1、堆焊技术及应用,堆焊是用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。 它不仅是为了连接零件，其目的在于增加零件工作面的耐磨、耐热、耐腐蚀等方面的性能。 堆焊是焊接领域中一个重要的分支。它在冶金机械、矿山机械、农业机械、石油化工机械、交通运算、原子能工程等零件制造和修复，获得广泛应用。在某些国家里，每年堆焊在零件上的金属总量多达几万吨。,堆焊主要用在以下两个方面：,1.制造新零件和再制造（Remanufacture） 用堆焊工艺可制成双金属零件。这种零件的基体和堆焊焊表层，可采用不同性能的材料，所以能分别满足两者不同的技术要求。这样，既能使零件获得良好的综合技术性能，也能充分发挥材料的
2、工作潜力。由于堆焊零件具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能的表面层，所以使用寿命可大幅度提高几倍甚至几十倍，并能大大减少贵重合金的消耗。,2.修复旧零件如轧辊、轴类、工模钢、农机零件、采掘机件等易磨损零件，都大量采用堆焊工艺修复。有的国家统计，用于修复旧件的堆焊金属量占堆焊金属总量的72.2。修复旧件的费用很低，而使用寿命往往比新零件还高。如堆焊旧轧辊的费用仅是新轧辊的30左右，而轧制金属却比新轧辊提高35倍。因此，广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材、节省资金、弥补配件短缺等意义很大。,堆焊的物理本质、冶金过程和热过程的基本规律，与一般焊接工艺没有区别。但是，由于堆焊的主要目的在于发挥表面堆焊合金的
3、性能，所以又有以下特点：1.堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素。被堆焊的零件种类繁多、工作环境复杂、基体材料几乎包括了所有类型的金属，因此，必须根据具体情况，合理制定堆焊层的合金系统，这样才能使堆焊零件具有较高的使用寿命。2.尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点。堆焊层一般含有较多的合金元素，而零件的基体往往采用普通碳钢或低合金钢。因此，为了获得预想的表面堆焊层成分，必须尽量减少母材向焊层的熔入,量，即降低稀释率。注：稀释率是表示堆焊层中，含有母材金属的百分率，例如稀释率10，表示堆焊金属中含有母材金属10，含有堆焊合金903.提高堆焊生产率。堆焊零件往往数量多，堆敷金属量大，所以应选
4、用和研制生产率较高的堆焊工艺4.注意堆焊金属与基体金属的配合。堆焊层与母材成分常常相差悬殊。为防止堆焊后热处理以及使用过程中，堆焊层产生过大的热应力和组织应力，从而使堆焊层开裂甚至剥离。因此，要求堆焊金属和基体金属最好有相近的膨胀系数和相变温度。,堆焊方法的选择 各种熔焊方法都可以用于堆焊。选择堆焊方法时，应着重考虑：1.保证较低的稀释率2.有较高的熔敷率3.工件尺寸、形状复杂程度和批量大小4.力求降低成本几种堆焊方法的稀释率、熔敷率和单层堆焊最小厚度列于下表：,下面我们扼要介绍几种常用方法的特点： 一、手工电弧焊由于手工电弧焊堆焊设备简单、机动灵活、成本低，特别是通过实心焊条或管状药芯焊条，
5、能获得几乎所有的堆焊合金成分，因此，这种方法目前仍是一种主要的堆焊工艺。它的缺点是生产率低、稀释率较高、不易获得薄而均匀的堆焊层、劳动条件较差。堆焊时要注意：1.正确选择焊条；2.防止堆焊层和热影响区裂纹；3.防止堆焊层硬度不合要求；4.防止堆焊零件变形；5.提高堆焊效率。,二、氧乙炔焰堆焊氧乙炔火焰温度较低（20003100），而且可以调整火焰能率，所以能得到非常小的稀释率（110）和小至1mm以下的均匀薄层。这种方法简便、灵活、成本低，所以仍得到广泛采用。缺点是生产率低，劳动强度大，故宜于堆焊较小零件，如内燃机阀门、油井钻头牙轮、农机零件等。堆焊时一般填充合金铸铁、钴基合金、铜基合金等类型
