堆焊技术

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90％
钨极气保护 手工
焊
自动
等离子弧焊 自动 双热丝自动
点渣焊
丝极 板极
渗合金方法
稀释率 熔敷率 （％） （Kg/h）
实心焊丝；管状焊丝 合金粉末 实心焊丝；管状焊丝
1～10 1～10 15～25
0.45～2.7 0.45～6.8 0.45～2.7
实心焊丝；管状焊丝 15～25 2.3～11.3
单层堆焊 最小厚度 （mm） 0.8 0.8
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。
3.2
3.2
实心焊丝；管状焊丝 实心焊丝；管状焊丝 合金粉末 焊丝
焊丝 板极
10～20 10～20 5～30 5
0.45～3.6 0.45～3.6 0.45～6.8 13～27
20～60 ﹤150
2.4 2.4
0.8 2.4～6.4
埋弧焊
半自动 单丝自动 多丝自动 串联电弧自动 单带极焊丝 双带极焊丝
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：
堆焊金属 应用形式
氧－乙炔气 手工
焊
百度文库
手工
手工电弧焊 手工
熔化极气 半自动或自 （自）保护 动 焊
管状焊丝 管状焊丝 管状焊丝 管状焊丝 带极 带极
20～60 30～60 15～25 10～25 10 5
4.5～9.0 3.2
4.5～11.3 3.2
11.3～27.2 4.8
11.3～15.9 4.8
12～36
3
22～68
4
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，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。
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3～5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。
3.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。
堆焊时一般填充合金铸铁、钴基合金、铜基合金等 类型的实心焊丝或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。
（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700～750A，最大熔深1.7mm、焊道堆高5.1mm、 熔宽50mm。
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（2000～3100℃），而且可 以调整火焰能率，所以能得到非常小的稀释率（1～ 10％）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。
（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；还可以加入填充丝增加熔敷量、降低稀释 率。