專利名稱：金屬表面大面積堆焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于非接合目的的電弧焊接方法。主要適用于大面積堆焊。
眾所周知，在表面磨損比較嚴(yán)重的工況條件下，為了延長零部件的使用壽命，常在金屬表面堆焊一層耐磨合金，提高表面耐磨性能。在堆焊層中往往含有一定量的硬化合金。
在現(xiàn)有的幾種電弧堆焊方法中，各具有不同的特點氣體保護(hù)(或渣保護(hù))粉芯焊帶或管狀焊絲自動堆焊方法，其堆焊效率高，工藝過程穩(wěn)定，成分均勻，是較理想的堆焊方法，但由于受到焊帶、焊絲本身裝填系數(shù)的限制(一般＜35%)，堆焊層的合金含量也受到限制，不會太高;另外，粉芯焊帶和管狀焊絲的成本較高，影響大面積的推廣應(yīng)用。
申請?zhí)枮镃N88105750.9的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N埋弧自動焊覆層焊劑及裝置。它是將粉末和焊絲分別獨立送入熔池，熔化后形成堆焊層整體。其成本大幅度下降，但仍需消耗大量焊劑，而且在實際堆焊過程中，時有因電弧不能將焊劑下的粉末完全熔化，同時因埋弧焊采用下降特性電源配以弧壓反饋變速送絲進(jìn)行電弧調(diào)節(jié)的方式，造成堆焊成分不準(zhǔn)確、不均勻，以及焊劑中混入了金屬粉而造成回收再利用的困難;另外，由于送粉咀與燃弧點有一定距離，在啟弧、收弧處仍有部分粉末不能完全利用，造成浪費。
在現(xiàn)有的堆焊方法中，也有的將合金粉末與粘結(jié)劑混合壓制成塊，堆焊前將粉塊擺放在金屬表面上，以熱源熔化形成堆焊層。使用的熱源可以是碳極電弧、手工焊條電弧以及非熔化極氣體保護(hù)焊電弧等明弧。這種方面的優(yōu)點是堆焊合金含量高，焊材成本低，無需熔化焊劑，能量利用合理，不需清渣，堆焊過程可視性好，可將擺放的粉塊全部熔化提高粉末利用率。其缺點是粉塊需手工擺放，甚至熱源也經(jīng)手工移動，影響了操作的機(jī)械化程度;由于粉塊是在堆焊前擺放上去的，所以無法在自轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體表面上進(jìn)行堆焊;另外，手工擺放粉塊的位置、間隔無法準(zhǔn)確一致，影響堆焊層成分的均勻性。
本發(fā)明的目的在于提供一種堆焊效率高、堆焊層成分準(zhǔn)確、均勻的金屬表面大面積堆焊方法。
針對上述目的，本發(fā)明的主要技術(shù)方案是以自動送進(jìn)的粉末帶作為硬化材料過渡的形式，以熔化極氣體保護(hù)焊電弧作為熱源，電極自身熔化，并與熔化的粉末帶和熔化的基體金屬表面層共同形成堆焊金屬層。保護(hù)氣體包括Ar、CO2、以及Ar與O2或CO2的混合氣體。
首先以金屬粉末為原料，根據(jù)需要過渡的合金成分范圍，對上述粉末進(jìn)行配料，將配好料并混合均勻后的粉末與適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑再混合，混合后壓制成具有一定厚度、寬度的柔性粉末帶，粉末帶的厚度≥2.0mm，寬度≥15mm。焊接小車驅(qū)動輪與送進(jìn)機(jī)構(gòu)的送帶輥輪同步，前面是送帶輥輪將粉末帶鋪設(shè)在待焊的基體表面，后面是焊槍的同步移動，即粉末帶的鋪設(shè)過程與焊槍的縱向行進(jìn)過程是同步的，也就是說，焊槍與送帶輥輪是同向同速移動，且兩者之間始終保持一定的距離，使焊前的粉末帶一直保持平穩(wěn)地附在基體表面。焊接時，以熔化極氣體保護(hù)自動焊電弧為熱源。焊槍除了跟隨送帶輥輪作縱向同步運動外，還橫向擺動，即焊絲端部按一定擺幅和擺動頻率運動。電弧在焊絲端部和金屬表面之間點燃，擺動的電弧將鋪設(shè)好的粉末帶完全熔化，隨著小車的行走，就形成了一條一定寬度和厚度的堆焊焊道。如果將后續(xù)焊道與前一條焊道部分重疊搭接，便形成了一個堆焊表面。
本發(fā)明所采用的堆焊工藝參數(shù)如下電流310～500A電壓35V焊接速度130～300mm/min保護(hù)氣體流量7～9L/min焊槍橫向擺動頻率20～50次/min干伸長度20～25mm送帶速度130～300mm/min本發(fā)明中粉末帶可采用手工鋪設(shè)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)堆焊金屬成分均勻?，F(xiàn)有技術(shù)中此類由粉末、焊絲分別加入熔池，并與熔化的母材混合后形成堆焊層的工藝方法，突出弱點是三種熔化成分的任一種熔化量發(fā)生變化時，都會影響堆焊成分的均勻性。而本發(fā)明的特點是最大程度地減少了這一因素造成的成分不均勻性。因為采用的是熔化極氣體保護(hù)焊，電弧調(diào)節(jié)是靠電源平特性配等速送絲來實現(xiàn)，的焊絲等速熔化，而不象埋弧焊那樣是弧壓反饋，變速送絲調(diào)節(jié)。另外，本發(fā)明的柔性粉末帶也是由送進(jìn)機(jī)構(gòu)等速連續(xù)送進(jìn)的，又由于粉末帶寬、厚均勻，故合金粉末過渡速度是均勻的，這就保證了這兩種材料的熔化速度是均勻的、恒定的，促使堆焊金屬成分均勻。
