堆焊核心要素一览(上)

科技   2024-11-20 20:04   四川  

堆焊  

为增大或恢复焊件尺寸,

或使焊件表面获得具

特殊性能的熔敷金属而

进行的焊接。

可使零件表面获得具有耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化、密封等各种特殊性能的熔敷金属,从而减少材料的消耗,降低零件的制造成本,延长零件的使用期限,提高机器的寿命。

堆焊除用于已磨损零件的修复外,也用于制造新的双金属零件。目前已用于汽车拖拉机易损件(如齿轮、凸轮轴、支重轮、驱动轮)的修复;矿山冶金及建筑机械易损件的修复;阀门的制造与修理;热锻模的制造与修理;高速钢刀具的制造;水轮机叶片的修复等工作中。

现在堆焊已广泛用于农机、冶金、电站、矿山、建筑、铁路、车辆、石油、化工设备以及工具、模具等制造与修理中。


各类耐磨合金

堆焊的焊接性

碳化钨的堆焊


碳化钨熔点高达3000℃,在电弧的高温作用下部分熔化,并熔入母材金属中,使表层堆焊层的母材组织多是马氏体钢或马氏体合金铸铁,产生裂纹倾向大。

合金铸铁的堆焊


马氏体合金铸铁裂纹倾向很大,堆焊前需要预热,堆焊后也需要缓冷,焊后不能进行热处理,不能进行机加工,磨削加工也较困难,仅适用焊后不需要加工零件的堆焊。

奥氏体合金铸铁硬度比马氏体合金铸铁低,焊后容易产生冷裂纹,焊前需预热,焊后需在预热的温度下随炉缓冷,仅适用焊后不需加工零件的堆焊。

受气蚀和泥沙磨损合金的堆焊


大多数采用低碳铬锰奥氏体,钢焊条堆焊,堆焊层为奥氏体加铁素体的双相组织,堆焊前不需预热。堆焊层抗裂性好,原始硬度不高,受到冲击后能迅速强化,抗气蚀性能也很好。

耐冲击磨损合金的堆焊


高锰钢表面受到冲击压力后引起表层塑性变形,使原先高韧性的奥氏体组织转变成高硬度的马氏体和析出碳化物,变得内层韧性好耐冲击、表面硬而耐磨。

焊件不能预热,堆焊时焊层温度不能高,要短道焊、分散焊。要控制层间温度,必要时用冷却水浇在焊件上或将焊件部分浸入水中强制冷却。

堆焊时尽量减小热输入,采用小电流、大焊速,使堆焊层有足够快的冷却速度。

每层堆焊后立即锤击,堆焊后焊件进行水韧处理。

耐高温腐蚀和磨损合金的堆焊


工作温度低于450℃的铬不锈钢堆焊金属能耐蒸气、弱酸的腐蚀,抗裂性好,可不预热堆焊。

工作温度在450~580℃的奥氏体不锈钢堆焊金属用于中、高压阀门密封面的堆焊。由于堆焊层是奥氏体加一定数量的铁素体双相组织,抗裂性较好,一般可不预热。

工作温度为500~650℃的高铬合金铸铁堆焊金属。由于含碳量高,碳化物和其它化合物使堆焊层具有较高的硬度HRC≥40~48,需要充分预热才能避免裂纹。

多层短段往返堆焊ZG200-400材料时,后道焊缝必须在前道焊缝金属尚处在亮红色时就堆敷上去,否则易出现裂纹。

常温下金属与金属间摩擦磨损的堆焊


主要用于修理磨损后的零件,一般只要求恢复尺寸,并不要求得到更高的硬度和耐磨性。这类堆焊金属合金元素总质量分数不超过5%。低碳低合金钢堆焊金属抗裂性较好,可进行切削加工。中碳低合金钢堆焊金属组织主要是马氏体、还有少量珠光体或残余奥氏体。堆焊层硬度为 HBS350~550,含碳量和合金量偏高时可达 HRC50,退火后可以机械加工,堆焊金属裂纹倾向较大。

高速钢刀具的堆焊


高速钢刀具材料堆焊时,预热、冷却速度要适当,堆焊层内的菜氏体共晶和网状碳化物就会减少,高速钢刀具的使用寿命就会提高。堆焊后的高速钢刀具应立即入炉退火或在热的石棉灰中缓冷。

堆焊后的高速钢需经热处理后才能使用。

冷变形模具磨损的堆焊


在冷变形模具的堆焊金属中,一类是高碳铬12型,堆焊金属耐磨性很好,但抗裂性较差,焊前需预热550℃,焊后需立即放入700℃炉中随炉冷却;另一类是低铬型,堆焊前预热温度为300~400℃。

热加工模具的堆焊


热锻模、热轧辊和热剪切刀具堆焊金属易淬硬而产生裂纹,焊前应预热,焊接时控制并保持一定层间温度,焊后应缓冷。每道堆焊层的层间停顿时间25~35s。多层堆焊时,后道焊缝应在前道焊缝的弧坑处引弧,并将弧坑堆满。要在引弧板上引弧和在堆高层上收弧。堆焊结束后立即将焊件送入200℃的炉(或烘箱)中保温 2h,再随炉冷却。



常用堆焊方法

选择依据

满足堆焊层性能要求;满足堆焊焊件结构的要求;满足冶金特点的要求;满足堆焊材料使用状态的要求和满足效率及经济性的要求。

氧 — 乙炔堆焊

光洁、精密小面积堆焊,如阀门、带 锯、犁铧等。

焊条电弧堆焊

小批量堆焊件和磨损件修复。

埋弧堆焊

大面积大批量件、水平位置堆焊,如大型容器壁及轧 辊堆焊

熔化极气体保护堆焊

Ar保护可堆焊钴、镍、铝基合金和青铜等。

CO2保护可堆焊铁基合金如轴瓦、泥浆泵等

钨极氩弧堆焊

要求高的形状复杂的小件,如汽轮机叶片上堆焊钴基合金等。含铝镍基合金的堆焊。

等离子弧堆焊

铁基、镍基、钴基、难熔金均能堆焊如流量控制阀、挤压机螺杆、汽车发动机排气阀等

电渣堆焊

适合大厚度与垂直线成 45~60°斜面的堆焊。利用模具也可以进行水平和垂直面的堆焊。



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