三种堆焊技术的对比研究

三种堆焊技术的对比研究

摘要：运用电火花堆焊技术、氨弧堆焊技术及手工电孤堆焊技术都可以实现轴类表面划伤的修复。电火花堆焊层与母材合金元素过渡均匀，结合良好，电火花堆焊层至母材间硬度的变化区域较窄表明焊接热影响区的范围最小，利用电火花堆焊技术更有利于成功修复轴类表面损伤。

关键词：电火花堆焊；轴类；修复

电火花堆焊广泛应用于机械零部件的表面强化，以及失效零部件的表面修复。与其它表面堆焊方法相比，电火花堆焊具有如下的优点：①能量输入低，母材保持在室温，热影响区及变形极小，因此，可以忽略其对母材的影响；②仅需要少量的前处理与后处理，有时甚至不需要；⑧适用范围广，可适用于所有能导电、可熔的金属及陶瓷材料。在工程实际应用中，往往需要综合考虑各堆焊方法的特点，针对工程实际选择恰当的堆焊方法。

1试验材料及方法

母材选用Q345钢，在制备成三个20mm×20mm×12mm的试样。在试样20mm×20 mm表面的中心处，加工一个角度60°、深2mm的“V”型槽，用来模拟轴类表面的划痕。电火花堆焊采用DZ-4000(Ⅲ)多功能表面强化机，电极材料规格为φ4mm；氩弧堆焊及手弧堆焊采用焊接材料规格分别为φ2.5mm，φ3.2mm 材料的化学成份及工艺参数分别见表1和表2。

对堆焊层至母材之间的硬度分布情况进行测试，对熔合区的组织进行分析；对堆焊层截面各元素的分布情况进行分析。

2试验结果及分析

2.1试验结果

利用三种堆焊方法，试件表面的模拟划痕均被成功修复。从试样截面对应“v”型槽的中心开始，自母材至堆焊层每各0.25mm测量一个显微硬度值。电火花堆焊母材与堆焊层之间硬度的变化区域很小，在0.5mm的范围内，硬度值由母材

的约HVl80提高至堆焊层的约HV400。硬度值变化的区域为焊接热影响区，通过硬度的变化可以推断出在本工艺参数条件下，电火花堆焊层焊接热影响区的区域小于0.5mm。氩弧堆焊及手弧堆焊的母材与堆焊层之间硬度的变化区域较大，手弧焊的母材硬度较高，表明在三种堆焊工艺方法中，手弧堆焊对母材的热影响最大。

2.2试验结果分析

通过比较堆焊层及母材的金相组织发现：电火花堆焊对母材的热影响最小，手弧焊堆焊堆对母材的热影响最大。通过比较两种堆焊方法合金元素过渡情况也可以印证这点。电火花堆焊层截面形貌及元素线扫描。可以看出电火花堆焊层的组织均匀细密，基本没有裂纹气孔等缺陷，在堆焊层与母材之间存在明显元素过渡区，熔合区宽度小于50um。在此过渡区内，元素含量是逐渐变化的，表明电极材料和母材材料之间发生了元素的相互扩散，所以堆焊层与母材之间结合牢固。

3结语

母材至各堆焊层之间的硬度变化趋势是先增大至某一最高值后下降，最后达到恒定值。

电火花堆焊技术自母材至堆焊层硬度变化区域最窄，因此，该堆焊技术产生的热影响区较小，母材因热输人产生的组织及变形非常小，特别适合电力轴类这些对变形要求比较严格部件的修复。

电火花堆焊层与母材之间各元素发生扩散且过渡比较均匀，表明堆焊层与母材间为冶金结合，结合强度较高。