堆焊的特点
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一、堆焊的特点
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堆焊是一种异种材质的熔化焊，因此堆焊的特点和异种材料焊接相类似。堆焊层被稀释，熔合区变脆，热影响的结果，导致堆焊层及热影响区成分、组织、性能变化是堆焊的明显特点。
1.稀释率
堆焊时基材和堆焊金属熔化，相互溶解。基材溶解于堆焊金属中的量称为稀释率。稀释率增加使堆焊金属的合金元素比例下降。引起堆焊层性能下降，堆焊材料耗量增加。用多层堆焊、增加堆焊层厚度、增加堆焊材料中的合金元素量的方法，可以补偿稀释作用的影响。各种堆焊方法的稀释率见表9-31。
表9-31 几种堆焊方法的特点比较
堆焊方法 稀释率①(%) 熔敷速度
(kg/h) 最小堆焊厚 度(mm) 熔敷效率(%)
氧-乙炔焰堆焊 手工送丝
自动送丝
手工送粉 1～10
1～10
1～10 0.5～1.8
0.5～6.8
0.5～1.8 0.8
0.8
0.2③ 100
100
85～95
手工电弧堆焊 10～20 0.5～5.4 3.2 65
钨极氩弧堆焊 10～0.5～4.5 2.4 98～100 20
熔化极气体保护电弧堆焊
其中：自保护电弧堆焊 10～40
15～40 0.9～5.4
2.3～11.3 3.2
3.2 90～95
80～85
埋弧堆焊 单 丝
多 丝
串联电弧
单带极
多带极 30～60
15～25
10～25
10～20
8～15 4.5～11.3
11.3～27.2
11.3～15.9
12～36
22～68 3.2
4.8
4.8
3.0
4.0 95
95
95
95
95
等离子弧堆焊 自动送粉
手工送丝
自动送丝
双热丝 5～15②
5～15
5～15
5～15② 0.5～6.8
0.5～3.6
0.5～3.6
13～27 0.25③
2.4
2.4
2.4 85～95
98～100
98～100
98～100
电渣堆焊 10～15～75 15 95～100 14
注：①指单层堆焊结果;②钢母材上堆焊铜及铜合金可低到2%;③较早些的文献记载为0.8。
2.堆焊熔合区
堆焊熔合区有时会出现延伸性下降的脆性交界面。受冲击载荷作用时可能产生堆焊层剥离现象。在高温条件下工作时，可能会发生碳迁移现象，导致高温强度和抗腐蚀能力降低。若基材与堆焊层热膨胀系数差别较大时，在焊接、焊后热处理、或使用过程中，可能发生裂纹。在铁基材料上堆焊有色金属时，铁会污染对铁含量有严格限制的堆焊金属。以上堆焊熔合区易出现的问题，可用预先堆焊过渡层或障碍层的办法消除其影响。如在钢基材上堆焊铜合金时，常用镍、因康镍合金、铝青铜作障碍层。
3.反复受热的影响
由于堆焊工艺本身特点的要求，往往采用预热、缓冷、多层焊工艺，因此焊缝区受热情况复杂。反复热循环将引起堆焊层化学成分和金相组织的变化，造成组织和成分的不均匀分布。不同的堆焊方法，热循环状况不同，对堆焊层的影响也不同。如氧-乙炔焰堆焊钴铬钨合金时，由于加热、冷却速度都较慢(与电弧堆焊比较)，因此，堆焊层中碳化物粗大。使用还原性火焰堆焊有增碳作用，碳量增加使堆焊层耐磨性提高。不锈钢和镍基合金堆焊层在490 ～870℃高温退火时，可能析出碳化物和σ相沉淀物，这将引起堆焊层变脆，并降低抗腐蚀能力。
字数：1437
知识来源：王文翰 主编.焊接技术手册.郑州：河南科学技术出版社.2004.第480-481页.
