堆焊

堆焊

1焊条电弧堆焊

1.1特点

焊条电弧堆焊设备简单，机动灵活，通过焊芯及药皮过渡合金元素，能获得几乎所有成分的堆焊金属。是目前最为广泛的堆焊方法。缺点是生产效率低，劳动条件差，稀释率较高，不易获得薄而均匀的堆焊层。

1.2 堆焊用焊条

堆焊用焊条牌号见表4.11-1，焊条国际型号参见第1篇第3章可根据使用要求合理选用。焊条牌号与国际型号对照关系可查阅第1篇第3章3.5焊接材料表1.3-11。

1.3堆焊工艺

1．焊前准备

焊前焊条必须进行烘干。低氢型焊条烘干温度为300∽350℃，钛钙型焊条烘干温度为100∽200℃。此外，也可以按照焊条说明书的要求进行烘干。

焊前焊件表面应清除油、锈、氧化皮以及裂纹、剥落、磨损划痕、凹坑等缺陷。重要焊件表面应探伤，确认缺陷已完全清除后方可进行堆焊。

2．防止焊层及热影响区产生裂纹，避免堆焊层剥落的工艺措施

1）堆焊硬度高、塑性差的材料，预热及保持层间温度是防止产生裂纹最有效的方法。对于堆焊塑性好的不锈钢、高温钢等材料则不应为预热，层间温度亦不可

过高。

2）焊件如果是中、高碳钢或有淬硬倾向的低合金钢，堆焊时应预热。预热温度根据母材碳当量及焊件大小而定。其参考价值如表4。11-2所示。

表4.11-2 母材碳当量有预热温度的关系

注：碳当量公式C E=C+（1/6）Mn+(1/24)Si+(1/5)Cr+(1/4)Mo+(1/15)Ni

3）堆焊过渡层。即用塑性好的堆焊材料进行打底焊，然后再焊堆焊层。这样可以减小焊接应力，防止堆焊层剥落。

4）应防止堆焊层温度过高，这样有利于降低焊接收缩力减小开裂倾向。

3．防止焊接变形的工艺措施

1）采用夹具、焊临时支撑铁，或采用预先反变形法。

2）采用合理焊接顺序，如对焊、跳焊等，并随时测量变形状况。

3）使用较小的焊接电流，控制层间温度，不使堆焊部位温度过高，这样可以减小变形。

4．提高堆焊效率的工艺措施

1）将焊件倾斜，进行横焊。堆焊一道后不敲渣就连续并排的另一道，直至焊完一层再敲渣。可以提高效率并得到光滑的表面。

2）用模具强迫成形，可以提高工效，减少焊后加工量。

1．4各类焊条堆焊工艺特点

1．常温用低、中碳合金钢焊条及高碳低合金钢焊条的堆焊。

1）低、中碳合金钢焊条的堆焊金属是珠光体、马氏体或马氏体、贝氏体混合组织，能抵抗依靠顶冲击载荷并能承受金属与金属间磨损、磨料磨损或二者兼有的工

作条件，常用于汽车、拖拉机上的轴类及齿轮等零件的修复；此外，也常用

于矿山机械如挖掘机的驱动轴、驱动轮、大减速齿轮、履带板等零件的修复。

其中，D237焊条还用于耐气蚀零件的堆焊。低碳合钢焊条如D112等一般不需

预热，对于大型焊件则应预热200℃左右。中碳合金钢焊条如D172，D212等，

一般炎热温度问200∽300℃。

2）高碳低合金钢焊条耐磨性好，抗冲击性能及堆焊时的抗裂性能5。堆焊时一般预热300℃以上。焊后缓冷或进行300℃的后热处理。

2．模具钢及高速钢焊条的堆焊

1)D397( 5CrMnMo)、D337(3Cr2W8V)及25Cr5VmoSi、3Cr3W2Mo2Vsi等堆焊材

料用于制造双金属热锻模、冷冲模等工件，也常用于热加工模具的修复。

3Cr2W8V堆焊材料高温耐磨性能好而抗冲击及抗热疲劳性能差；

25Cr5VmoSi及3Cr3W2MoSi堆焊材料具有较好的综合性能；而5CrMnMo堆

焊材料应用较为广泛，其工艺也比较成熟。

