堆焊-

6.1.4 埋弧堆焊
埋弧自动堆焊过程：
6.1.4 埋弧堆焊
优点： ①焊缝层质量好，由于熔渣层对电弧空间的保护，减 少了堆焊层的氮、氢、氧含量。 ②埋弧堆焊层存在残余压应力，有利于提高修复零件 的疲劳强度。 ③埋弧堆焊在焊渣层下面进行，减少了金属飞溅，消 除了弧光对工人的伤害，有害气体少，改善劳动条 件。 ④埋弧堆焊都是机械化，生产率高。用于尺寸大，不 易变形的零件的表面强化与修复。
堆焊方法较其他表面处理方法的优点
(1)影响堆焊层性能的主要因素是堆焊层的 合金成分和组织性能。 (2)由于堆焊主要在于发挥堆焊层的特殊性 能，所以除修补零件可用相同或相近于基体 金属的焊接材料外，一般都使用具有特殊成 分和性能的焊接材料，所以堆焊又有异种材 料焊接的特点。
(3)为了保证堆焊层的特殊性能堆焊时要尽 量降低稀释率。 稀释率：表示堆焊焊缝中含有母材金属的百 分率。 (4)堆焊合金与基体金属的相变温度和膨胀 系数等物理性能要尽量接近。
6.1.6 电渣堆焊
电渣堆焊是利用电流通过液态熔渣所产生的 电阻热作为热源，将电极和焊件表面熔化， 冷却后形成堆焊层的工艺方法。 优点：熔敷率高、堆焊层气体含量低、质量 好； 缺点：堆焊处容易过热、需焊后热处理。
6.1.6 电渣堆焊
6.1.6 电渣堆焊工艺
①焊接电流 比埋弧焊高 ②焊接电压 影响焊道形状 ③焊接速度 速度增加，焊道厚度及宽度减 少。 ④熔池的外磁场控制 施加外磁场目的是解 决焊道两侧的咬边现象。 ⑤其他 焊带伸出长度、焊剂堆积高度和操 作中焊道的搭边量等对堆焊质量产生影响。
堆焊层 <1.5 厚度 /mm 焊条直 3.2 径 /mm
<5
》1.5
堆焊层 1 数 堆焊电 80~ 流/A 100
1~2
2以上
4~5
5~6
140~ 200
180~ 240
堆焊质量及常见缺陷的预防措施
①堆焊质量 (a)防止焊缝层金属开裂 进行焊前预热和焊 后缓冷 (b)防止堆焊层金属的硬度不符合要求 (c)防止堆焊件变形 (d)提高堆焊效率
6.1.3 电弧堆焊
熔渣向熔池中过度有两种形式： (a)以薄膜形式包在金属溶液表面或夹在熔 滴内一起落入熔池； (b)熔渣直接从焊条端部流入熔池或以滴状 落入熔池，随后覆盖于熔池表面。
6.1.3 电弧堆焊
一定条件下，熔渣可以脱氧、脱硫、脱氢等，还可 进行焊层合金化，为此，熔渣具有适宜的熔点、粘 度、表面张力、透气性、脱渣性、相对密度小于液 体金属。 熔渣分类： 第一类是氧化性熔渣，用来焊接低碳钢和低碳合金 钢。 第二类是盐-氧化物型渣，主要用来焊接高合金钢。 第三类是盐类渣，主要用于焊接铝、钛等金属及合金。
弧堆焊工艺及参数
⑧焊丝倾斜角度 指焊丝沿堆焊方向所倾斜的角度，有前倾和后 倾两种。一般钢件的自动埋弧堆焊常用前倾法， 角度约6~8度。
埋弧堆焊工艺及参数
⑨堆焊工件倾斜位置
6.1.5 等离子弧堆焊
等离子弧堆焊是利用等离子弧高温加热的一 种熔化堆焊方法。具有堆焊层性能好、工件 熔深浅、堆焊层稀释率低、成形好，加工余 量小等一系列优点，且易实现机械化和自动 化。