6、的实心焊丝或WC管状焊丝。同时也采用氧乙炔焰粉末喷枪，喷焊合金粉末，它能获得很小的熔深和很薄的堆焊层。对于自熔性很差的合金粉末不宜用氧乙炔喷焊。,三、埋弧堆焊埋弧堆焊的实质与一般埋弧焊没有区别。这种方法生产率高、劳动条件好、堆焊金属成分稳定，因此得到大量应用。尤其堆于轧辊、车轮轮缘、曲轴、化工容器和核反应堆压力容器衬里等中、大型零件用的更多。 （1）单丝埋弧堆焊普通单丝堆焊是常用的堆焊方法。它的确定是熔深大稀释率高，而生产率也往往不能满足要求。提高电流可以增加熔敷率，但也必然导致熔深大大增加。因此，发展了多种效率高而稀释率小的堆焊工艺。如采用焊丝摆动法，避免了电弧集中加热，获得宽幅焊道；还可以
7、加入填充丝增加熔敷量、降低稀释率。,（2）多丝埋弧堆焊双丝、三丝及多丝堆焊，是将几根并列的焊丝，接在电源的一个极上，并同时向焊接区送进。电弧将周期性地从一个焊丝移向另一根焊丝。因此，每一次起弧的焊丝获得很高的电流密度，使熔敷率大大提高；而电弧的位置不断移动，保证了熔深浅、焊道宽。多丝堆焊，可以容许采用很大焊接电流，而稀释率却很小。如采用6根直径3mm的焊丝，总电流达700750A，最大熔深1.7mm、焊道堆高5.1mm、熔宽50mm。两根焊丝可以沿堆焊方向以串列式前后排列，成为双弧堆焊法。两根焊丝用同一电源或用两个电源，前一电弧用较小的电流，少量熔化母材；后一电弧用大电流，主要起堆高作用，因此
8、生产率很高。,三、带极堆焊用金属带代替焊丝作电极，在熔炼焊剂或陶瓷焊剂层下进行的带极堆焊，在化工和原子能压力容器不锈钢衬里或耐磨堆焊上得到应用。堆焊时，电弧在带极端部点燃，并沿带极迅速移动，这类似于不断摆动的焊丝，因此熔深很浅。由于电弧燃烧处有很高的电流密度，使得熔敷率很高。目前，多采用宽60mm、厚0.40.6mm的带极堆焊，电流550750A、堆焊速度912cm/min、每小时堆焊面积达0.30.4。为获得更高的生产率、可增加带极宽度。如用1800.5mm带极，电流为180A，每小时熔敷面积可提高到0.9 ，而稀释率仅39。此外，还采用双带极、多带极或加入冷带等方法提高熔敷率，除实心带极外
9、，粉末焊带也有应用。,四、气体保护和自保护明弧堆焊熔化极气体保护堆焊是用CO2、Ar混合气体等作为保护气，它有较高的熔敷率、但稀释率也较高（大约1525）。由于高合金成分焊丝的拔制受到限制，因此实心焊丝的熔化极气体保护堆焊，主要用在要求合金含量较低的金属与金属摩擦磨损类型零件上。对于高合金的堆焊金属，可采用各种管状焊丝气体保护堆焊工艺获得。非熔化极惰性气体保护堆焊，主要以手工送进各种合金焊丝进行堆焊。这种方法保护效果好，合金元素过渡系数高，稀释率比熔化极气体保护堆焊低，但生产率低，保护气体贵，因而使用受到限制。不加保护气体的自保护管状焊丝明弧堆焊，在国外应用很广，我们实验室正在做这方面的研究与
10、开发。,五、振动电弧堆焊振动堆焊是一个发展不久的堆焊方法，它的突出优点是零件受热少、熔深浅、变形少、为了提高堆焊层硬度和进一步减少变形，堆焊的同时，在电弧区和零件表面滴洒了35的Na2CO3冷却液或喷射保护气体，因此，它可获得较高的堆焊层质量。目前已广泛用于汽车、拖拉机等各类轴类零件堆焊。也可以修复铸件以及在氮气保护下堆焊黄铜、青铜或在氩气保护下堆焊不锈钢、耐热钢等。,六、等离子弧堆焊等离子弧温度高、能量集中，可以熔化各种难熔金属材料；熔深浅、零件变形小、稀释率低（5），采用惰性气体保护熔池，合金元素烧损少；堆焊层平滑整齐、生产效率高，易实现机械自动化。它的熔敷效率为0.456.8Kg/h。除此以外，粉末等离子堆焊对于那些不易加工成丝材、带材的和金，都能实行堆焊，并且调整合金成分很容易。已成功地用于石油、化工、汽车、电站等部门的耐磨、耐蚀零件的制造与修复上，对阀门的制造尤为实用。,七、电渣堆焊它与电渣焊一样，生产效率高，一次可堆焊4050mm堆焊层，每小时可熔填焊丝1575公斤，比埋弧自动焊效率还要高数十倍，而且稀释率也不高（10）。它适用制造和修复大型轧辊，尤其是平面轧辊，不论在效率上还是在质量上都表现突出的优点。,谢 谢,
