電渣堆焊是利用電流通過液態熔渣所產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渡到熔渣電阻熱。因為熔化的金屬密度大,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,離熱源較遠的下部液體金屬,在冷卻成形水套的強制冷卻下凝固成堆焊層。
電渣堆焊的特點是熔敷速度快,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150kg/h,節約焊劑,堆焊層氣體含量低,質量好;電渣堆焊的渣池除了有保護金屬熔池不被空氣污染的作用外,還對基材有較好的預熱作用,故電渣堆焊時一般工件不需預熱。基礎代謝要缺點是熱輸入大,加熱和冷卻速度低,高溫停留時間長,接頭嚴重過熱,堆焊后需要進行熱處理。此外,堆焊層不能太薄(一般應大于14~16mm),否則不能建立穩定的電渣過程。可采用實芯焊絲、管狀焊絲、板狀或帶板進行堆焊,適用于堆焊厚度較大(15~19mm)、表面形狀簡單的大、中型零件。
電渣堆焊設備包括電源、堆焊機頭(包括送絲機構、擺動機構及上下行走機構)、電近代系統以及水冷成形滑塊。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陡,高溫使用時堆焊層易剝離。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,這樣不僅生產率較高,而且能得到結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—電弧聯合的堆焊方法,是一種優質、高效、節能的新型堆焊工藝。靠調整焊劑成分和焊接參數控制電弧—電渣比例,使帶極的兩邊緣產生電弧,帶極中間部位仍為電渣過程。外加磁場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于埋弧堆焊兩層的優良性能,從而提高焊接生產率。
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,而且價格低廉,品種多,所以應用最廣。鎳基、鈷基堆焊合金價格高,但是高溫性能好,耐腐蝕,抗氧化,主要用于高溫下耐蝕、耐磨等場合。碳化鎢堆焊合金具胡良好耐磨料磨損性,價格較貴,主要應用在工具堆焊和有嚴重磨料磨損的工件。銅基材料的耐蝕性好,減磨性好,有時也用于堆焊材料。
馬氏體類堆焊合金的組織為馬氏體,有時會出現少量珠光體、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,會促進馬氏體、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,特點是抗裂性好,堆焊時不需預熱,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,開裂傾向較大,堆焊時一般要預熱到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,堆焊時開裂傾向大,一般需預熱到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。
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。
調整鋼堆焊合金萬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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