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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。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。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)焊嘴的倾斜角度氧-乙炔火焰堆焊工艺电弧堆焊•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。•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。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。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。手工电弧堆焊•多用于磨损失效件的修复。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。堆焊层厚度/mm1.55》1.5堆焊层数11~22以上焊条直径/mm3.24~55~6堆焊电流/A80~100140~200180~240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。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。埋弧堆焊•埋弧自动堆焊过程：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。埋弧堆焊•设备示意图埋弧堆焊•分类埋弧焊所用焊剂特点及应用•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。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.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•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。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.埋弧堆焊工艺及参数•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。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）.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。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）低成本堆焊方法的选择