堆焊

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。

简介

duī hàn

用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接法。通常用来修复磨损和崩裂部分。

英文： overlay welding

概述

应用

目前，生产中采用的堆焊方法非常多，现将几种堆焊方法的稀释率和熔敷速率对比如[表] 所示。

几种堆焊方法特点比较

堆焊方法稀释率（%）熔敷速度（kg/h）

埋弧堆焊单丝 30～60 4.5～11.3

多丝 15～25 11.3～27.2

串联电弧 10～25 11.3～15.9

单带极 10～20 12 ～ 36

多带极 8～15 22 ～ 68

等离子弧堆焊自动送粉 5～15 0.5～6.8

手工送丝 5～15 0.5～3.6

自动送丝 5～15 0.5～3.6

双热丝 5～15 13～27

熔化极气体保护电弧堆焊其中：自保护电弧堆焊 10～40 0.9～5.4

15～40 2.3～11.3

带极电渣堆焊 10～14 15～75

从表3可看出，带极堆焊有较高的熔敷速度，等离子弧堆焊有较低的稀释率。近年来，在此基础上，研究工作者进一步开发了既高效又低稀释率的先进的带极堆焊技术和等离子弧堆焊技术。

冷焊堆焊技术

冷焊堆焊技术是利用高频电火花放电原理，对工件进行无热堆焊，来修补金属工件的表面缺陷与磨损，能保证工件的完好性；也可以利用其强化功能对工件进行强化处理，实现工件的耐磨性、耐热性、耐蚀性等。

冷焊堆焊设备对金属制品工件修补后不变形、不退火、溶接强度高、抗耐磨。可通过金相、拉伸及硬度测试，同时焊材与基体的冶金结合保证了焊接的牢固性。常用于精密铸件的针孔、气孔、毛刺、飞边、磕碰、划伤、崩角、塌角、砂眼、裂纹、磨损、内陷、制造错误、制造缺陷、焊接缺陷的修复与机械表面强化。

冷焊技术的应用领域

1、模具制造行业

塑料模表面的打毛，增加美感和使用寿命；头盔塑料模具分型面堆焊修复；铝合金压铸模具分流锥表面强化；模具腔超差、磨损、划伤等修复与强化。

2、塑料橡胶工业

橡塑机械零部件修复，橡胶、塑料件用的模具超差、磨损与修补。

3、航空、航天业

飞机发动机零部件、涡轮、涡轮轴修复或修补，火箭喷嘴表面强化修理，飞机外板部件修复，人造卫星外客强化或修复，钛合金件的局部渗碳强化，铁基高温合金件的局部渗碳强化，镁合金的表面渗A1等防腐蚀涂层，镁合金件局部缺陷堆焊修补，镍基/钴基高温合金叶片工件局部堆焊修复，如：叶片叶冠阻尼面与叶尖的磨损和导叶的烧蚀等。

4、汽车与机车的制造与维修行业

汽车制造和维修工业中，用于凸轮、曲轴、活塞、汽缸、刹车盘，叶轮，轮毂，离合器、摩擦片、排气阀等补差和修复，汽车体的表面焊道缺陷补平修正。

5、船舶、电力行业

电曲轴、轴套、轴瓦、电气元件、电阻器等修复，电气铁路机车轮与底线轨道连接片的焊接，电镀厂导电辊、金属氧化处理铜铝电极的制作焊接。

6、机械工业

修正超差工件和修复机床导轨、各种轴、凸轮、水压机、油压机柱塞、气缸壁、轴颈、扎辊、齿轮、皮带轮、弹簧成形用的芯轴、塞规、环规、各类辊、杆、柱、锁、轴承等。7、铸造工业

铁、铜、铝铸件砂眼气孔等缺陷的修补，铝模型磨损修复。[1]

宽带极电渣堆焊技术

（1）产生背景

石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。70年代，在该领域内，国内外大量采用了带极埋弧堆焊（SAW）技术。带极的宽度也从窄带向60mm、90mom、120mm、150mm的宽带方向发展。该技术在稀释率和熔敷速度上比丝极埋弧焊有了长足的进步，但随着压力容器日趋大型化、高参数化，促使堆焊技术向更优质更高效的方向发展。70年代初，德国首先发明，后被日、美、前苏联等国进一步完善的带极电渣堆焊技术由于它具有比带极埋弧难焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点，近年来在国内外得到迅速发展和较普遍的应用。

（2）技术内容和技术关键

带极电渣夫焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引现阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。为了获得稳定的电渣堆焊过程，有以下几个技术关键：

1）焊接电源

在电渣堆焊过程中，渣池的稳定性对堆焊质量影响极大，而电压的波动又是影响渣池稳定性的最关键因素，故希望堆焊过程电压波动最小，因此要求选用恒压特性的直流电源。此外，电源应具有低电压，大电流输出、控制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。电源的额定电流视所用带宽而异，一般对60mm×0.5mm带极，额定电流为1500A，90m m×0.5mm为2000A，120mm×0.5mm为25O0A。

2）焊剂

获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊焊剂的电导率需达2～3Ω-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。目前国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40％，堆焊过程为电弧过程，在40％～50％范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50％后，可形成全电渣过程。CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。

除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。目前满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（日本）、EST122（德国）、