2、本發(fā)明是以柔性粉末帶自動連續(xù)送進(jìn)的方式向熔池過渡合金的，這種方法既提高了操作的自動化程度，又可以在一些規(guī)則的回旋體表面進(jìn)行堆焊，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
3、本發(fā)明既采用了熔化極氣體保護(hù)焊，又采用粉末帶作為合金過渡的形式，故能耗低。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明作進(jìn)一步說明


附圖為本發(fā)明金屬表面大面積堆焊方法的工藝裝置示意圖。
圖中，1為焊接電源，2為堆焊小車行走方向(縱向)，3為堆焊層，4為熔池，5為焊槍，6為柔性粉末帶，7為送帶輥輪，8為保護(hù)氣體管道，9為焊槍擺動方向(橫向)，10為送焊絲滾輪，11為焊絲，12為堆焊基體(母材)。
焊槍噴咀5和送帶輥輪7的縱向運動速度相同，且兩者始終保持一定距離;焊槍擺動寬度(擺幅)與粉末帶寬一致。
實施例采用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行了三次堆焊試驗。堆焊基體(母材)為厚度20mm的普碳鋼鋼板，粉末帶的成分為(重量%)C6%，Cr50%，Mn2%，Si3%，Ni2%，W2%，Mo5%，余為Fe。
焊絲為H08Mn2SiA/φ1.6mm的鍍銅焊絲，以CO2為保護(hù)氣體。
電焊機(jī)采用NZC-500-1型熔化極自動CO2氣體保護(hù)電弧焊機(jī)。
所采用的堆焊工藝參數(shù)如表1所示。堆焊效果如表2所示。
權(quán)利要求
1.一種金屬表面大面積堆焊方法，以焊接電弧為熱源；以外添粉末為硬化材料過渡形式；堆焊工藝參數(shù)中，電流310～500A，電壓35V，保持氣體流量7～9L/min，干伸長度20～25mm，其特征是A、以熔化極氣體保護(hù)自動焊電弧為熱源，以自動送進(jìn)的粉末帶作為合金過渡的形式，熔化的電極和粉末帶與熔化的基體金屬表面層共同形成堆焊金屬層；B、將需過渡的粉末與粘結(jié)劑混合，壓制成具有一定寬度和厚度和柔性粉末帶；C、利用送帶輥輪將粉末帶鋪設(shè)在待堆焊的金屬表面；D、焊槍與送帶輥輪是同速同向(縱向)移動，且兩者之始終保持一定距離；E、焊槍除縱向移動外，還作橫向擺動，即焊絲端部按一定擺幅和頻率擺動；F、堆焊工藝參數(shù)中，焊接速度和送帶速度為130～300mm/min。
2.根據(jù)權(quán)得要求1所述的堆焊方法，其特征是合金粉末帶的厚度≥2.0mm，寬度≥15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆焊方法，其特征是焊槍的擺動頻率為20～50次/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆焊方法，其特征是粉末帶可以采用手工鋪設(shè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆焊方法，其特征是保護(hù)氣體包括Ar、CO2以及Ar與O2或CO2的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬表面大面積的堆焊方法。其主要特征是將需要過渡的粉末與粘結(jié)劑混合，壓制成具有一定厚度和寬度的柔性粉末帶。焊接時，以粉末帶作為硬化材料過渡的形式，以熔化極氣體保護(hù)自動焊電弧為熱源，電極自身熔化，并與熔化的粉末帶和熔化的基體金屬表面層共同形成堆焊金屬層。焊槍與送帶輥輪同向同速移動，且兩者保持一定距離，焊槍橫向擺動。該堆焊方法的堆焊金屬層成分均勻，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號B23K9/173GK1093960SQ9310588
公開日1994年10月26日 申請日期1993年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月31日
發(fā)明者張曉牧 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院