高效堆焊工艺及应用技术.doc

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1、高效堆焊工艺及应用技术堆焊技术是在零件表面或边缘熔敷耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层来制造双金属零件或修复外形不合格的金属旧零件的工艺方法。堆焊技术发展初期主要应用于修复零件的形状尺寸，并涉及将恢复形状尺寸与表面强化及表面改性相结合，全球一体化后堆焊技术的应用领域进一步扩大，堆焊技术从修理业扩展到制造业，90年代药芯焊丝的应用和发展使得一些高合金含量、高硬度的堆焊材料能够制成用途广泛的自动化生产用焊丝，极大地提高了堆焊自动化水平。堆焊可以采用不同的基体，在这些基体上使用不同的堆焊材料使表面达到我们所需要的性能，如耐磨性、耐蚀性、耐热性等等。因此，堆焊工艺在矿山、电站、冶金

2、、车辆、农机等工业部门的零件修复和制造中都有广泛的应用。1．堆焊技术的特点及应用堆焊的物理本质、热过程、冶金过程以及堆焊金属的凝固结晶与相变过程，与一般的焊接方法相比是没有什么区别的。然而，堆焊主要是以获得特定性能的表层、发挥表面层金属性能为目的，所以堆焊工艺应该注意以下特点：(1)．根据技术要求合理地选择堆焊合金类型因为被堆焊的工件的形状各异，金属种类繁多，所以，堆焊前应首先分析零件的工作状况，确定零件的材料和性质。根据具体的情况选择堆焊合金系统。(2)．以降低稀释率为目的，选择堆焊方法零件的基体大多是低碳钢或低合金钢，而表面堆焊层含合金元素较多，为了获得预期的堆焊

3、成分和效果，就必须减小母材向焊缝金属的熔入量，也就是稀释率。(3)．堆焊层与基体金属间应有相近的性能由于通常堆焊层与基体的化学成分差别很大，为防止堆焊层与基体间在堆焊、焊后热处理及使用过程中产生较大的热应力与组织应力，常要求堆焊层与基体的热膨胀系数和相变温度最好接近，否则容易造成堆焊层开裂及剥离。(4)．材料堆焊必须根据具体情况正确进行选择。(5)．提高生产率由于堆焊零件的数量繁多、堆焊金属量大，所以应该研发和应用生产率较高的堆焊工艺。总之，只有全面考虑上述特点，才能在工程实践中正确选择堆焊合金系统与堆焊工艺，获得符合技术要求的经济性好的表面堆焊层。2、常用的堆焊方法

4、常用的焊接方法有：熔焊、钎焊、喷涂等，这些方法都可以在堆焊中使用。其中，熔焊方法所占的比重最大，选择应用怎样的堆焊方法，应考虑以下几个方面的问题：（1）堆焊层的性能和质量要求；（2）堆焊件的结构特点；（3）堆焊的经济性。随着科学技术的进步和生产的需要，常规的焊接方法往往不能满足堆焊工艺的要求，因此又出现了许多新的堆焊工艺方法。表1列出了几种堆焊工艺的主要特点。表1常用堆焊方法特点比较堆焊方法稀释率%/%熔敷速度kg/h/（kg/h）最小堆焊厚度mm焊材利用率%/%氧-乙炔焰堆焊手工送丝1～100.5～1.80.8100自动送丝1～100.5～6.80.8100热丝TI

5、G堆焊5～153.0～3.51.398～100CMT堆焊2～65.5～7.81.598～100焊条电弧焊堆焊10～200.5～5.43.265钨极氩弧焊堆焊10～200.5～4.52.498～100埋弧堆焊单丝30～604.5～11.33.295串联电弧10～2511.3～15.94.895单带极10～2012～363.095注:表中稀释率为单层堆焊结果。下面针对表1具体介绍并分析几种常见的堆焊方法及其特点。2.1氧—乙炔焰堆焊氧—乙炔焰用途较广，由于它的火焰温度较低（3100℃左右），而且可以调整火焰的能率，可以得到低的稀释率（1%～10%）和薄的堆焊层，一般采用碳

6、化焰焊接，乙炔的用量和堆焊金属有关。该焊接方法有设备简单、操作灵活成本较低等优点，所以得到广泛使用。但也有如劳动强度大、生产率低等缺点[1]。所以该焊接方法主要用于小零件的制造和修复工作，如油井钻头牙轮、蒸汽阀门、内燃机阀门及农机具零件的堆焊。氧—乙炔焰除了用于堆焊外，还应用到喷涂、喷熔等工艺中。2.2焊条电弧堆焊用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为焊条电弧堆焊。其焊接回路由弧焊电源、电缆、焊钳、焊条、电弧和焊件组成。这种焊接方法的生产率较低，工件温度梯度大，且稀释率高，不容易获得薄且均匀的堆焊层，通常要堆焊2～3层，但是堆焊层太多会导致开裂。焊条电弧焊堆焊焊条所

7、需电源及其极性取决于焊条涂层的类型。一般使用直流反接，石墨型的药皮适合用直流正接，还可以使用交流。焊接前一般酸性焊条需要150℃烘培0.5～1.0h，碱性焊条需在250～350℃烘培1～2h，焊接材料为了防止焊接裂纹，在焊前可以采用预热处理，预热温度可通过碳当量来计算，焊后采用缓冷，焊接时可采用焊条前倾的方法避免焊接缺陷的产生。2.3钨极氩弧堆焊这是一种常用的非熔化极堆焊方法，这种方法的生产效率较低，但是能够获得质量高的堆焊层金属，除此，还有稀释率低，变形小，电弧稳定，飞溅小，堆焊层容易控制等优点。适合于质量要求高、形状复杂的小零件上。焊接时可以有丝