電渣堆焊是利用電流通過(guò)液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源,將電極(焊絲或板極)和焊件表面熔化,冷卻后形成堆焊層的工藝方法。開(kāi)始先在極板與接頭底部之間引燃電弧,利用電弧熱使焊劑熔化形成渣池后,電弧熄滅,熱源便宜由電弧熱過(guò)渡到熔渣電阻熱。因?yàn)槿刍慕饘倜芏却,下沉形成液體金屬熔池,熔渣密度小,浮于熔池上面,渣池覆蓋在金屬熔池表面,保護(hù)金屬熔池不被空氣污染。隨著電極的不斷熔化,熔池中液體金屬和熔渣均不斷上升,離熱源較遠(yuǎn)的下部液體金屬,在冷卻成形水套的強(qiáng)制冷卻下凝固成堆焊層。
電渣堆焊的特點(diǎn)是熔敷速度快,一次可堆焊很厚的一層,電渣堆焊的熔敷率最高,板極堆焊的熔敷率可達(dá)150kg/h,節(jié)約焊劑,堆焊層氣體含量低,質(zhì)量好;電渣堆焊的渣池除了有保護(hù)金屬熔池不被空氣污染的作用外,還對(duì)基材有較好的預(yù)熱作用,故電渣堆焊時(shí)一般工件不需預(yù)熱。基礎(chǔ)代謝要缺點(diǎn)是熱輸入大,加熱和冷卻速度低,高溫停留時(shí)間長(zhǎng),接頭嚴(yán)重過(guò)熱,堆焊后需要進(jìn)行熱處理。此外,堆焊層不能太薄(一般應(yīng)大于14~16mm),否則不能建立穩(wěn)定的電渣過(guò)程?刹捎脤(shí)芯焊絲、管狀焊絲、板狀或帶板進(jìn)行堆焊,適用于堆焊厚度較大(15~19mm)、表面形狀簡(jiǎn)單的大、中型零件。
電渣堆焊設(shè)備包括電源、堆焊機(jī)頭(包括送絲機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)及上下行走機(jī)構(gòu))、電近代系統(tǒng)以及水冷成形滑塊。電渣堆焊可使用多絲極或比帶極埋弧堆焊更寬的板極(300mm),所得堆焊層更寬,表面平滑,熔深均勻,稀釋率也較低。但電渣堆焊的熔合線附近成分變化過(guò)陡,高溫使用時(shí)堆焊層易剝離。因此為了防止剝離,常采用第一層用埋弧堆焊,第二層用電渣堆焊,這樣不僅生產(chǎn)率較高,而且能得到結(jié)合牢固的光滑表面的堆焊層。為了獲得更堆焊層表面。即磁近代帶極電渣堆焊法,這是一種電渣—電弧聯(lián)合的堆焊方法,是一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的新型堆焊工藝。靠調(diào)整焊劑成分和焊接參數(shù)控制電弧—電渣比例,使帶極的兩邊緣產(chǎn)生電弧,帶極中間部位仍為電渣過(guò)程。外加磁場(chǎng)的目的是抵消電磁收縮力,使堆焊層表面更均勻。還能克服咬邊,加寬焊道,熔深小于1mm,稀釋率低到5%~8%。堆焊一層即可獲得相當(dāng)于埋弧堆焊兩層的優(yōu)良性能,從而提高焊接生產(chǎn)率。
堆焊合金可分為鐵基、鎳基、鈷基、碳化鎢和銅基幾種類型。鐵基堆焊的韌性與耐磨性配合默契好,能滿足許多方面要求,而且價(jià)格低廉,品種多,所以應(yīng)用最廣。鎳基、鈷基堆焊合金價(jià)格高,但是高溫性能好,耐腐蝕,抗氧化,主要用于高溫下耐蝕、耐磨等場(chǎng)合。碳化鎢堆焊合金具胡良好耐磨料磨損性,價(jià)格較貴,主要應(yīng)用在工具堆焊和有嚴(yán)重磨料磨損的工件。銅基材料的耐蝕性好,減磨性好,有時(shí)也用于堆焊材料。
馬氏體類堆焊合金的組織為馬氏體,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)少量珠光體、貝氏體和殘留奧氏體。這類鋼一般是低、中合金鋼,加入增加淬透性的合金元素Cr、Mn、Mo,會(huì)促進(jìn)馬氏體、貝氏體形成。加入碳化物形成元素Cr、Mo、W、V使堆焊層含有數(shù)量較多高硬度碳化物,增加其耐磨性。低碳馬氏體堆焊合金如D217A。
堆焊層的基體組織為韌性好的板條馬氏體,硬度為25~50HRC,特點(diǎn)是抗裂性好,堆焊時(shí)不需預(yù)熱,硬度較高,有一定耐磨性,能用陶瓷刀具加工,能隨受較大沖擊性能,變形和開(kāi)裂傾向小。中碳馬氏體堆焊合金如D172、D167、D212及D237,堆焊層基體組織為針狀馬氏體,有時(shí)含有少量板條馬氏體、珠光體和殘留奧氏體,其硬度為38~53HRC,具有較好的耐磨性和中等抗沖擊性能,開(kāi)裂傾向較大,堆焊時(shí)一般要預(yù)熱到250~350℃。高碳馬氏體堆焊合金如D207,D227。堆焊層的基體組織是針狀馬氏體和殘留奧氏體。硬度高,為60HRC左右手,具有良好的抗磨料事如神磨損性能,但抗議沖擊性差,堆焊時(shí)開(kāi)裂傾向大,一般需預(yù)熱到300~400℃,堆焊后只能用磨削方法加工。
D322、D327A、D027、D036為冷模具用堆焊焊條,碳含量為0.3%~0.7%C,含有Cr、Ni、V、W等合金元素,增加淬透性,常溫硬度高,堆焊后硬度大于55HRC,主要用于冷沖模、沖裁模等冷作模具的制造與修復(fù)。
D337、D39為熱作模具堆焊合金,碳含量偏低為0.25%~0.60%,含有提高回火穩(wěn)定性的合金元素W、Mo、Cr等,D337與3Cr2W8V熱模鋼成分相近,提高了高溫硬度,主要用于熱鍛模及熱軋輥的制造與修復(fù)。
調(diào)整鋼堆焊合金萬(wàn)分與整體高速鋼成分相近,D307與W18Cr4V高速鋼成分相近,具有良好的熱硬件性,在600℃以下可保持高硬度,即可用于冷作模具堆焊,也可用于熱作模具堆焊。
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