堆焊作為一種經濟、快速的材料表面改性工藝方法，越來越多地用於各個工業部門的零件製造中進行修復。為了使熔覆層得到最有效的利用，所需的熔覆方法對母材的稀釋小，熔化速度快，熔覆性能優良，即優質、高效、低稀釋率的熔覆技術。

介紹

一種焊接方法，其中金屬通過電焊或氣焊熔化並堆放在工具或機器零件的頂部。它們通常用於修復磨損和破碎的零件。

概述

例如，顯示了幾種包覆方法的稀釋率和熔化率。

冷焊和堆焊

冷焊堆焊技術是利用高頻放電原理，對工件進行非熱堆焊，修復金屬工件的表面缺陷和磨損，保證工件的完整性；也可利用其強化功能對工件進行強化，以達到耐磨、耐熱、耐腐蝕等。金屬製品冷焊包覆設備修復後工件不變形，不退火，結合強度高，耐磨。焊縫材料和基體的冶金結合確保了焊縫的堅固性。常用於精密鑄件中的針孔、孔洞、毛刺、飛邊、磕碰、劃傷、崩角、拐角、孔洞、裂紋、磨損、流掛、製造誤差、製造缺陷、焊接缺陷、修補、機械表面強化等。

應用

模具製造

塑膠模具表面加毛，增加美觀度及使用壽命；頭盔塑料模具分面焊接修復；鋁合金壓鑄模具分流錐面加強；模具型腔超弱、磨損、划痕修復和加固。

塑料和橡膠

橡塑機械零件修復，用於模具的橡塑零件不良、磨損、修復。

航天

飛機發動機零件、渦輪、渦輪軸修復或修復、火箭噴管表面強化修復、飛機外板零件修復、人造衛星外殼強化或修復、鈦合金零件局部滲碳強化、鐵基高溫合金零件局部滲碳強化、鎂合金表面滲碳A1防腐塗層，鎂合金零件局部缺陷焊接修復，鎳基/鈷基高溫合金葉片零件局部焊接修復，如葉片冠部阻尼面和葉尖磨損及導葉燒蝕，等等。

製造和維護

用於汽車製造及維修行業對凸輪、曲軸、活塞、氣缸、剎車盤、葉輪、輪轂、離合器、摩擦片、排氣門等進行修補、修補，修正車身表面焊縫缺陷。

船舶動力

電動曲軸、軸瓦、軸瓦、電器元件、電阻器等的修理，電動鐵路車輪與底線鋼軌連接板的焊接，電鍍廠導體輥的焊接，金屬氧化處理的銅鋁電極。

機械行業

超差工件的校正和機床導軌、各種軸、凸輪、油壓機、油壓機活塞、缸壁、軸頸、滾子、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用心軸、塞規、環規、各種軋輥、桿的修復、立柱、鎖具、軸承等。

鑄造行業

修復鐵、銅、鋁鑄件氣孔等缺陷，鋁模，磨損修復。

電渣焊

背景

1970年代，國內外大量採用埋弧焊（SAW）技術在這一領域。帶桿的寬度也從窄帶發展到60mm、90mm、120mm、150mm的寬帶。該技術在稀釋率和熔化速度方面比燈絲埋弧焊有了很大的進步，但隨著壓力容器越來越大、參數化程度越來越高，推動焊接技術向更加優質高效的方向發展。 70年代初，德國首先發明，繼日本、美國、前蘇聯等國後進一步改進電極渣焊技術，其生產效率比埋弧焊高，稀釋率低，焊縫成型好等優勢，在國內外得到了較快的發展和較為普遍的應用。

內容鍵

電沉積渣堆焊是採用導電抗渣熱熔堆焊材料和母材，除引線階段外，整個堆焊過程應有電弧產生。為了實現穩定的電子渣堆焊工藝，有幾個技術關鍵

焊接功率

在電渣焊過程中，渣池穩定性對渣焊質量有很大影響，而電壓波動是影響渣池穩定性的最關鍵因素，希望渣焊過程電壓波動最小，所以要求使用直流電源的恆壓特性。此外，電源應具有低電壓、大電流輸出、控制精度高、補償網絡電壓波動能力強、保護性能可靠等特點。電源的額定電流因使用的帶寬而異，一般為60mm x 0.5mm帶極，額定電流為1500A，2000A為90mm x 0.5mm，2500A為120mm x 0.5mm。

