113315523132416731151CCrSiWFeMoNiCoMn1．1529．001．104．003．001．003．00Bal0．5038·工艺与新技术·焊接技术第43卷第9期2014年9月选用L16（45）正交试验表，表头设计见表3［3］。表3中，A对应转移弧电流；B对应送粉量；C对应堆焊速度；D，E为误差因子列；α为堆焊层稀释率。表5正交表处理结果表3正交试验表表头设计注：K表示水平总和；k表示水平平均；T表示总体总和；μ表示总体平均。试验结果与分析正交试验数据处理等离子弧粉末堆焊后的试样，22．1而偏差平方和

7、S＝（K2＋K2＋K2＋K2）/4－T2/16，自由1234经线切割后形貌度f＝m－1，均方V＝S／f，VB＝721．669，VC＝5．354。对比各因子的平均变动，只有C因子的平均变动与误差的平均变动接近，因此将因子C的变动归入误差变动中来估计误差的影响。S＾误＝SC＋S误＝122．736，f＾误＝f3＋f误＝9，V＾误＝13．637。（带有^表示与误差的总和）显著性检验：F＝V/V＾误。V误＝17．779，VA＝121．017，如图1所示，从图中可以看出，堆焊层熔合线清晰，无宏观缺陷，质量良好。试验水平a取0．01的情况下，F

8、a=0.01（3，9）＝6．99。图1堆焊层宏观形貌将上述结果总结为方差分析表，具体见表6。表6方差分析表测量每个焊道的总高H和余高h，将数据列入表4中。计算出稀释率，表4正交试验数据在选取的3个工艺参数中，送粉量对稀释率的影响显著。其中转移弧电流