①堆焊前的准备 ②火焰的选择 ③堆焊工艺参数 (a)焊丝直径 太细，焊丝熔化太快，易造 成熔合不良和表面焊层高低不平，降低焊缝 质量；太粗，造成过热组织。 (b)火焰能率 取决于被焊件厚度、金属材 料的性质以及焊件的空间位置。
(c)堆焊速度 (d)焊嘴的倾斜角度
6.1.3 电弧堆焊
埋弧焊所用焊剂特点及应用
埋弧堆焊特点
①堆焊层金属质量稳定，焊缝成形好。 ②生产率高，过程是连续的，易实现机械化 和自动化。 ③劳动条件好，消除弧光危害，减少金属飞 溅和有害气体析出。
埋弧堆焊工艺及参数
①堆焊电流 h=KI 式中，h为熔深，mm;K为比例系数，mm/A;I为堆焊 电流，A。 通常K=0.01~0.02；对于自动焊的船形位置焊和开破 口对接焊，K=0.015~0.002；对于不开坡口的对接 焊，取K=0.01~0.015；对于自动焊，K=0.01.
6.1.3 电弧堆焊
②常见缺陷及预防措施 (a)气孔 主要是焊前处理和堆焊工艺参数的 影响。 (b)裂纹 主要受基体材料处理和工艺参数的 影响。 (c)夹渣的未焊透 主要是由工艺参数不稳定 和操作不当引起。 (d)焊道成形不良 主要是操作不当所致。
6.1.4 埋弧堆焊
原理：埋弧堆焊是在电弧高温作用下使焊剂 熔化，形成一个覆盖在熔池上面的熔焊层， 隔绝大气对堆焊金属的作用，熔化的金属与 溶剂蒸发形成的蒸气在熔渣层下形成一个密 封的空腔，电弧在空腔内燃烧，使焊条熔化， 即电弧埋在熔剂层下面进行堆焊，叫埋弧堆 焊。
6.1.3 手工电弧堆焊
多用于磨损失效件的修复。
6.1.3 手工电弧堆焊工艺
①焊前清洗 清除表面铁锈、油污，焊条使 用前烘干，350~400度，保温2h。 ②焊条的选用 ③电源种类和极性 ④焊条直径及焊接电流 ⑤堆焊层数
规范参数
包括焊条选择，焊条直径，堆焊电流，堆焊 速度，零件的预热温度等。
氧-乙炔火焰的分类及性质
①中性焰最高温度为 3050~3150度，主要用 于焊接低碳钢、低合金钢 不锈钢、紫铜、铝及合金 ②氧化焰最高温度3100~ 3300度，用于焊接黄铜、锰 黄铜、镀锌铁皮等。 ③碳化焰最高温度2700~ 3000度，用于高碳钢、高速 钢、硬质合金、铝、青铜等。
氧-乙炔火焰堆焊工艺
埋弧堆焊工艺及参数
②电弧电压的影响 影响熔滴过渡、金属飞溅及焊道宽度的重要 参数，特别是细焊丝埋弧堆焊对工作电压比 较敏感。
埋弧堆焊工艺及参数
埋弧堆焊工艺及参数
③堆焊速度 指每分钟焊道形成的长度，影 响基体金属的熔化深度、热影响区大小、堆 焊层的厚度和焊道的成型。
埋弧堆焊工艺及参数
④焊丝直径 其他参数不变时，直径增大，堆 焊电弧的弧柱直径增加，熔池扩大，焊缝宽度 增加，熔池深度及堆高量减小。
埋弧堆焊工艺及参数
⑤焊剂颗粒大小
埋弧堆焊工艺及参数
⑥堆焊电流种类及极性 交流和直流，对焊缝形状尺寸的影响主要表 现在堆焊焊缝的熔深和堆高量两方面。 采用直流反接堆焊时，焊缝熔深最大，反之， 最小。采用交流堆焊时，熔深为以上两者平 均值。
埋弧堆焊工艺及参数
⑦焊丝伸出长度 焊丝受到的电阻热作用与焊丝伸出长度成正 比。焊丝伸出长度通常为20~60mm.