助焊劑

獲得穩定電渣過程的另一個必要條件是焊劑必須具有良好的導電性。一般電渣包覆助焊劑的電導率需要達到2～3Ω-1cm-1，是普通埋弧助焊劑的4～5倍。國內外使用的電渣熔劑多為燒結型。焊劑電導率的大小，取決於焊劑中的氟化物成分（NaF、CaF2、Na3AIF6等），當氟化物（質量分數）小於40%時，弧焊工藝為電弧工藝，在範圍內40%到50%的大致是圓弧、接渣工藝；當氟化物大於50%時，可形成全電渣過程。 CaF2既是良好的導電材料，又是主要的造渣劑，因此CaF2通常是電渣助熔劑覆蓋層的主要成分。焊劑除具有導電性外，還需要具有良好的熔覆工藝（除渣、成型、潤濕性）和良好的冶金性能（合金元素燒損小，不利元素增量少）、合適的粒徑（一般比埋弧焊劑細粒徑）。為滿足上述要求已用於生產多種類型的焊劑，如國外FJ-1（日本）、EST122（德國）、Sandvik37S（美國）、國內SJ15、SHD202等。

磁控管

對於寬帶極（極寬大於60mm）電渣堆焊，由於磁收縮效應，會使堆焊層產生咬邊，隨著極寬的增加，電流堆焊增加，咬合現象越重，所以必須使用外磁場法來防止咬邊的產生（磁控管法）。如圖所示。同時，必須合理佈置磁極位置，選擇合理的勵磁電流大小，外磁場過強或過弱都會影響堆焊路徑的形成（圖2）。兩極的磁控管電流應分別可調。例如，對於平焊位置未預熱的工件，當帶極60mm×0.5mm時，磁控管裝置的南極和北極控制電流分別為1.5A和3.5A； 90mm × 0.5mm 帶極分別為 3A 和 3.5A。

工藝參數

採用合理的焊接工藝參數是保證電渣焊工藝穩定性和良好的焊縫質量的有效手段。影響渣堆堆焊質量的工藝參數主要是焊接電壓、電流和焊接速度，其次是乾伸長率、焊劑層厚度、道間重疊量、焊接位置等。電壓過低時，有與電極粘在基材上的傾向。電壓過高；飛弧現像明顯增加，熔池不穩定，飛濺也增加，推薦焊接電壓在20-30V之間為佳。 ②焊接電流對帶極電渣包覆質量也有較大影響。焊接電流增大，焊道的深度、寬度和堆高隨之增加，而稀釋率略有下降，但電流過高，飛濺增加。不同的寬度應選擇不同的焊接電流；例如，對於φ75mm x 0.4mm 波段，電流可以在 1000 到 1300A 之間。 ③隨著焊接速度的增加，焊管的熔化寬度和堆高減小，熔化深度和稀釋率增加，焊接速度太高，會使電弧發生率增加，以控制一定的稀釋度速度，為保證層的性能，焊接速度一般控制在15～17cm/min。 ④隨著電渣堆焊的水平，母材傾斜度會影響稀釋率和焊管成型；一般建議上坡焊接的水平位置或略微傾斜的位置為宜。 ⑤其他參數的推薦值為25-35mm帶長，25-35mm焊劑厚度，5-l0mm搭接量。