D397(5CrMnMo)焊条用于制造双金属锻模的工艺要点如下：①基体一般采用

45Mn2或40∽60铸钢。胚料锻造、热处理后应加工出型槽，所有尖角需铣成

圆角。②焊前在400∽450℃预热，堆焊时模体温度应不低于300℃。③堆焊层

有效厚度5∽10mm,并应留出加工余量。④堆焊后最好立即加热到860℃进行退

火，保温时间按每毫米有效后1.5∽2min计算，炉冷至680℃进行等温，等温

时间按每毫米有效厚度1.5min计算，等温后炉冷至400℃出炉空冷。⑤机加

工后，在820∽850℃油淬冷至150∽200℃后，立即进行500∽550℃回火。

D337(3Cr2W8V)焊条堆焊时的预热温度为350∽450℃。其堆焊后热处理工艺是

加热到860∽890℃进行退火，加工后加热到1050∽1150℃淬火，550℃回火。

用这类焊接材料修复旧的热加工模具的工艺要点是：①焊前应清除模具表面氧

化皮、油污等，并打磨模槽。②根据不同母材及焊接材料，预热温度一般在

300∽500℃范围，并应在不低于预热温度下进行堆焊。③焊后回火。④对于大

的焊件或较大的裂损部位，可先用塑性较好的焊条堆焊一层缓冲层，以减少裂

纹倾向。

2）D377(Cr12)焊条及D327、D327A焊条用于冷作模具的堆焊。D377焊条耐磨性好但抗裂性差。D327、D327A焊条韧性较高，能承受较大冲击。

D377焊条的堆焊工艺要点是：①预热温度不低于500℃。②焊后热处理制度是在870∽900℃进行退火。切削加工后在950℃或1100℃油淬，200℃挥霍。

3）高速钢的堆焊。高速钢堆焊谨慎具有极为良好的红硬性，无论常温或高温（590℃）都有很好的耐磨性。主要用于切削刀具的堆焊及热剪刀、冲裁工具

的堆焊。

高速钢刀具堆焊工艺要点：①刀具毛坯堆焊槽的边角处应打磨成圆角。刀具几何形状可以用石墨或紫铜模具来保证，以减少加工量。②小工件堆焊不需预热，焊后空冷，经560∽580℃三次回火后。打磨成要求的尺寸即可使用。③大工件在350∽400℃预热，焊后在石棉灰中或炉中缓冷。④堆焊应使用小电流减小熔深。⑤大工件堆焊后需进行加工时，按高速钢热处理工艺进行退火，加工后再进行淬火及多次回火处理。

4）工具及模具用堆焊方法制造或修复时，要注意热处理工艺的选用，应考虑堆焊金属与母材热处理工艺的一致性。

3．高锰钢几铬锰钢焊条的堆焊

1）高锰钢焊条堆焊金属为奥氏体组织，冲击性高，易于冷加工硬化，所以能承受强轰击条件下的磨料磨损，而不适合应力下的磨料磨损。

2）高锰钢的线膨胀系数比低碳钢大30%，但导热率都是低碳钢的1/5，所以堆焊时收缩应力大。当高锰钢受热量大、冷却缓慢时，金属性能将变坏，容易产生

裂纹。高锰钢堆焊的要点是：①在选用堆焊材料时，堆焊金属含碳量应控制在

ωc0.7%～0.9%;ωp≤0.03%～0.05%;ωSi≤0.3%～1.7%;这样可减小裂纹倾向。

②高锰钢堆焊通常使用D256,D266焊条。D266中含ωMo1%～2%，可提高堆焊谨

慎塑性及韧性。此外，还可以加入ωNi2%～5%也能改善上述性能。③应采用使

母体及堆焊金属受热最小的堆焊工艺方法。如使用小电流焊接；采用断续焊；

不预热焊；焊后立即浇水冷却或将焊件放在流动的冷水中，仅露出表面层进行

堆焊。④采取减少焊接英里的措施。如焊后捶击焊道；小电流短焊道、分散焊

等。⑤高锰钢工件补焊时，已加工硬化的表面层应除去。可用奥氏体铬镍钢焊

条（如A107、A27）、奥氏体铬锰钢焊条（如D277）进行打底焊，有利于防止