6.1.5 等离子弧堆焊
等离子弧的型式 转移型（a）、非转移型 （d）、联合型等离子弧（ b和c ）.
6.1.5 等离子弧堆焊
优点：堆焊质量优良，稀释率低，使用材料 范围广。 等离子堆焊方法： ①填丝等离子弧堆焊，又分为单丝、双丝、 热丝、冷丝等离子弧堆焊。 ②熔化极等离子弧堆焊 ③粉末等离子弧堆焊
等离子弧堆焊材料
①自熔性合金粉末 包括镍基、钴基、铁基、 铜基等。 ②复合粉末 由两种或两种以上具有不同性 能的固相所组成，不同相之间有明显相界面。
等离子弧堆焊工艺
①转移弧电压和电流，电压过低，电弧软弱无力， 穿透力小，易形成未焊透缺陷。 ②非转移弧电流，过度引燃转移弧。 ③堆焊速度，速度快，熔敷效率高。 ④送粉量，改变送粉量，熔池热状态发生变化。 ⑤离子气和送粉气流量 ⑥焊枪摆动频率和幅度 ⑦摆嘴和工件之间距离
6.1.7 堆焊方法的选择
选择合适的堆焊方法，应着重考虑以下因素 （1）堆焊层的性能质量要求 （2）堆焊件结构形状特性 （3）堆焊层尺寸特征 （4）堆焊合金冶金性质特性 （5）低成本
6.1.7 堆焊方法的选择
6.1 堆焊技术
6.1 堆焊技术
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 堆焊技术简介 氧-乙炔火焰堆焊 手工电弧堆焊 埋弧堆焊 等离子弧堆焊 电渣堆焊 堆焊方法的选择
6.1.1 堆焊技术简介
堆焊：是用焊接的方法，即利用火焰、电弧、等离 子弧等热源将堆焊材料熔化，靠自身重力在工件表 面堆焊成耐磨、耐蚀、耐热涂层的工艺方法。具有 修复与表面强化两大功能。
堆焊的应用
(1)回复工件尺寸 (2)抗磨损 (3)抗腐蚀堆焊
堆焊的分类
6.1.2 氧-乙炔火焰堆焊
氧-乙炔火焰堆焊是用氧-乙炔火焰将合金粉末加热 后，喷洒，沉积并熔化在零件表面上形成堆焊层， 多采用粉末合金法。 优点：多用途堆焊热源，火焰温度低，可调整火焰 能率，小稀释率，熔深浅，母材熔化量少。堆焊层 表面光滑美观，质量好，操作简便灵活，成本低。 缺点：热源分散，温度不高，效率低，劳动强度大。 适用于小批量的中小型零件的堆焊。
6.1.4 埋弧堆焊
设备示意图
6.1.4 埋弧堆焊
分类
埋弧自动堆焊工艺材料
主要由焊丝和焊剂两部分组成。埋弧自动堆 焊常用H08、H08A、H08Mn、H15、 H15Mn等低碳钢丝，也有采用可得到高硬 度和耐磨层的H2Cr13、H3Cr13、 H30CrMnSiA和H3Cr2W8V的合金焊丝。
原理：电弧堆焊是将焊条与工件分别接在电 源上，通过气体电弧放电产生的热量将焊条 周期性的熔化成滴，并使焊条金属、药皮与 工件表面局部融化，形成熔池，冷却后形成 堆焊层的工艺方法。
6.1.3 电弧堆焊
特点：设备简单、使用可靠、操作方便灵活、 成本低； 缺点：生产效率低、劳动条件差、稀释率高。 主要用于堆焊形状不规则或机械化堆焊可焊 性差的工件。