適用範圍

用電渣堆焊和帶極的埋弧堆焊具有以下優點： 1）焊接效率高，在中等電流下，比埋弧焊高50%； 3）堆焊層成型良好，不易產生夾渣等缺陷，表面質量優良，表面不平整度小於0.5mm（埋弧堆焊大於1mm），因此表面無需機械加工，節省材料和時間。 4）極中合金元素燒損和不利元素增量很小，堆焊層的塑性和韌性均高於埋弧難焊。 5）由於接頭碳擴散層熔合區窄，馬氏體帶寬小，因此接頭熔合區性能優於帶極埋弧堆焊。由於電渣堆焊的上述優點，在國內外廣泛應用於加氫控制反應堆、燃氣工程熱壁交換爐、核電站設備壓力容器內表面大面積。由於電渣焊的特點，也有一定的適用範圍：電渣焊熱輸入高，所以一般用於焊接50-200mm厚壁工件。表 1 推薦的帶電極的電渣堆焊的最小直徑和壁厚電極尺寸 最小基體厚度 最小表面直徑 外表面 內表面 60×0.5 40 250 45090×0.5 80 500 900

修復應用

介紹。

電力工業作為國民經濟的基礎產業，一直是國家發展的重點。過去的二十年是中國電力發展史上發展最快、最成功的時期。截至1998年，我國電力裝機容量達到277289兆瓦，年發電量達到11576億千瓦時，全國大型火力發電廠（裝機容量1000兆瓦以上）達到68座[1]。隨著發電廠數量的增加以及單個容量和參數的增加，機組維護和修復變得越來越複雜和重要。作為汽輪發電機組的心臟——發電機轉子，其運行精度高、運行速度快、製造成本高，一旦損壞，將直接導致整個機組輸出功率下降甚至癱瘓。已通過熱噴塗、氬弧焊、修補機、電刷鍍等工藝修復[2]，但修復後的實際實際效果並不理想。本文采用中國農業機械化科學技術研究院表面工程技術研究所研製生產的DZ-1400電火花堆焊設備（ESD），對磨損的發電機轉子密封段軸徑進行現場修復，取得了令人滿意的結果和成功的經驗。 EDM 工藝已被證明在電廠部件的修復中發揮著重要作用，產生了顯著的經濟和社會效益。

軸徑磨損

一旦軸徑磨損或拉傷，密封層內的油壓難以保持均衡，氫氣會洩漏，軸徑與瓦之間的密封層完全破壞，轉子高速運轉受阻，重者單位不能工作。圖1為轉子軸徑磨損後示意圖 3.電火花堆焊及相關工藝對比~為了保證轉子高速運轉和冷卻效果，轉子軸與瓦之間的三級氫氣，油、水組成的密封層。在運行過程中保持軸徑與軸瓦之間0.075 EDM間隙的工藝不同於焊接、噴塗或元素滲透等工藝。總之，它是一種介於兩者之間的工藝，具有焊接等工藝的一些特點，具有熱輸入小、焊層與母材冶金結合等獨特優勢的工藝。在一些有特殊要求的應用中，電火花熔覆工藝彌補了其他工藝的不足（工作原理單獨發表）。表 1 顯示了 EDM 熔覆工藝與其他工藝的比較。

組件應用

近兩年來，利用電火花堆焊工藝成功解決了汽輪機汽缸密封面腐蝕修復、主軸磨損面修復等電廠關鍵部件的修復和表面強化問題。熱網循環泵。圖 9 和圖 10 分別顯示了使用 EDM 熔覆工藝修復的工件的照片。

結論

⒈電火花熔覆層與母材冶金結合，熔覆熱影響區很窄，殘餘應力可以忽略不計。然後，我們可以通過電火花堆疊工藝修復發電廠關鍵部件的損壞，該工藝可以在線操作，並且工藝簡單。更小的補貨後吞吐量和減少的停機時間。 3.3 電火花疊加工藝在電廠中應用廣泛，具有顯著的經濟效益和社會效益。