一、堆焊方法
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堆焊用的焊接方法很多，几乎所有的熔焊方法都能用来堆焊。选择堆焊方法时要考虑焊件的大小、形状和批量、堆焊层厚度、堆焊金属成分和性能等。
1.常用堆焊方法特点的比较
常用堆焊方法特点的比较见表13-38。
表13-38 几种堆焊方法特点的比较
堆 焊 方 法 熔敷速度
(kg/h) 最小稀释率①
(%) 最小堆焊厚度
(mm)
氧-乙炔火焰堆
焊： 手工送丝 0.45～2.7 1 0.8
自动送丝 0.45～6.8 1 0.8 焊条电弧堆焊 0.7～4.2 15 2.4
埋弧堆焊： 单丝 4.6～8.1 30 3.2
多丝 11～27 15 4.5
串列电弧 11～16 10 4.5
续表
堆 焊 方 法 熔敷速度
(kg/h) 最小稀释率①
(%) 最小堆焊厚度
(mm)
埋弧堆焊 单带极 12～36 10 3
双带极 22～68 5 4
钨极氩弧堆焊 0.45～3.6 10 2.4
熔化极气体保护堆焊 4.5～6.8 30 3.2
粉末等离子堆焊 4.5～6.8 5* 0.25～5
双热丝等离子堆焊 13～27 5* 2.4
电渣堆焊 15～75 10 15
①基材熔解于堆焊金属中的量称为稀释率。表中最小稀释率系指单层堆焊结果。
*钢基体上堆焊铜及其合金可达2%。
2.常用堆焊方法的选择 堆焊方法的选择依据是： 满足堆焊层性能要求; 满足堆焊焊件结构的要求; 满足冶金特点的要求; 满足堆焊材料使用状态的要求和满足效率及经济性的要求。
常用堆焊方法的适用范围见表13-39。
表13-39 常用堆焊方法的适用范围
方法
项目 氧—乙
炔堆焊 焊条电
弧堆焊 埋弧堆焊 熔化极
气体保
护堆焊 钨极氩
弧堆焊 等离子
弧堆焊 电渣堆焊
设备复
杂度 简单 简单 较复
杂、易实
现机械
化、自动
化 较复
杂、可实
现机械
化、自动
化 较复杂 比TIG
焊机复杂 较复杂
设备 便宜 便宜 较高 较高 较便较高 较高 价格 宜
续表
方法
项目 氧—乙
炔堆焊 焊条电
弧堆焊 埋弧堆焊 熔化极
气体保
护堆焊 钨极氩
弧堆焊 等离子
弧堆焊 电渣堆焊
堆焊材
料状态 任意状
态 焊条
(钢芯、药
芯、铸芯) 丝(实
芯、管状)
带极 丝(实
芯、管状)、
带极 管状焊
丝、棒状 丝、棒、
粉 丝 (实
芯、药芯)、
带极
稀释率 小 较大 大 较大 较小 可调 小
冶金
影响 用碳化
焰时增碳 合金元
素有烧损 可通过
焊剂过渡
合合金元
素Ar焊
时无合金元
素不烧
损、温度梯
度大，易
产可掺合
金元素，
熔合金元素 烧
损，CO2
焊时有烧
损 不氧
化 生裂纹 线附
近成分变
化率大
效率 低 较低 高 较高 较低 较高 高
应用
范围 光洁、
精密小面
积堆焊，
如阀门、
带锯、犁
铧等 小批量
堆焊件和
磨损件修
复 大面
积、大批
量件、水
平位置堆
焊，如大
型容器壁
及Ar保
护可堆焊
钴、镍、铝
基合金和
青铜等。
CO2保护
可堆要求高
的形状复
杂的小
件，如汽
轮机叶片
上堆焊钴
基 铁基、
镍基、钴
基、难熔
金属均能
堆焊。如
流量控制
阀、适合大
厚度与垂
直线成
45°～60°
斜面的堆
焊。利用
模具轧辊堆
焊 焊铁
基合金如
轴瓦、泥
浆泵等 合 金
等。含铝
镍基合金
的堆焊 挤压
机螺杆、
汽车发动
机排气阀
等 也可
以进行水
平和垂直
面的堆焊
字数：1413
知识来源：张应立 主编.焊工便携手册.北京：中国电力出版社.2007.第795-797页.
堆焊方法操作要点
5.钨极氩弧堆焊
(1)采用直流正接可减少和避免钨极对堆焊层的污染。 (2)堆焊时应严格控制工艺规范参数，如电流、堆焊速度、送丝速度和焊枪摆动。
(3)用衰减电流的方法控制堆焊层的凝固速度，可以减少缩孔和弧坑裂纹。
(4)采用摆动焊枪、脉动电流、尽量减少电流或者将电弧主要对着熔敷层等办法来降低稀释率。
(5)将堆焊材料以颗粒状输送到电弧区，随着工件表面被电弧熔化，如将碳化钨颗粒导入到熔化的表面上，碳化钨颗粒基本不熔解，当熔化金属凝固时，就得到碳化钨均匀地分散在工件表面的堆焊层。用这种方法可堆焊钻管接头。
六、钨极氩弧堆焊工艺
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钨极氩弧堆焊是一种非熔化极的堆焊方法，一般用下降特性的直流电源，也可以用带有连续高频电流的交流电源。由于氩气的良好保护性，有效地防止了合金元素的烧损和氧化。适用于钛作稳定剂的不锈钢、含铝的镍基合金、不允许碳吸附和易挥发材料的堆焊。严格控制堆焊电流、堆焊速度、送丝速度和焊枪摆动等工艺参数，可以获得高质量堆焊层。
