材料表面工程技术3堆焊技术

材料表面工程技术练习题（答案）一、解释名词1.喷丸强化技术:利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。

2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。

3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。

4.溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。

(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。

)5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。

6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。

换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。

7.物理气相沉积:在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。

8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。

10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。

气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。

表面堆焊技术摘要堆焊是为了增大或恢复零部件尺寸或使焊件表面获得具有特殊性能的合金层而进行的焊接, 是一种重要的但又常常不被理解的减少磨损的方法。

堆焊的最大优点是能充分发挥材料的性能优势, 达到节约用材和延长零部件使用寿命等目的。

常用的堆焊方法有, 手工电弧堆焊、氧乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、气体保护堆焊、等离子弧堆焊、振动电弧堆焊、激光堆焊等。

目前应用最为广泛的是手工电弧堆焊和氧乙炔焰堆焊。

关键词：堆焊；轧辊；阀门；应用现状目录摘要 (I)目录 ........................................................................................................................................ I I1 绪论 (1)2 表面堆焊技术的工作原理 (2)3 表面堆焊技术的工艺流程 (4)4 表面堆焊技术的发展现状 (4)5 结语 (9)参考文献 (9)1 绪论1.1引言堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。

因此，堆焊既可用于修复材料因服役而导致的失效部位，亦可用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。

因此，国内外制造业对堆焊技术的发展十分重视，IIW 以及各工业发达国家的相关学术机构均设置了专门委员会，以协调和促进堆焊技术的发展[1]。

堆焊技术在我国起源于20 世纪50 年代末，几乎与焊接技术同步发展。

发展初期主要用于修复领域，即恢复零件的形状尺寸，60 年代已经将恢复形状尺寸与强化表面及表面改性相结合，改革开放后堆焊技术的应用领域进一步扩大，堆焊技术从修理业扩展到制造业，90 年代受先进制造技术理念的影响，堆焊方法与智能控制技术和精密磨削技术相结合的近净形技术（Near Net Shape）引起了制造业的广泛关注，这也是堆焊技术从技艺走向科学的重要标志[2]。

四种堆焊类型
四种堆焊类型
堆焊是用焊接的方法将填充金属熔敷在基本材料表面，以获得特定的表层性能或表面尺寸的工艺过程，它是焊接领域的重要组成部分，也是近年来兴起的表面工程和再制造技术中的不可缺少的工艺方法。

根据堆焊的目的，可把它分为以下几种类型。

1) 耐磨层堆焊一般是在一个韧性好的母材上堆焊具有高耐磨性的材料，从而获得表层具有高的耐磨性，同时又具有优良综合性能的零部件，并可节省贵重金属，降低制造成本。

2) 耐蚀层堆焊或称包覆层堆焊一般在低合金钢或碳钢表面堆焊具
有耐腐蚀性的材料，往往要求该堆焊层完整光滑，能完全包住基材，且对堆焊层成分要求较严。

3）增厚层堆焊以增加或恢复零件尺寸为目的的堆焊层，堆焊层材料一般与母材相同。

4）隔离层堆焊或称过渡层堆焊在进行异种材料焊接或焊接具有特殊性能要求的材料时，为了防止母材的不良影响（包括成分影响、材料线膨胀系数不同的影响等）在母材表面或坡口边缘预先堆焊上一层或数层起隔离作用的堆焊层，以保证后续的焊接或堆焊层性能质量满足设计要求。

表面技术的分类材料表面工程是一门新兴学科，或者说是正在形成的一门学科，是一门多学科的边缘学科。

该学科中应该包括哪些内容，如何分类，国内外都无公认的说法。

从不同的角度进行归纳，就会有不同的分类。

如：按作用原理可分为：<1>原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层，如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。

<2>颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂覆等。

<3>整体覆盖：它是将涂覆材料于同一时间施加于材料表面，如包箔、贴片、热浸镀、涂刷、堆焊等。

<4>表面改性：用各种物理、化学等方法处理表面，使之组成、结构发生变化，从而改变性能，如表面处理、化学热处理、电子束表面处理、离子注入等。

按表面强化层材料可分为：<1>金属材料层；<2>陶瓷材料层；<3>高分子材料层。

按工艺特点可分为：<1>电镀，<2>化学镀，<3>热渗镀，<4>热喷涂，<5>堆焊，<6>化学转化膜，<7>涂装，<8>表面彩色，<9>气相沉积，<10>“三束”改性，<11>表面热处理，<12>形变强化，<13>衬里等，每一类又可分为一些更细的工艺项目。

图1-1 材料表面工程技术的分类该分类方法比较清晰地体现了工程技术的特点，而且与工程技术上的名称基本一致，容易记忆。

但缺乏学术上的逻辑性，因为有些技术尽管工艺不一样，但基本的改质机理是相同或相似的。

按工艺特点分类方法示意图如图1-1所示。

按表面改质的目的或性质可分为：<1>表面耐磨和减磨技术，<2>表面耐蚀抗氧化技术，<3>表面强化（提高疲劳强度）技术，<4>表面装饰技术，<5>功能表面技术，<6>表面修复技术。

堆焊和拼焊堆焊和拼焊是两种常见的金属焊接技术，它们在工业生产中具有重要作用。

本文将分别介绍堆焊和拼焊的定义、特点、应用领域以及相关的注意事项。

堆焊是一种利用焊接方法，在工件表面增加一层或多层金属材料的技术。

其目的是改变工件表面的性质，提高工件的耐磨损、耐腐蚀等特性。

堆焊常用的方法有电弧堆焊、电阻堆焊和激光堆焊等。

堆焊特点如下：1. 提高工件表面性能：堆焊可以在工件表面增加耐磨损、耐腐蚀等特性的金属材料，使工件具有更长的使用寿命。

2. 精确控制堆焊层厚度：通过调整焊接参数，可以控制堆焊层的厚度，以满足工件的具体要求。

3. 多种材料可供选择：堆焊可以使用不同种类的金属材料进行堆积，以适应不同的工况和要求。

4. 提高生产效率：堆焊可以在原有工件的基础上进行修复和加工，无需全面更换工件，提高了生产效率。

堆焊广泛应用于矿山、冶金、建材、石油化工等行业，用于修复和增强机械设备、工程结构、模具等。

拼焊是一种将多个工件焊接在一起形成整体的工艺。

拼焊常用于金属管道、构件的连接，以及复杂零件的制造等领域。

拼焊的特点如下：1. 提高连接强度：拼焊可以通过焊接将多个工件牢固连接在一起，提高整体的强度和稳定性。

2. 提高工件的质量：拼焊可以使多个零部件组合成完整的工件，减少焊接接头，提高工件的质量和可靠性。

3. 节约材料和成本：拼焊可以将多个小件焊接成整体，减少材料浪费和加工成本。

4. 适应性强：拼焊可以连接不同材质的工件，适用范围广泛。

拼焊广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑工程等领域，用于制造大型构件、管道连接等。

在进行堆焊和拼焊时，需要注意以下事项：1. 确保焊接质量：焊接过程中应严格控制焊接参数，保证焊缝的质量和强度。

2. 选择合适的焊接材料：根据实际需求选择合适的焊接材料，以确保焊接效果和工件性能。

3. 确保工件的准备工作：焊接前应对工件进行充分的清洁和预处理，以确保焊接的可靠性和质量。

4. 注意安全防护：焊接过程中应佩戴必要的防护设备，避免因焊接产生的辐射和飞溅物对人身安全的伤害。