熔覆方式

手工電弧焊，雙輥破碎機輥面堆焊，達到了使用壽命10個月，破碎熟料15萬噸的效果。熔覆的要點如下： (1)焊條的選擇：選擇D-65、D-667、506焊條，熔覆前，按照焊條說明，將焊條晾乾後放入儲罐備用。 （使用506級焊接材料會引起嚴重的剝落。（2）（2）輥面處理：輥面修復可分為局部直接焊接和整體修復後整體去除整體焊接兩種方法，它可以也可以說是兩種工藝。沿輥寬方向的不均勻磨損和花紋，硬點的不均勻磨損和輥表面的整體磨損，可以採取局部修補的方法直接焊接；5-6次後直接焊接，由於母體反复承受高擠壓應力，焊接微裂紋不斷擴大，磨損輥表面會產生一定厚度的疲勞層，此時，如果磨損修復焊條直接焊接，容易產生層脫落，所以耐磨輥疲勞層表面的磨損層在堆焊前需要徹底清理乾淨，西興水泥廠的輥面修復是清理後的填充焊縫。等焊接或焊後整體清理，磨輥的圓度誤差和兩個作用的直徑誤差不宜過大。否則會引起壓輥水平振動，增加兩磨輥負荷不均。清理輥面疲勞層，可用碳弧氣刨進行清理，將輥面疲勞層刨平，露出基材層。熔覆前應按焊條使用說明對焊條進行乾燥，預熱銲件，焊後緩冷。 (3)選擇10kVA以上直流或20kVA以上交流電焊機的功率。使用直流焊機反向連接（正極到電極）。熔覆時，交流焊機要求空載電壓≥70V，電流控制在200A左右。如果空載電壓低於70V，則應加大電流，使焊條與母材充分溶解。焊縫寬高比為 3:1 為宜。這才是真正與基材牢固融合併形成所需耐磨組織的東西。 (4)堆焊順序及厚度：輥面預熱後，需先用506焊條堆焊1-3層；卷會發現圓。然後均勻的疊加幾層D-667達到想要的厚度，D-667層疊加，再疊加一層D-65，疊加厚度3-5mm； D-65層疊加，然後D-65疊加一層靈芝圖案。 （軋輥表面的磨損必須由粉碎物料所需的壓力和相對滑動共同產生。壓力是由物料的性質決定的，往往很難改變。相對較容易減小。擠壓過程中材料靠輥面的滑動是靠輥紋的方式，國內早年使用的人字紋，雖然可以阻止材料的圓周滑動，但不限製材料的軸向滑動。物料在擠壓過程中，尤其是小顆粒物料的擠壓，磨損更嚴重。花紋4-5cm，焊道寬度約1cm，高度約4mm，各耐磨層厚度要均勻，使壓輥在使用過程中永遠保持圓潤。（5 ) 堆焊時，要三班倒，停人不停馬，使銲件長時間保持高溫。

電弧堆焊

原則

耐磨材料等離子弧堆焊技術是一種利用等離子弧高溫、高電流密度的等離子弧堆焊方法。高硬度顆粒均勻地釬焊到包層金屬中，硬質顆粒沒有或幾乎沒有熔化。形成複合包覆層。該複合層由兩種以上具有宏觀不同特性的不同材料組成。一種是對層的耐磨性起主要作用的硬質碳化物顆粒，通常鑄造碳化鎢、碳化鉻、碳化硼、燒結碳化鎢等。原則上各種碳化物、硼化物，甚至金剛石都含有更高的硬度可以用作複合覆蓋層的組成部分。國內外行業對複合等離子弧焊應用焊接較硬的顆粒有鑄造碳化鎢；它是由共晶組成，硬度為250～300。一般認為硬質顆粒與胎盤金屬的結合是釬焊、焊層、母材的結合，為冶金結合。

特徵

採用等離子弧堆焊技術獲得的複合熔覆層質量穩定可靠。複合等離子弧堆焊技術的最新進展使該層沒有孔隙、裂紋、碳化物燒壞、熔化和其他缺陷。碳化物顆粒均勻分佈在覆蓋層中。覆蓋層的耐磨性高。複合堆焊層在嚴重磨損條件下的耐磨性特別高，與通常的鐵、鈷、鎳基合金的表面保護層相比，可提高磨損壽命數倍或十倍以上。它具有很高的粘合強度。由於堆焊層與工件受保護表面的冶金結合，可滿足高強度要求。覆蓋層的結合強度比熱噴塗層高3～8倍。複合覆蓋層可以滿足某些抗衝擊性要求。例如水泥生產設備石灰石破碎機的鎚頭，由於磨損過程中的衝擊力，一般採用高錳鋼材料，使用壽命低，表面焊接高碳高鉻合金後，